Los animales aparecen por primera vez en el registro fósil hace unos 574 millones de años
Un estudio dirigido por la Universidad de Oxford nos ha acercado un paso más a la resolución de un misterio que ha intrigado a los naturalistas desde Charles Darwin: ¿Cuándo aparecieron los animales por primera vez en la historia de la Tierra?
Los animales aparecen por primera vez en el registro fósil hace unos 574 millones de años. Su llegada aparece como una repentina "explosión" en rocas del período Cámbrico (hace 539 millones de años a hace 485 millones de años) y parece contrarrestar el ritmo típicamente gradual del cambio evolutivo.
Muchos científicos (incluido el propio Darwin) creen que los primeros animales evolucionaron mucho antes del período Cámbrico, pero no pueden explicar por qué no aparecen en el registro fósil.
El método del "reloj molecular", por ejemplo, sugiere que los animales evolucionaron por primera vez hace 800 millones de años, durante la primera parte de la era Neoproterozoica (hace 1.000 millones de años a 539 millones de años). Este enfoque utiliza las tasas a las que los genes acumulan mutaciones para determinar el momento en que dos o más especies vivas compartieron por última vez un ancestro común. Pero aunque las rocas del Neoproterozoico temprano contienen microorganismos fósiles, como bacterias y protistas, no se han encontrado fósiles de animales.
Imagen: Dickinsonia, uno de los fósiles de animales más antiguos de la Biota de Ediacara, Ediacaran Rawnsley Cuarcita Formación, Australia. 560–550 millones de años. Crédito: Lidya Tarhan
Esto planteó un dilema para los paleontólogos: ¿El método del reloj molecular sobreestima el punto en el que los animales evolucionaron por primera vez? ¿O hubo animales presentes durante el Neoproterozoico temprano, pero demasiado blandos y frágiles para ser preservados?
Para investigar esto, un equipo de científicos dirigido por el Dr. Ross Anderson del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Oxford ha llevado a cabo la evaluación más exhaustiva hasta la fecha de las condiciones de conservación que se espera que preservasen a los primeros fósiles de animales.
El autor principal, el Dr. Ross Anderson, dijo: "Los primeros animales presumiblemente carecían de conchas o esqueletos a base de minerales, y habrían requerido condiciones excepcionales para fosilizarse. Pero ciertos depósitos de lutitas del Cámbrico demuestran una conservación excepcional, incluso de tejidos animales blandos y frágiles. Razonamos que si estas condiciones, conocidas como preservación Burgess Shale-Type (BST), también ocurrieron en rocas neoproterozoicas, entonces la falta de fósiles sugeriría una ausencia real de animales en ese momento".
Para corroborar esto, el equipo de investigación utilizó una variedad de técnicas analíticas en muestras de depósitos de lutita del Cámbrico de casi 20 sitios, para comparar aquellos que albergan fósiles BST con aquellos que conservan solo restos minerales (como los trilobites). Estos métodos incluyeron la espectroscopia de rayos X de dispersión de energía y la difracción de rayos X realizada en los Departamentos de Ciencias de la Tierra y Materiales de la Universidad de Oxford, además de la espectroscopia infrarroja realizada en Diamond Light Source, el sincrotrón nacional del Reino Unido.
Imagen derecha: Reconstrucción de Charnia, candidata a primer fósil animal del Período Ediacárico de hace 574 millones de años. Crédito: Museo de Historia Natural de la Universidad de Oxford/Mighty Fossils
El análisis encontró que los fósiles con una conservación excepcional de tipo BST estaban particularmente enriquecidos en una arcilla antibacteriana llamada berthierina. Las muestras con una composición de al menos un 20% de berthierina produjeron fósiles BST en alrededor del 90% de los casos.
El mapeo mineral a microescala de los fósiles BST reveló que otra arcilla antibacteriana, llamada caolinita, parecía unirse directamente a los tejidos en descomposición en una etapa temprana, formando un halo protector durante la fosilización.
"La presencia de estas arcillas fue el principal predictor de si las rocas albergarían fósiles BST", dijo el Dr. Anderson. "Esto sugiere que las partículas de arcilla actúan como una barrera antibacteriana que evita que las bacterias y otros microorganismos descompongan los materiales orgánicos".
Luego, los investigadores aplicaron estas técnicas para analizar muestras de numerosos depósitos de lutitas del Neoproterozoico ricos en fósiles. El análisis reveló que la mayoría no tenía las composiciones necesarias para la conservación BST. Sin embargo, tres depósitos en Nunavut (Canadá), Siberia (Rusia) y Svalbard (Noruega) tenían composiciones casi idénticas a las rocas BST del período Cámbrico. Sin embargo, ninguna de las muestras de estos tres depósitos contenía fósiles de animales, aunque las condiciones probablemente eran favorables para su conservación.
Imagen: Descripción general de la desconexión temporal entre los relojes moleculares y los fósiles en la lectura de la antigüedad animal.
El Dr. Anderson agregó: "Las similitudes en la distribución de arcillas con fósiles en estas raras muestras neoproterozoicas tempranas y con excepcionales depósitos cámbricos sugieren que, en ambos casos, las arcillas estaban adheridas a tejidos en descomposición y que las condiciones propicias para la preservación BST estaban disponibles en ambos períodos de tiempo. Esto proporciona la primera 'evidencia de ausencia' y respalda la opinión de que los animales no habían evolucionado a principios de la era Neoproterozoica, contrariamente a algunas estimaciones del reloj molecular".
Según los investigadores, el estudio sugiere una edad máxima posible para el origen de los animales de alrededor de 789 millones de años: la edad estimada más joven de la formación Svalbard. El grupo tiene ahora la intención de buscar depósitos neoproterozoicos progresivamente más jóvenes con condiciones para la preservación BST.
Esto confirmará la edad de las rocas en las que faltan animales en el registro fósil porque realmente estaban ausentes, y no porque las condiciones no permitieran fosilizarlos. También tienen la intención de realizar experimentos de laboratorio para investigar los mecanismos que sustentan las interacciones arcilla-orgánica en la conservación BST.
El Dr. Anderson agregó: "El mapeo de las composiciones de estas rocas a microescala nos permite comprender la naturaleza del registro fósil excepcional de una manera que nunca antes habíamos podido hacer. En última instancia, esto podría ayudar a determinar cómo el registro fósil puede estar sesgado hacia la preservación de ciertas especies y tejidos, alterando nuestra percepción de la biodiversidad en diferentes eras geológicas".
El estudio, "Fossilization processes and our reading of animal antiquity", ha sido publicado en Trends in Ecology & Evolution.