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La dinámica de fluidos estimuló la evolución de los organismos

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comunidad Ernietta

Combinan la paleontología y la física de fluidos para descubrir viveros de hace 550 millones de años

Saber cómo funcionaba la vida en la Tierra hace 550 millones de años puede dar una perspectiva de cómo podría evolucionar la vida en otros planetas. Y el geobiólogo y profesor asistente de ciencias ambientales y de la Tierra Simon Darroch y el investigador postdoctoral Brandt Gibson están trabajando para resolverlo.

"En una escala más amplia, comprender cómo, cuándo y por qué evolucionó la vida compleja en este planeta nos da una idea de la probabilidad de que encontremos vida compleja en otras partes del sistema solar, y cómo sería", dijo Darroch. "Honestamente, no puedo pensar en nada mejor en lo que trabajar".

Su investigación presenta extraños organismos con forma de jarrón (del género Ernietta) que vivieron en la era de Ediacara, hace aproximadamente entre 635 millones y 541 millones de años. Estos organismos vivían en ambientes marinos, donde la dinámica de fluidos estimula la evolución de los organismos que los habitan.

Este trabajo reunió dos áreas distintas de la ciencia: la paleontología y la dinámica de fluidos, que describe el flujo de líquidos y gases. "La paleontología es más emocionante, y posiblemente más exitosa, cuando trabaja en la interfaz con otras disciplinas. En este caso, con la física de fluidos", dijo Darroch.

fósil de Ernietta

Imagen: La losa fósil original de Ernietta recolectada en un sitio de campo en Namibia. (Darroch)

Los modelos informáticos de la dinámica de fluidos que afectan a las comunidades de organismos sugieren que, cuando están aislados, los individuos más grandes tienen una mejor circulación de nutrientes en las cavidades corporales que los individuos más pequeños. Sin embargo, cuando viven juntos diferentes tamaños de individuos, los más grandes pueden crear condiciones beneficiosas para los más pequeños que se encuentran corriente abajo. Gibson dirigió esta investigación, realizada dentro de la Iniciativa de Estudios Evolutivos, que resultó en un artículo publicado por Frontiers in Earth Science el 18 de octubre.

A lo largo de los estudios de posgrado de Gibson en el laboratorio de Darroch, los dos participaron en el Programa de becarios de diseño de aprendizaje combinado y en línea (Blended and Online Learning Design Fellows Program). El programa BOLD permite que los equipos de profesores y estudiantes graduados desarrollen materiales de instrucción en línea basados en principios sólidos de diseño de cursos y una comprensión de cómo aprenden las personas. "Estoy seguro de que algunas de nuestras discusiones sobre la generación de esos materiales ayudaron a generar ideas presentadas en esta investigación", dijo Gibson.

"Los mismos trucos ecológicos que permiten a los organismos alimentarse, moverse y reproducirse han evolucionado una y otra vez a lo largo del tiempo, probablemente porque la vida en los fluidos en movimiento ejerce una presión selectiva muy fuerte. Ernietta, en particular, parece comportarse mucho como algunos grupos gregarios de mejillones, especialmente los lechos de mejillones y ostras", explicó Darroch.

"Quizás el mayor beneficio es que las Ernietta más pequeñas estarían protegidas del flujo adverso cuando están corriente abajo de las más grandes, pero también reciben consistentemente una recirculación de cavidades más fuerte (probablemente ayudando en la alimentación en suspensión)", dijo Gibson. "Nuestras simulaciones sugieren que este tipo de dinámicas ecológicas, que son bien conocidas en los animales vivos, también ayudaron a estructurar las comunidades de Ediacara compuestas por organismos que son completamente misteriosos para nosotros".

dinámica de fluidos en Ernietta

Imagen: Resultados de dinámica de fluidos computacional de población idealizada de Ernietta para una velocidad de entrada de 0.2 m/s. Ernietta pequeña escalada a 0.5x de Ernietta grande. (A) Vista XY de la población con una pequeña Ernietta corriente arriba. (B) Vista XY de la población con gran Ernietta corriente arriba. (C) Corriente arriba, vista en ángulo de la población con una pequeña Ernietta corriente arriba. (D) Corriente arriba, vista en ángulo de la población con una pequeña Ernietta corriente abajo.

Darroch elogió los esfuerzos del laboratorio para encabezar esta investigación: "Se necesitaron estudiantes talentosos como Gibson para poner realmente en marcha este esfuerzo, y desde entonces ha estado ampliando los horizontes del laboratorio".

Estos nuevos horizontes ya se acercan de la mano de Andrei Olaru y Hale Masaki, estudiantes de licenciatura en ciencias biológicas y EES, respectivamente. "Andrei y Hale están usando técnicas similares para ayudar a comprender algunos otros misteriosos taxones de Ediacara", dijo Darroch.

"Estamos trabajando con un equipo muy talentoso en Oxford y juntos hemos reconstruido superficies enteras de Mistaken Point en Newfoundland, Canadá. Observar cómo evolucionan estos regímenes de flujo a mayor escala a través de la frontera ediacariana-cámbrica nos dará pistas vitales sobre cómo cambiaron a lo largo de ese período de tiempo las facetas de la biología y la ecología", dijo Darroch.

Los hallazgos se publican en Frontiers in Earth Science: The Importance of Size and Location Within Gregarious Populations of Ernietta plateauensis

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