Explosión del Cámbrico provocada por transgresiones marinas

Hace 542 millones de años, durante un período de unas pocas decenas de millones de años, aparecen los principales linajes de animales multicelulares como los vertebrados y los artrópodos. Las plantas y varias cepas bacterianas también se diversifican a gran velocidad. ¿Cuál fue el detonante de este evento mundial? La liberación masiva de iones en los océanos, debido a la erosión se volvió intensa, según afirma un equipo de EE.UU.. Los organismos marinos habrían utilizado estos contaminantes para hacer esqueletos y conchas, una invención que fue muy rentable evolutivamente.

Las primeras formas de vida habrían aparecido en la Tierra hay 3,5 mil millones de años. Curiosamente, estos seres unicelulares se mantuvieron unicelulares (a veces vivían en colonias) hasta la explosión del Cámbrico que ocurrió hace sólo 542 millones años. Este evento vio nacer numerosos organismos multicelulares y algunas estructuras (por ejemplo, conchas) en tan sólo unos pocos millones de años, muestran una aceleración repentina de la evolución (como lo demuestran por ejemplo los restos de los esquistos de Burgess). Pero, ¿cuál fue el detonante? Esta pregunta atormenta a muchos científicos desde hace mucho tiempo que lanzan hipótesis cada vez más convincentes.

Durante la misma época se da otra gran curiosidad, pero esta vez de carácter geológico, claramente observable en el Gran Cañón. El análisis de las capas estratigráficas de la región revela la historia de la Tierra durante cerca de 2 millones de años, o casi, porque hay más discrepancias de tiempo. Por lo tanto, no hay rastro de rocas pertenecientes a la explosión del Cámbrico. Los sedimentos de más de 525 millones de años, descansan directamente sobre rocas metamórficas de 1740 millones de años, las capas sedimentarias inclinadas de 1.200 a 740 millones de años. Las rocas sedimentarias “jóvenes” de los mares poco profundos por lo que cubren las rocas “viejas” sin ningún tipo de continuidad lógica. Pero surge una pregunta: ¿hemos perdido realmente información sobre la evolución de la Tierra durante 215 millones de años debido a la discordancia geológica?

No lo parece. Según Shanan Peters, de la Universidad de Wisconsin-Madison, esta falta de información geológica explicaría el mecanismo de activación de la explosión del Cámbrico. Los resultados de este equipo de investigación se presentan en la revista Nature. El resultado de la disconformidad de una sucesión de eventos geológicos que provocaron la liberación masiva de iones en los océanos. Los animales se habrían adaptado mediante la síntesis de cristales para deshacerse de ellos ya que serían potencialmente peligrosos, dando lugar a la biomineralización. Este último luego cambió radicalmente durante la evolución, ya que sus beneficios son numerosos.

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El Gran Cañón se extiende en 450 kilometros de largo y tiene una profundidad media de 1.300 metros. Los estratos pueden, literalmente, permitirnos leer la historia geológica del continente de América del Norte. © stewartmorris, Flickr, Creative Commons by-nc-nd 2.0

La explosión del Cámbrico fue vinculado a un desbordamiento de iones

Estas explicaciones están siguiendo el análisis de las propiedades geoquímicas de más de 20.000 muestras de rocas recogidas en América del Norte.

A principios del Cámbrico, los mares subieron y bajaron varias veces, erosionando los sustratos que se encuentran. Esta serie de transgresiones marinas explica así la desaparición de varias capas estratigráficas. Expuestos al aire y al agua, las rocas de la corteza han reaccionado químicamente, liberando en los océanos de grandes cantidades de iones de calcio, hierro potasio y sílice. La composición química del agua habría cambiado profundamente.

Un último regreso de las aguas marinas, hace 525 millones de años causó la deposición de sedimentos más jóvenes. Muchos restos confirman estos eventos geológicos (capas de rocas de glauconita y otras ricas en potasio, hierro y sílice).

esquema explosión del cámbrico

Este diagrama muestra la repentina aceleración de la evolución en el Cámbrico, con la aparición de muchos tipos de especies (Diversity). © AR Marshall CR. 2006, Annu. Rev. Earth Planet

Minerales para eliminar el exceso de iones

Todo organismo vivo mantiene el equilibrio iónico con el medio. La llegada masiva de iones en el medio marino habría alterado profundamente este equilibrio. Varias especies se habrían dedicado a almacenar sus iones de calcio en exceso, potasio, hierro y sílice en minerales con el fin de restablecer el equilibrio. Esta estrategia tiene dos ventajas: los efectos de las partículas cargadas es limitada y no se liberan en el ambiente en el que podrían volver a jugar un papel negativo.

Es por eso que los tres biominerales, principalmente presentes en los organismos vivos han aparecido durante la explosión del Cámbrico. El fosfato de calcio es el principal constituyente de los huesos y los dientes. Entre el carbonato de calcio para su biosíntesis en las conchas de los invertebrados. Y el dióxido de silicio es utilizado por radiolarios, zooplancton, para sintetizar su “esqueleto” silíceo.

Las ventajas evolutivas que ofrecen estos minerales son importantes ya que se utilizan para el diseño de las conchas y espinas (función protectora), esqueletos (con papel de soporte) y las garras o dientes (para el papel de la depredación). Su aparición permite comprender mejor el cambio repentino en el curso de la evolución.

Lo que algunos describen como “agujero” en los registros de la historia de la Tierra en realidad puede ser una fuente de información muy valiosa. La “gran discordancia” (traducción del término inglés Great Unconformity) pone de manifiesto un posible mecanismo para activar la explosión cámbrica.

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Trilobite encontrado en el esquisto de Burgess. Esta clase de artrópodos extintos apareció durante la explosión del Cámbrico. © Smith609, Wikimedia common, Creative Commons by-2.5

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Formation of the ‘Great Unconformity’ as a trigger for the Cambrian explosion