La fluctuación de los niveles de oxígeno acelera la evolución

La fluctuación de oxigeno aceleró la evolución

La cantidad de oxígeno en la atmósfera fluctuaba considerablemente hace mil millones de años. Este nivel de oxígeno fluctuante podría haber acelerado en gran medida la evolución de la primera vida animal, piensan los investigadores.

La primera atmósfera, que se formó hace 4500 millones de años tras la formación de la Tierra, apenas contenía oxígeno molecular (O2). Hoy en día, más del 20 % de la atmósfera está formada por este gas, que no podemos dejar fuera ni siquiera 10 minutos. Esa cantidad actual de oxígeno probablemente surgió en tres pasos.

Tres pasos

La primera vez que la atmósfera se enriqueció con oxígeno molecular fue durante la crisis del oxígeno, hace más de 2000 millones de años. Probablemente, fueron las algas azul-verde (o cianobacterias) las que produjeron este oxígeno. Esto provocó una extinción masiva de los microbios anaeróbicos, para los que el oxígeno es tóxico.

El último paso, que llevó los niveles de oxígeno al 20 % actual, tuvo lugar hace unos 400 millones de años. Alrededor de esta época, aparecieron las primeras plantas terrestres. Todavía no está claro qué ocurrió exactamente con el nivel de oxígeno durante el segundo paso, durante la época denominada Neoproterozoico.

En cualquier caso, fue un periodo emocionante para la vida en la Tierra. De hecho, durante ese tiempo, desde hace unos mil millones de años hasta hace 500 millones de años, surgieron las primeras formas de vida animal. Se han encontrado restos de los animales más antiguos conocidos en rocas de 630 a 642 millones de años.

Nivel de oxígeno

Para averiguar si el nivel de oxígeno de esa época influyó en la evolución de estos primeros animales, y cómo lo hizo, los investigadores del Reino Unido examinaron rocas sedimentarias de esa época. Este sedimento se compone de materia orgánica depositada, como restos vegetales. Gracias a la datación por carbono 14, que mide la relación entre diferentes formas (isótopos) de carbono, pudieron averiguar de qué época proceden los restos vegetales y otro material orgánico (por ejemplo, de bacterias) de cada capa de sedimento. Estas plantas y ciertas bacterias realizan la fotosíntesis durante su vida, convirtiendo el dióxido de carbono en azúcares y oxígeno con la ayuda de la luz solar.

Así, estas mediciones de los sedimentos permitieron a los investigadores estimar la cantidad de fotosíntesis que se hacía. Dado que la fotosíntesis es la principal fuente de oxígeno en la atmósfera, es posible derivar los niveles de oxígeno de la misma. Así, trazaron un mapa del nivel de oxígeno de la atmósfera en los últimos 1500 millones de años.

“Nuestra investigación muestra que los niveles de oxígeno eran mucho más dinámicos de lo que se pensaba”, afirma Alex Krause, modelador biogeoquímico del University College de Londres, que dirigió el estudio. “Resulta que durante mucho tiempo fluctuó entre niveles altos y bajos de oxígeno. Vemos periodos en los que el entorno oceánico, donde vivían los primeros animales, debía tener abundancia de oxígeno y vemos periodos en los que no”.

Presiones evolutivas

Según los investigadores, estas condiciones variables pueden haber hecho que la evolución entre en una especie de olla a presión. De hecho, un descenso en los niveles de oxígeno provocó una (pequeña) ola de extinción cada vez. Cuando los niveles de oxígeno volvieron a subir, los supervivientes tuvieron la oportunidad de ampliar su hábitat. En esos momentos, había espacio para que surgieran nuevas formas de vida. Todos estos primeros animales vivían en el mar.

Este crecimiento gradual de zonas habitables, con suficiente oxígeno, se prolongó durante millones de años con dos pasos adelante y uno atrás. Esto terminó cuando las plantas terrestres estabilizaron el nivel de oxígeno hace 400 millones de años emitiendo oxígeno. Esto preparó el camino para la evolución de animales marinos más grandes con mayores necesidades de oxígeno y, finalmente, de animales terrestres.

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