Ciencia.-Un poco más de oxígeno desató la Explosión Cámbrica

Un pequeño aumento en los niveles de oxígeno en la atmósfera de la Tierra y en aguas oceánicas poco profundas pudo desatar la Explosión del Cámbrico, un salto en la evolución hace 540 millones de años.

Un nuevo estudio publicado en Nature Geoscience reúne conjuntos de datos de un consorcio internacional de científicos para demostrar que pequeños aumentos en el oxígeno pueden haber sido suficientes para impulsar los grandes saltos evolutivos observados en el registro fósil.

El autor principal del estudio, el Dr. Richard Stockey, paleobiólogo de la Universidad de Southampton que trabajó en la investigación como estudiante de doctorado en la Universidad de Stanford, dijo en un comunicado: «La Explosión del Cámbrico fue un período notable de rápida diversificación de la vida en la Tierra. Anteriormente, la vida consistía en organismos unicelulares y pequeños organismos multicelulares. Luego, en un lapso de 20 o 30 millones de años, un abrir y cerrar de ojos geológico, vemos surgir una variedad de criaturas extrañas y complejas con nuevos planes corporales y características como conchas mineralizadas, apéndices prensivos y órganos sensoriales complejos como los ojos».

Durante décadas, los científicos han teorizado que la explosión cámbrica fue provocada por un aumento repentino del oxígeno atmosférico que acercó el oxígeno del océano antiguo a los niveles actuales. Pero la evidencia de esto ha sido dispersa y, en algunos casos, contradictoria.

Al realizar un análisis de datos exhaustivo a gran escala, los investigadores han identificado solo un pequeño aumento del oxígeno atmosférico en el momento de la explosión cámbrica.

«Los animales cámbricos probablemente no necesitaban tanto oxígeno como los científicos solían creer. Encontramos pequeños aumentos en la oxigenación que tienen la magnitud correcta para impulsar grandes cambios en la ecología», dice el autor principal del estudio Erik Sperling, profesor asociado de Ciencias de la Tierra y Planetarias en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford, que lidera el consorcio.

La mayoría de los animales vivían en aguas poco profundas en ese momento, y la mezcla causada por el viento y las olas habría oxigenado estas áreas incluso mientras el océano más profundo permanecía inalterado.

«No se trata de un aumento enorme de oxígeno, pero podría ser suficiente para cruzar umbrales ecológicos críticos, según lo que vemos en áreas modernas con niveles naturales de oxígeno bajos», añade Sperling.

Los investigadores también encontraron evidencia de que los niveles de oxígeno en las profundidades oceánicas no se acercaron a los de los mares modernos hasta unos 140 millones de años después de la Explosión del Cámbrico, mucho más tarde de lo que se creía anteriormente.

El Dr. Stockey afirma: «Desde una perspectiva global, no vimos la oxigenación completa de los océanos hasta niveles cercanos a los modernos hasta hace unos 400 millones de años, más o menos cuando vemos la aparición de grandes bosques en la tierra».

Para investigar los cambios en el oxígeno a lo largo de 700 millones de años de historia de la Tierra, los investigadores examinaron datos que mostraban niveles de uranio y molibdeno en esquisto negro, una roca sedimentaria formada en entornos con poco oxígeno en el fondo de océanos antiguos.

Estos metales se acumulan en los sedimentos cuando el oxígeno es bajo, por lo que su concentración en el esquisto negro indica niveles de oxígeno oceánicos pasados.

Estudios anteriores observaron un aumento de los metales traza en la pizarra negra durante la Explosión del Cámbrico, pero estos se han basado principalmente en datos de sitios de campo individuales, donde los factores locales, como un aumento del carbono orgánico, pueden aumentar las concentraciones de metales traza.

Usando técnicas estadísticas y de aprendizaje automático, los investigadores analizaron datos a una escala mucho mayor y utilizaron modelos oceanográficos para estimar los niveles históricos de oxígeno.

«Descubrimos que los cambios en el carbono orgánico en la pizarra negra han impulsado muchos de los cambios en los metales traza que los científicos han estado observando durante los últimos 15 o 20 años», dice el Dr. Stockey. «No es hasta 140 millones de años después de la Explosión del Cámbrico, en el período Devónico, que vemos que los metales traza aumentan a un ritmo que indicaría la oxigenación de todo el océano».