Un par de veces en cuatro mil millones de años, la evolución se ha ralentizado y ha pasado un eón antes de que pudieran surgir formas de vida más complejas, como animales simples.
La evolución puede haber estado esperando un buen aliento de oxígeno, dijo el investigador Chris Reinhard. Y eso fue difícil de conseguir. Su equipo de investigación está rastreando O 2 concentraciones en los océanos, donde evolucionaron los primeros animales.
Al hacerlo, se han metido en medio de un acalorado debate científico sobre lo que hizo el oxígeno en aumento, en todo caso, para cargar eras evolutivas. Reinhard, un geoquímico del Instituto de Tecnología de Georgia, está sacudiendo el pensamiento convencional con elayuda de modelado por computadora.
aplastar el vaso de precipitados
Ese pensamiento es así: "El oxígeno atmosférico tenía un valor de 'x' en ese entonces, por lo que simplemente asumimos que todo el océano es un vaso de precipitados que se equilibra con ese valor", dijo Reinhard. Luego, todos los animales en evolución en todas partes tenían elmisma concentración de oxígeno para vivir.
Pero los océanos son expansivos y asimétricos; en el fondo aquí, menos profundos allí, helados en los polos, espesos en la circunferencia. Las turbulencias, las corrientes y las temperaturas distribuyen sedimentos, algas, sal y gases como el oxígeno en las tiendas asimétricas.
Los océanos dejan algunas áreas repletas y otras vacías. Luego reorganizan sus cargas. Incluso hoy, las concentraciones de oxígeno disuelto varían ampliamente de una región oceánica a otra.
¿Equilibrar el océano global con un plácido vaso de laboratorio? "Para empezar, este es un experimento bien pensado, pero creo que todos reconocerían con una cerveza que es simplista", dijo Reinhard, profesor asistente de la Escuela de Tierra de Georgia Tech yCiencias atmosféricas.
Crea un revuelo
Entonces, él y su equipo modelaron cómo el oxígeno ingresó a los océanos desde la atmósfera y desde fuentes acuáticas, y cómo los océanos podrían haberlo barajado durante el Eón Proterozoico medio a tardío. Eso fue de 0.6 a 1.8 mil millones de años atrás, cuando la atmósfera de la Tierra habíasolo una fracción del oxígeno respirable que hace hoy.
En el modelo, el océano no compartía y compartía por igual, sino que empujaba O disuelto 2 en áreas de concentración que cambiaron severamente a medida que aumentaron las concentraciones correspondientes en la atmósfera.
Eso tiene implicaciones para la forma en que los científicos piensan sobre el marco temporal para la evolución de los animales en la Tierra y para las estimaciones futuras de la probabilidad de vida compleja en los exoplanetas.
Los resultados y los parámetros de modelado detallados aparecen en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . La investigación fue financiada por la National Science Foundation y el Instituto de Astrobiología de la NASA.
No sea confiable
Los humanos y los animales grandes de hoy en día se asfixiarían rápidamente en un mundo similar al Proterozoico. Y según la investigación de Reinhard, sus océanos pueden no haber sido tan propicios para la evolución como se pensaba anteriormente.
"Lo que realmente importa para la evolución temprana de los animales es el oxígeno del océano. Hasta cierto punto, lo que realmente importa es el oxígeno del fondo marino poco profundo", dijo Reinhard.
Esas aguas poco profundas del océano se llaman regiones bentónicas, y en el Eón Proterozoico, recibieron mucha luz solar y nutrientes clave para la evolución. Incluso hoy en día, están llenas de vida, lo que los convierte en lugares populares para bucear y pescar.
Pero el nuevo modelo muestra niveles de oxígeno que pueden haber sido poco confiables durante el Eón Proterozoico medio a tardío.
Roba a los ricos
Los metazoos más antiguos, el término para los seres multicelulares que son animales, pueden haber funcionado bien con cantidades escasas y sobrevivieron O 2 sequías - períodos de anoxia. Pero también evolucionaron en un mundo de oxígeno respirable ascendente.
El modelo computacional de Reinhard tuvo en cuenta los escenarios de las concentraciones de oxígeno atmosférico del 0,5 al 10 por ciento de los niveles actuales.
A bajas concentraciones, la simulación mostró la acumulación de oxígeno oceánico alrededor del ecuador, donde los puntos calientes en el agua produjeron mayores cantidades de este. Luego, cuando la atmósfera comenzó a llenarse de oxígeno, en los océanos, se desplazó hacia los polos, donde el agua fría pudo retener más.
Las regiones anteriormente ricas en oxígeno fueron despojadas de condiciones amigables para la evolución animal.
En la forma de pensar del vaso de precipitados, un oxígeno atmosférico más alto debería haber significado niveles de oxígeno oceánico en aumento para los animales que evolucionan en todas partes, incluso en esas regiones agotadas. "En realidad, la ecología que habrían enfrentado habría sido bastante severa".Reinhart dijo.
Seguir animales muertos
El equipo de Reinhard podría haber enmarcado el estudio en torno a otros organismos, pero eligió los metazoos. "Nos centramos en los animales principalmente porque allí es donde tenemos las mejores restricciones empíricas para los niveles de oxígeno que necesitan los organismos", dijo.
Su evolución también dejó un calendario conveniente para el estudio científico: un registro fósil progresivo que se volvió más complejo a medida que aumentaron los niveles de oxígeno.
En la historia de la vida de aproximadamente 3.700 millones de años de la Tierra, los animales aparecieron en el tercio más reciente. Los animales peludos, plumosos e incluso escamosos solo han aparecido en los últimos cientos de millones de años.
A medida que el oxígeno se hizo abundante, las criaturas se hicieron más grandes, más inteligentes, más rápidas y se convirtieron en depredadores y presas. La búsqueda y el vuelo se aceleraron a medida que los pulmones y las branquias jadeaban atraían más del poderoso oxidante para aumentar exponencialmente el metabolismo.
La evolución entró en sobremarcha, diversificando el registro fósil con el tiempo. Pero sumérgete de nuevo aproximadamente mil millones de años, hasta el Proterozoico medio a tardío, y los fósiles animales se vuelven más pequeños y simples. Puedes encontrar pequeñas esponjas y medusas blandas.
Piensa eco lógicamente
Sus huellas pedregosas marcan el comienzo de esa evolución muy compleja, y pueden señalar concentraciones de oxígeno en ese momento.
"Nos estábamos enfocando en los cambios en el oxígeno atmosférico durante el período de tiempo en que los animales aparecen en el registro fósil y tratando de vincular eso cuantitativamente a los niveles de oxígeno que los primeros animales habrían necesitado", dijo Reinhard.
Su modelo computacional de distribución de oxígeno se basó en la constelación actual de los continentes de la Tierra, muy diferente de la del Eón Proterozoico.
Pero Reinhard dijo que la diferencia no cambiaría las conclusiones. Y los conceptos que apoyan también deberían aplicarse a las predicciones sobre la vida en exoplanetas con diferentes estructuras continentales.
"La idea básica para llevar a casa, que necesitamos pensar ecológicamente en lugar de solo en términos de un solo nivel de oxígeno, va a ser bastante robusta", dijo.
¿Ese vaso de precipitados? Puede que haya salido volando por la ventana.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :