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Cómo los niveles fluctuantes de oxígeno aceleraron la evolución de los animales en la Tierra

Registros fósiles de animales primitivos de la Reserva Ecológica Mistaken Point en Canadá. Crédito a la Dra. Emily. Mitchell – Universidad de Cambridge

Según una nueva investigación, los niveles de oxígeno en la atmósfera de la Tierra pueden haber «oscilado dramáticamente» hace mil millones de años, creando condiciones que podrían haber acelerado la evolución de la vida animal primitiva.

Los científicos creen que el oxígeno atmosférico evolucionó en tres etapas, comenzando con lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación hace unos dos mil millones de años, cuando el oxígeno apareció por primera vez en la atmósfera. La tercera etapa, hace unos 400 millones de años, vio cómo el oxígeno en la atmósfera se elevaba a los niveles que se encuentran hoy.

Lo que es incierto es lo que sucedió durante la segunda etapa, en un período conocido como Neolítico, que comenzó hace unos mil millones de años y duró unos 500 millones de años, durante los cuales aparecieron las primeras formas de vida animal.

La pregunta que los científicos han tratado de responder es: ¿hubo algo inusual en los cambios en los niveles de oxígeno en la era Cenozoica que pudo haber jugado un papel fundamental en el desarrollo temprano de los animales? ¿Los niveles de oxígeno aumentaron repentinamente o hubo un aumento gradual?

Se han encontrado rastros fosilizados de animales primitivos, conocidos como biota ediacárica, organismos multicelulares que requieren oxígeno, en rocas sedimentarias que tienen entre 541 y 635 millones de años.

Para tratar de responder a la pregunta, un equipo de investigación de la Universidad de Leeds con el apoyo de las Universidades de Lyon, Exeter y UCLA, utilizó mediciones de diferentes formas de carbono, o isótopos de carbono, que se encuentran en rocas calizas extraídas de mares poco profundos. Con base en las proporciones isotópicas de los diferentes tipos de carbono presentes, los investigadores pudieron calcular los niveles de fotosíntesis que habían existido durante millones de años e inferir los niveles de oxígeno en la atmósfera.

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Como resultado de los cálculos, pudieron producir un registro de los niveles de oxígeno en la atmósfera durante los últimos 1500 millones de años, lo que nos dice cuánto oxígeno habría circulado en el océano para sustentar la vida marina primitiva.

El Dr. Alex Krause, un fabricante de modelos biogeoquímicos que completó su doctorado en la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente en Leeds y fue el científico principal del proyecto, dijo que los hallazgos brindan una nueva perspectiva sobre la forma en que los niveles de oxígeno están cambiando en la Tierra.

Añadió: «La Tierra primitiva, durante sus primeros dos mil millones de años de existencia, carecía de oxígeno y carecía de oxígeno atmosférico. Luego, los niveles de oxígeno comenzaron a aumentar, lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación».

Hasta ahora, los científicos habían creído que después del evento de la Gran Oxidación, los niveles de oxígeno eran bajos y aumentaron antes de que viéramos evolucionar a los primeros animales, o que los niveles de oxígeno eran altos durante varios millones de años antes de que aparecieran los animales.

Pero nuestro estudio muestra que los niveles de oxígeno eran mucho más dinámicos. Hubo una fluctuación entre los niveles altos y bajos de oxígeno mucho antes de que emergieran las primeras formas de vida animal. Estamos experimentando períodos en los que el medio marino, donde vivían los primeros animales, habría tenido abundante oxígeno, y luego períodos en los que no lo tiene.

El Dr. Benjamin Mills, que dirige el Grupo de Modelado de la Evolución de la Tierra en Leeds y supervisa el proyecto, dijo: «Este cambio periódico en las condiciones ambientales habría dado lugar a tensiones evolutivas, ya que algunas formas de vida podrían extinguirse y podrían surgir otras nuevas».

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El Dr. Mills dijo que los períodos oxigenados expandieron lo que se conoce como «espacios habitables», partes del océano donde los niveles de oxígeno eran lo suficientemente altos como para sustentar formas de vida animal primitivas.

Dijo: «Se ha sugerido en la teoría ecológica que cuando tienes un espacio habitable que se expande y contrae, esto puede soportar cambios rápidos en la diversidad de la vida biológica.

«Cuando los niveles de oxígeno caen, existe una severa presión ambiental sobre algunos organismos que puede conducir a la extinción. Y cuando el agua rica en oxígeno se expande, un nuevo espacio permite a los sobrevivientes alcanzar el dominio ecológico».

«Estos espacios habitables expandidos podrían haber durado millones de años, dando mucho tiempo para que los ecosistemas evolucionen».

La extrema variabilidad en los niveles de oxígeno atmosférico en el Precámbrico tardíoprogreso de la ciencia

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