Hace unos 445 millones de años, nuestro planeta cambió por completo. En el supercontinente Gondwana se formaron enormes glaciares que absorbieron agua de mar como una esponja helada. La primera gran extinción masiva de la Tierra, ahora conocida como Extinción Masiva del Ordovícico Tardío (LOME), acabó con alrededor del 85 por ciento de todas las especies marinas a medida que la química de los océanos cambió radicalmente y el clima de la Tierra se volvió terriblemente frío.
Sin embargo, un gran daño biológico también conlleva oportunidades. Durante todo este trastorno, un grupo evolucionó para dominar a todos los demás: los vertebrados con mandíbulas. Según un estudio publicado hoy en la revista, finalmente está en camino de sacar adelante la vida. Avances de la ciencia.
«Demostramos que los peces con mandíbulas eran dominantes porque ocurrió este evento», dijo en un comunicado la coautora del estudio Lauren Sallan, bióloga evolutiva del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón. «Y fundamentalmente, al trazar una línea entre el registro fósil, la ecología y la biogeografía, hemos cambiado sutilmente nuestra comprensión de la evolución».
La primera extinción masiva de la Tierra
Durante el período Ordovícico (hace aproximadamente 486 a 443 millones de años), la Tierra tenía un aspecto muy diferente al actual. Un supercontinente del sur llamado Gondwana dominaba el planeta y estaba cubierto por mares vastos y poco profundos. No había hielo ni en el polo norte ni en el polo sur y el agua estaba caliente debido al clima de invernadero. Pequeñas plantas y artrópodos de muchas patas comenzaron a prosperar en la costa, y las aguas que las rodeaban se llenaron de formas de vida que parecían ciencia ficción. Conodontes de ojos grandes, parecidos a lampreas, se enroscaban alrededor de esponjas marinas. Pequeños trilobites se acurrucaban entre los moluscos con concha. Escorpiones marinos del tamaño de humanos y nautiloideos con caparazones de 16 pies de altura recorrieron el agua en busca de presas.
Entre estas criaturas se encontraban los antepasados de los gnatóstomos o vertebrados con mandíbulas. Los gnatóstomos acabarían dominando a los animales terrestres.
«Aunque no conocemos las causas últimas de LOME, sí sabemos que hubo un claro antes y después del evento. El registro fósil lo muestra», explicó Sallan.
Historias de extinción relacionadas
La extinción se produjo en dos etapas. En primer lugar, el planeta pasó rápidamente de un clima cálido de invernadero a un clima de invernadero mucho más frío. Gran parte de Gondwana estaba cubierta por un denso hielo, secando los hábitats marinos poco profundos. Después de unos pocos millones de años, la biodiversidad comenzó a recuperarse, pero el clima volvió a cambiar. A medida que los casquetes polares se derritieron, los organismos marinos adaptados al frío se ahogaron en aguas cálidas, sulfúricas y sin oxígeno.
Durante estas olas de extinción masiva, la mayoría de los vertebrados supervivientes fueron confinados en refugios o puntos críticos de biodiversidad separados por grandes áreas de las profundidades del océano. En estos sectores, los vertebrados con mandíbulas restantes tienen claramente una ventaja.
En el nuevo estudio, el equipo reunió años de datos paleontológicos sobre la paleontología del Ordovícico y del Silúrico temprano para construir una nueva base de datos del registro fósil de este dramático período de la historia de la Tierra.
«Esto nos ayudó a reconstruir los ecosistemas de los refugios», dijo el coautor del estudio y Ph.D. Estudiante Wahe Hagiwara. «Por lo tanto, podemos cuantificar la diversidad a nivel de género a lo largo del tiempo, mostrando cómo el LOME condujo directamente a un aumento gradual, pero dramático, de la biodiversidad de gnatóstomas. Y la tendencia es clara: los pulsos de extinción masiva condujeron directamente a un aumento de especies varios millones de años después».
Peces y pinzones
Con esta nueva base de datos, el equipo vinculó la creciente biodiversidad de vertebrados con mandíbulas no sólo con esta primera extinción masiva, sino también con su ubicación. Pueden rastrear el movimiento de especies en todo el mundo e identificar refugios específicos, lo que ayuda a diversificar los vertebrados.
«Por ejemplo, en lo que hoy es el sur de China, vemos los primeros fósiles de cuerpo completo de peces con mandíbulas que están directamente relacionados con los tiburones modernos», explicó Hagiwara. «Estuvieron concentrados en estos refugios estables durante millones de años hasta que desarrollaron la capacidad de cruzar el océano abierto hacia otros ecosistemas».
Fusionar el registro fósil con la biogeografía, la morfología y la ecología puede ayudarnos a comprender mejor el curso de la evolución.
«¿Las mandíbulas evolucionaron para crear un nuevo nicho ecológico, o nuestros antepasados primero llenaron un nicho existente y luego se diversificaron?» pregunta Salla. «Nuestro estudio sugiere lo último. Al estar confinados en áreas geográficamente pequeñas con muchos espacios abiertos en el ecosistema dejados por vertebrados sin mandíbulas muertos y otros animales, los gnatóstomos de repente habitan en una variedad de nichos».
Se observa una tendencia similar en los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos frente a la costa de Ecuador. Estas aves aprovecharon nuevas oportunidades para diversificar su dieta para sobrevivir. Con el tiempo, sus picos evolucionaron hacia diferentes formas para adaptarse a sus necesidades.
El ciclo de reinicio de la diversidad
Mientras que los peces con mandíbulas se hicieron populares en el sur de China, sus parientes sin mandíbulas continuaron evolucionando en otros lugares en paralelo. Los peces sin mandíbula dominaron los vastos océanos durante los siguientes 40 millones de años, diversificándose en muchos tipos diferentes de peces de arrecife. Sigue siendo un misterio por qué el pez mandíbula, entre todos los demás supervivientes, dominó después de propagarse desde los refugios.
Según el equipo, en lugar de borrar la pizarra ecológica de la Tierra, la extinción masiva del Ordovícico tardío desencadenó un reinicio. Las primeras especies de vertebrados ocuparon nichos dejados por conodontes y artrópodos extintos, reconstruyendo el mismo ecosistema con nueva fauna. Este patrón se repite a lo largo del Paleozoico después de otros eventos de extinción impulsados por condiciones ambientales similares. El equipo llama a esto un «ciclo de reinicio de la diversidad» recurrente, donde la evolución restaura los ecosistemas al convergir en los mismos diseños.
«Este trabajo ayuda a explicar por qué evolucionaron las mandíbulas, por qué los vertebrados con mandíbulas finalmente prevalecieron y por qué la vida marina moderna se remonta a estos supervivientes en lugar de formas anteriores como los conodontes y los trilobites», dijo Sallan. «Descubrir estos patrones duraderos y los procesos que subyacen a ellos es uno de los aspectos apasionantes de la biología evolutiva».
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