Cómo los niveles fluctuantes de oxígeno pueden haber acelerado la evolución animal en la Tierra

Los niveles de oxígeno en la atmósfera de la Tierra probablemente «fluctuaron salvajemente» hace mil millones de años, creando condiciones que podrían haber acelerado el desarrollo de la vida animal temprana, según una nueva investigación.

Los científicos creen que el oxígeno atmosférico se desarrolló en tres etapas, comenzando con lo que se conoce como 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 aumentar el oxígeno atmosférico a los niveles que existen hoy.

Lo que es incierto es lo que sucedió durante la segunda etapa, en un momento conocido como Era Neoproterozoica, que comenzó hace unos mil millones de años y duró unos 500 millones de años, cuando surgieron las primeras formas de vida animal.

La pregunta que los científicos han tratado de responder es: ¿hubo algo extraordinario en los cambios en los niveles de oxígeno en la Era Neoproterozoica que pudo haber jugado un papel clave en la evolución temprana 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 de Ediacara, organismos multicelulares que necesitaban 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, apoyado por las universidades de Lyon, Exeter y UCL, utilizó mediciones de las diferentes formas de carbono, o isótopos de carbono, que se encuentran en rocas calizas extraídas de mares poco profundos. Con base en las proporciones de isótopos de los diferentes tipos de carbono encontrados, los investigadores pudieron calcular los niveles de fotosíntesis que existían hace millones de años e inferir los niveles de oxígeno atmosférico.

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 se habría difundido en el océano para sustentar la vida marina primitiva.

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

Agregó: “La Tierra primitiva, durante los primeros dos mil millones de años de su existencia, era anóxica, carente 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 pensaban que después del Gran Evento de Oxidación, los niveles de oxígeno eran bajos y luego se dispararon justo antes de que veamos evolucionar a los primeros animales, o que los niveles de oxígeno fueron altos durante muchos millones de años antes de que los animales evolucionaran.

“Pero nuestro estudio muestra que los niveles de oxígeno eran mucho más dinámicos. Hubo una oscilación entre niveles altos y bajos de oxígeno durante mucho tiempo antes de que emergieran las primeras formas de vida animal. Estamos viendo períodos en los que el medio marino, donde vivieron los primeros animales, habría tenido abundante oxígeno, y luego períodos en los que no.

Benjamin Mills, quien dirige el Grupo de Modelado de la Evolución de la Tierra en Leeds y supervisó el proyecto, dijo: «Este cambio periódico en las condiciones ambientales habría producido presiones evolutivas en las que algunas formas de vida podrían haberse extinguido y otras nuevas podrían haber surgido».

Mills dijo que los períodos oxigenados expandieron lo que se conoce como «espacios habitables», partes del océano donde los niveles de oxígeno habrían sido lo suficientemente altos como para albergar las primeras formas de vida animal.

Él dijo: “Se ha propuesto en la teoría ecológica que cuando tienes un espacio habitable que se expande y se contrae, puede soportar cambios rápidos en la diversidad de la vida biológica.

“Cuando los niveles de oxígeno disminuyen, existe una fuerte presión ambiental sobre algunos organismos que puede conducir a la extinción. Y cuando las aguas ricas en oxígeno se expanden, el nuevo espacio permite a los sobrevivientes alcanzar el dominio ecológico.

“Estos espacios habitables expandidos habrían durado millones de años, dando a los ecosistemas mucho tiempo para desarrollarse”.

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