Paleontoriano

Estudian los primeros esqueletos previos a la explosión del Cámbrico para saber cómo y por qué apareció la biomineralización.

Interpretación artística de cómo podría ser la fauna ediacarense. Fuente: Smithsonian Institution.

La Historia biológica es irrepetible por siempre y para siempre. Es, sobre todo, contingente. Depende de lo que pueda pasar o no. Si volviéramos para atrás en el tiempo y efectuáramos un pequeño cambio en un momento dado del pasado todo sería completamente distinto ahora. Una mutación aquí o allá ahora y el conjunto de posibles especies futuras será distinto.
El ser humano está cambiando el mundo, la destrucción del medio ambiente y las modificaciones en el clima ya está provocando la desaparición de muchas especies en lo que ya parece ser la sexta gran extinción masiva. La Historia biológica será totalmente distinta a como hubiera sido si nosotros no hubiéramos aparecido.
Si estamos aquí es porque hay una cadena interrumpida de generaciones que en ningún momento de los pasados miles de millones de años se ha cortado tan siquiera por un momento. Si retrocedemos suficientemente atrás en el tiempo y nos sumergimos con nuestra imaginación en ese pasado remoto podemos ver cómo era la Tierra entonces, aunque probablemente no reconozcamos a algunos de nuestros antepasados. No obstante, compartimos con una esponja, una almeja o un camarón mucho más de lo que pensamos.
Una célula no es más de una bolsita hecha de fosfolípidos rellena de citoplasma y orgánulos. Es algo muy flexible, sin consistencia. Pero esas células lograron organizarse en un momento dado para formar seres pluricelulares y, para que éstos tuvieran consistencia, se inventaron nuevos genes que permitieron la mineralización y la construcción de todo tipo de esqueletos. Cuando la abundancia de oxígeno permitió el movimiento rápido apareció la depredación y de la escalada de armamentos, tanto defensivos como de ataque, producto de ella se produjo la explosión del Cámbrico. Explosión de vida que generó todos los filos de animales conocidos.
Una esponja crea su esqueleto silíceo, el coral una estructura carbonato cálcico en donde esconderse, una bivalvo una concha en la que protegerse de la dura pinza mineralizada de un cangrejo y nosotros nuestro esqueleto que nos permitió erguirnos sobre la faz de este planeta. Damos por sentado el beneficio de cualquier tipo de esqueleto, pero pasó mucho tiempo hasta que la Naturaleza ideó un sistema para tomar el fósforo y/o el calcio del medio y usarlo como material estructural.
La aparición de esta capacidad de mineralización se produjo sólo 10 millones de años antes de la explosión del Cámbrico. Los investigadores estudian estos primeros “esqueletos” para saber cómo se desarrollaron.
El primer paso de la biomineralización se dio hace 2000 millones de años, cuando ciertas bacterias incorporaron óxido de hierro para crear granos de magnetita que les permitieran orientarse. No se progresó mucho más allá de ese punto en mucho tiempo. Pero el primer esqueleto tuvo que esperar 1500 millones de años más, justo antes del Cámbrico, durante el Ediacarense.

Fósil de Cloudina. Fuente: S. Xiao.

Este hecho hace aparecer los fósiles de manera explosiva o súbita en el registro fósil, porque antes no había animales que tuvieran partes duras. Por eso lo llamamos explosión del Cámbrico. Pero previamente ya había animales relativamente complejos evolucionando. Una vez que aparecieron los primeros esqueletos la “idea” se propagó por el mundo animal rápidamente y muchos animales pudieron dejar restos fósiles.
Shuhai Xiao, de Virginia Tech, y sus colaboradores estudian esos primeros esqueletos para la NASA dentro del programa de Biología Evolutiva y Exobiología.
La biomineralización no es la única vía que utilizan los seres vivos para construir estructuras rígidas. Los árboles y plantas usan polímeros orgánicos, lignina y celulosa, para levantar troncos y ramas sobre el suelo. Y muchos artrópodos y hongos usan un polisacárido como la quitina para construir sus exoesqueletos. Pero la biomineralización produce mejor soporte mecánico a menor coste energético, porque los minerales pueden ser tomados del medio casi grátis.
Los esqueletos más antiguos fueron descubiertos en los setenta. Unas veces parecen pequeñas esponjas, aunque la mayoría de las veces tienen forma tubular (como Cloudina, en la foto). Esos tubos probablemente quizás eran la casa de algún gusano o coral, pero no se sabe de seguro.
Para determinar cómo eran esos primeros animales con esqueleto tubular este grupo de investigadores está analizando la biota de Gaojiashan, yacimiento fósil situado en el sur de la actual China que corresponde a una época comprendida entre hace 541 y 551 millones de años. Es similar a otras formaciones edicarenses como la de Omán o Siberia, pero es especial porque los fósiles están en distintos tipos de rocas. A más tipos de rocas más ventanas de conservación de especímenes se tienen.
Había cierta preocupación sobre la posibilidad de que estos primeros esqueletos fueran artefactos producidos durante el proceso de fosilización, pero Xiao dice que ya hay un amplio conjunto de pruebas que aseguran, al menos para algunos de esos organismos, que son el producto de la biomineralización.
Los tubos fósiles encontrados miden sólo unos pocos milímetros de longitud por uno de diámetro. Algunos presentan señales de haber sido deformados, lo que implica que el cuerpo que contenía era flexible. Por tanto estas criaturas eran una “mezcla” de minerales y tejidos orgánicos.
Aunque los minerales originales se han degradado a lo largo del tiempo, los investigadores creen que en origen esos tubos estaban compuestos de carbonato cálcico. Además esperan determinar exactamente el tipo de cristalización que se empleó (calcita o aragonito). Es importante determinar esto porque cada grupo animal tiene una preferencia por uno y otro tipo y puede ayudar a saber qué tipo de animal los formó.
Parece que los animales que creaban estos tubos se extinguieron pronto, porque no se han encontrado fósiles similares en el Cámbrico. Quizás la biomineralización fue reinventada unos pocos millones de años más tarde.
Se calcula que los esqueletos aparecieron casi 40 veces a lo largo del tiempo geológico y la mitad de esas ocasiones se dio en el Cámbrico.
Sorprende lo rápido que se propagó la biomineralización en un periodo de tiempo tan corto. Los esqueletos, en lugar de ser un mero accesorio pasaron a ser algo casi obligatorio muy rápidamente.
Esos esqueletos estaban compuestos de carbonato cálcico, fosfato cálcico y sílice. Algunos autores sostienen que fueron el producto de un sistema para eliminar el exceso de calcio y fósforo de los cuerpos de esos organismos, ya que son tóxicos en alta concentración y en aquella época abundaban en el medio. Era una manera se secuestrar esos productos tóxicos. Pero una vez que aparece algo la evolución lo puede reutilizar para otra cosa.
Sin embargo, la teoría dominante dice que la generalización de la biomineralización fue el producto de una carrera de armamentos una vez que apareció la depredación en escena.
Algunos de los tubos encontrados en la formación de Dengying tienen agujeros taladrados que aparentemente fueron practicados por algún depredador. Estos investigadores buscan más pruebas sobre el papel de la depredación en la biomineralización. Esas señales serían las primeras que indicarían la presencia de depredación sobre la Tierra. Desde entonces este planeta no volvió a ser el mismo.
La aparición del esqueleto en el precámbrico fue sólo el comienzo, pues disparó la posterior explosión del Cámbrico, durante la cual se diversificaron muchos animales con esqueleto. Previamente la morfología estaba limitada porque los animales no podían crecer hasta tamaños grandes sin un esqueleto, pero la biomineralización abrió todo un mundo de posibilidades que explorar. Se podría decir que la biomineralización es un prerrequisito para una vida compleja avanzada.
La aparición del los primeros esqueletos marcó un hito en la historia biológica y geológica de este planeta. Incluso los minerales que contienen carbono, calcio y silicio sufrieron cambios dramáticos en sus propiedades una vez se dio la explosión del Cámbrico, como atestigua el registro geológico. Esto refleja el punto en el que los animales empezaron a jugar un papel activo en los ciclos bio-geológicos de esos minerales.
Cuando a partir de ahora se coma unas ostras sea consciente de todo esto, de cómo el acto de depredación que está ejerciendo creó en primera instancia la aparición de la biomineralización, y que la capacidad de crear esa conchas es la misma que le permite que tenga usted esqueleto, ande sobre dos piernas o manipule unas ostras para comérselas.