800-550 Ma 550-500 Ma

800 a 550 Ma
Período 800-550 Ma: (1) evolución pluricelular temprana.
¿Quién está en la base de la evolución de los animales? Un estudio de genética y morfología de 24 animales concluyó que el metazoo ancestral era similar a un Placozoa. Es un animal reptante de unas pocas capas de células y de pocos milímetros de longitud, sin órganos internos. Su vida sexual es un misterio, aunque el ADN muestra que deben tener intercambio genético. En otro estudio se llegó a otra base de los metazoos, los Ctenóforos, que asemejan a medusas del plancton. Son depredadores sofisticados, lo que es algo improbable para estar en la base. Otros ponen en la base a las esponjas, aunque la mayoría considera que son una línea de evolución separada. Las esponjas producen formas larvarias que nadan libremente, viven de nutrientes almacenados y se depositan en el fondo del mar después de unos días. En una etapa temprana estas larvas podrían tener formas de alimentarse flotando y con el tiempo abandonarían el escenario habitual del fondo. Las esponjas son invisibles desde el punto de vista paleontológico. Con solo esponjas, habría poca presión de selección para la evolución. Hasta la formación de la Bola de Hielo, no hay depredadores en la biota, no hay carreras de armamentos, no hay macroevolución. En aquel período las larvas flotaran en la corriente y podían tomar alimentos a la deriva. Con el tiempo se evolucionó un intestino rudimentario con la capacidad de digerir. Con una abertura pudieron empezar a alimentarse de otros; son los primeros depredadores. Se inició una presión selectiva para formar el sistema nervioso y los sentidos. La diversificación de los organismos multicelulares se conecta con las glaciaciones Bola de Hielo, y surge la duda sobre quien es causa y consecuencia. <<< >>> En rocas de 850 Ma en Canadá, se estudiaron restos de un arrecife masivo de estromatolitos construidos por cianobacterias. Se encontraron patrones enredados de carbonato de calcio intercalados con barro petrificado. Los patrones corresponden a una malla de colágeno, algo que solo los animales construyen. Con la muerte de las esponjas, el andamio de proteína de colágeno que mantiene unidas sus células se reemplaza por minerales específicos de carbonato de calcio. Mientras tanto, el barro llena los espacios intermedios. Lo que se ve es quizás un metazoo basal, la forma más simple de vida animal, en la que algunos tipos diferentes de células vivían juntas en una matriz colágena compartida. <<< >>> En rocas de 810 Ma en Canadá, se encontraron microfósiles con bio-mineralización de eucariotas. Las estructuras minerales producidas por la vida (arrecifes de coral), tuvieron un impacto dramático en la geología del planeta. Los microfósiles no parecen ser un organismo, sino partes de una placa blindada. Estaban formados por complejas redes entretejidas de cristales fibrosos de mineral apatita. La intrincada naturaleza de estas redes confirmó el origen biológico en lugar de geológico. El análisis de los isótopos de renio y osmio permitió datarlos en 810 Ma. <<< >>> El estudio de núcleos de arenisca perforados a 4 km de profundidad debajo del desierto de Omán permitió obtener petróleo con fósiles moleculares (sustancias químicas derivadas de los organismos antiguos). Las rocas tienen entre 713-635 Ma y se encontraron 24-IPC, una forma estable de un tipo de colesterol que hoy en día se encuentra solo en las membranas celulares de ciertas esponjas. <<< >>> ¿Cuánto oxígeno necesitaban los primeros animales para el impulso inicial? Se estudiaron esponjas vivas en laboratorio donde se redujo el suministro de oxígeno. Se llegó al 5% del valor actual y las esponjas aun parecían crecer ligeramente. Para entender cómo se puede funcionar con tan poco oxígeno se necesita mirar a las mitocondrias. Las mitocondrias usan oxígeno para formar la molécula ATP, usada como transporte de combustible. En ausencia de oxígeno las mitocondrias pueden producir una forma eficiente de fermentación del azúcar. Por ejemplo, una carpa puede funcionar sin oxígeno durante 4 meses si el estanque queda cubierto de hielo. <<< >>> El reloj molecular utiliza información genética en lugar de fósiles. Los estudios del reloj molecular asumiendo una tasa de mutaciones fija en todas las especies, concluyeron que nuestro antepasado más viejo pudo haber existido hace 1.500 Ma. Esto es el doble de tiempo de la evidencia fósil. <<< >>> La secuencia de acontecimientos para la evolución animal podría ser la siguiente. (1) El océano era hostil hace 2.500 Ma. Según los minerales recuperados, el oxígeno de la atmósfera (desecho venenoso de las bacterias fotosintéticas) se filtraba en la capa superior de los océanos, pero a más profundidad era anóxica. En la tierra, la erosión de los minerales sulfurosos oxidados, junto con la lluvia y la escorrentía, vertía azufre en los océanos. Las bacterias convertían el azufre en sulfuro de hidrógeno, un gas tóxico para las células eucariotas. La anoxia y sulfuro de hidrógeno habría confinado a los eucariotas a unos pocos metros superiores de los océanos. El sulfuro se adhiere al molibdeno, cobre y zinc, formando minerales insolubles que habrían bloqueado estos oligoelementos esenciales en el lecho marino, llevando a la escasez de nutrientes. Esto habría limitado el proceso de fijación del nitrógeno. (2) El período glaciar Bola de Hielo de 720 Ma pudo reestablecer la química de los océanos. La capa de hielo interrumpió el aporte de sulfuros y aumentó la disponibilidad de molibdeno y zinc. Pocos animales (esponjas y medusas) pudieron evolucionar, porque cuanto más grande y grueso es el cuerpo, más problemas habría tenido para obtener suficiente oxígeno. Los animales primitivos sin branquias y sin sistema circulatorio, cualquier capa dura limitaría la difusión de oxígeno. Así que los primeros animales eran pequeños y de cuerpo blando, y dejaron pocas huellas fósiles. Sin embargo, cambiaron los océanos para siempre. Eran pocos animales en un mar de bacterias (plancton), por lo que había presión selectiva para tener mayor tamaño. Cuando el plancton moría, se depositaba en el fondo y se enterraba (no se descomponía por falta de oxígeno). El entierro de carbono pudo generar las edades de hielo, de forma que, en lugar de ser la causa de la evolución de los animales, las edades de hielo pudieron ser una respuesta. Para que las cuencas oceánicas se transformaran se requería oxígeno en las profundidades. El aumento del oxígeno ocurrió cuando los animales tomaron el control sobre las bacterias. Durante 100 Ma el clima rebotó entre extremos salvajes: durante los períodos cálidos, la vida compleja prosperó y se bloqueaba carbono, lo que condujo a la siguiente edad de hielo. Durante las glaciaciones, el entierro de carbono cesaba y el planeta se calentaba nuevamente. (3) Estos cambios terminaron cuando evolucionaron las criaturas excavadoras con intestino en el período de Ediacara. Al reciclar la materia orgánica que caía al lecho marino, redujeron el entierro de carbono y estabilizaron el clima. No hay glaciaciones del tipo Bola de Hielo después que evolucionaron los animales más complejos. Una razón por la que los animales evolucionaron en forma tardía pudo ser la dificultad en desarrollar la adhesión celular y la maquinaria de señalización necesaria para que las células trabajen juntas. Los primeros animales estaban limitados a una capa delgada de agua superficial en océanos hostiles dominados por bacterias. Estaban restringidos en tamaño por la falta de oxígeno, carecían de nutrientes vitales y generalmente los mataban en masa las aguas residuales tóxicas. La salida de este encierro pudo ser las glaciaciones Bola de Hielo. <<< >>>El concepto de simplicidad (parsimonia) indica que todos los animales vivos descienden de un grupo de células que pudieron comunicarse y adherirse entre sí hace 800 Ma. Este evento parece haber sucedido una vez y formó las esponjas que fueron las primeras en ramificarse como animales multicelulares sin mucha especialización. Se cree que las medusas, anémonas de mar y corales son posteriores y provienen de un ancestro con múltiples tipos de células (capa externa que rodea el cuerpo y capa interna que recubre el intestino). Las bases moleculares son previas y compartidas ya que las mismas proteínas adhieren y comunican en todos los animales vivos. Cuanto más complicada es una estructura compartida, menos probable es que sea una evolución por líneas separadas. El potencial genético de la complejidad existía desde el antes de la evolución animal. Los genes Hox que determinan la configuración del cuerpo (cerebro, extremidades), están ausentes en las esponjas. La explicación más simple para los genes que faltan es que evolucionaron más tarde. El resultado tiene sentido porque las esponjas no tienen nervios. Hay cerca de 8.000 especies de esponjas vivas. Los músculos y un sistema nervioso debieron evolucionar una vez de acuerdo con la parsimonia, en un animal posterior a las esponjas. <<< >>>
Período 800-550 Ma: (2) la Tierra Bola de Hielo. Las evidencias geológicas muestran un caso de paleoclima extremo hace 700 Ma, con una duración de decenas de millones de años y con varios pulsos de máximos y mínimos. Este período criogénico fue de escala global (cobertura de hielo casi total y con temperaturas medias de -50 °C) aunque no hay consenso sobre la extensión, cantidad de períodos, el por qué se originó, la extensión real y como se salió. <<< >>> Las causas que originaron este evento pudieron ser las siguientes. (1) La causa tradicional para toda edad de hielo es la reducción de efecto invernadero producido por polvo volcánico que aumenta la reflexión de la radiación solar al espacio. (2) También se incluyen los cambios orbitales de la Tierra y el hecho que el Sol era un 6% más débil del actual. (3) Pero una causa única y extensa es la distribución de un supercontinente Rondinia en la línea ecuatorial (tectónica de placas), lo que aumentaba el albedo terrestre por acumulación de nieve delgada en las zonas de mayor irradiación y menor nubosidad. (4) En tanto, la ruptura de Rodinia facilitó la erosión y un mayor consumo de CO2 por meteorización de los silicatos, lo que quitó carbono de la atmósfera y redujo el efecto invernadero. (5) El efecto producido por grandes superficies de mares someros altamente reflectivos. (5) El cambio de albedo terrestre (reflexión de la radiación solar) cuando la cubierta de hielo alcanzó los 50 grados de latitud (la altura actual del Lago Argentino en Santa Cruz). A partir de este punto, la reflexión solar enfría el planeta y el proceso de cobertura total con hielo es irreversible. <<< >>> La suma de las diferentes causas produjo una baja de temperatura a -20 °C en el ecuador y hasta -80 °C en los polos. Durante la fase de la Bola de Hielo, la mitad del agua de los océanos terminó como nieve y hielo. Los mares eran dos veces más salados que hoy, y estaban cerca de su punto de congelación. El impacto de una glaciación global puso en riesgo la continuidad de la vida. El análisis de isótopos de los carbonatos reveló una falta casi total de actividad biológica marina. Pero, la vida pudo subsistir en otros lugares: (1) en las fumarolas de las dorsales centroceánicas (extremófilos sin luz solar); (2) en comunidades de bacterias como en el actual Lago Vostok (Antártida), que es una bolsa de agua líquida a 3,7 km de profundidad; (3) en agua líquida de zonas geotérmicas, como en Islandia. <<< >>> La ruptura de Rondinia generó nuevas cordilleras en medio del océano. La lava de erupción en aguas poco profundas produjo rocas piroclásticas vidriosa llamada hyaloclastita. Los cambios químicos rápidos pudieron liberar grandes cantidades de calcio, magnesio y fósforo en el océano y que hoy se observan acumulados en la roca como carbonatos. Cuando el material volcánico se deposita en los océanos sufre una alteración química rápida y profunda que afecta a la biogeoquímica de los océanos. Los cambios en la química del océano del planeta y la atmósfera llevaron en última instancia a un aumento en el oxígeno atmosférico. <<< >>> Para poder recuperarse del estado glaciar fue necesario que la temperatura en los polos no alcanzara los -80 ºC. De lo contrario, el CO2 precipitaría como hielo seco, como ocurre en los polos de Marte, dejando la atmósfera sin gases efecto invernadero. Este sería un estado irreversible del cual no habría retorno. <<< >>> Para salir de la glaciación se requería un aumento paulatino del CO2 cuyo origen pudo ser volcánico. Como la capa de hielo impedía la asimilación del CO2 en los océanos y el suelo, la concentración pudo pasar desde un mínimo hasta 350 veces el valor actual. Se pudo sumar la acumulación de polvo de los volcanes sobre el hielo, lo que disminuyó el albedo (situación actual en los glaciares). Entonces, se produjo un efecto invernadero irreversible que basculó saliendo de la Bola de Hielo. La temperatura subió hasta 50 °C y una parte del mar se descongeló. Con tales diferencias extremas, los vientos y las mareas necesitaban más tiempo para mezclar la capa de agua dulce y caliente con la capa densa, fría y salada. El hielo derretido formaba una gruesa capa de agua dulce que flotaba sobre los océanos hipersalinos. Llevó unos 50.000 años la mezcla entre estas dos capas debido a la diferencia de densidad, salinidad y temperatura. Hoy día, las placas, campos, plataformas y glaciares de hielo son la herencia de la última “edad de hielo” de hace 20.000 años. <<< >>> Los argumentos que sostienen la hipótesis Bola de Hielo son los depósitos sedimentarios considerados de origen glacial en palaeolatitudes tropicales. Quienes se oponen cuestionan la viabilidad geofísica de un océano cubierto de hielo. En 1964 se presentaron datos paleomagnéticos que mostraban que las rocas glaciares de Svalbard y Groenlandia se depositaron cuando estaban en latitudes tropicales. El paleomagnetismo es puesto en duda porque no entrega datos contundentes. Otra evidencia proviene de sedimentos glaciales que interrumpen sucesiones de rocas de latitudes tropicales. En 1992 se pudo reconocer que la presencia de formaciones de hierro en bandas (óxido de hierro estratificado y sílex pobre en hierro) es consistente con un episodio glacial global. Las bandas de hierro se produjeron en el punto de inflexión entre un océano anóxico (con depósitos de hierro) y el océano oxigenado. La anoxia garantiza que el hierro disuelto (óxido ferroso) se acumula sin un oxidante que lo convierta en óxido férrico. <<< >>> Un paso importante fue identificar un mecanismo por el cual se puede escapar de este estado mediante acumulación de CO2 proveniente de desgasificación volcánica que conduce a un efecto de ultrainvernadero. La hipótesis Bola de Hielo debe tener las siguientes características: tener estructuras sedimentarias creadas por la actividad glacial; estar dentro de los trópicos cuando se depositó; los glaciares estuvieron activos en diferentes lugares al mismo tiempo; y que no existen otros depósitos de la misma edad. Hay pruebas que los glaciares se derritieron y se volvieron a formar repetidamente durante decenas de millones de años. <<< >>> Hay dos isótopos estables de carbono en el agua de mar: el carbono-12 y el carbono-13 (es el 1,1% del carbono). Los procesos bioquímicos tienden a incorporar el C-12. Un océano con vida fotosintética (protistas y algas) tendrá una proporción menor de C-13/C-12 en los restos orgánicos que en el agua. Durante la Bola de Hielo hay fluctuaciones violentas lo que es consistente con una congelación profunda. Un análisis encontró 13 picos de los cuales 4 o 5 pueden ser eventos glaciales. <<< >>> Los niveles de CO2 necesarios para descongelar la Tierra se estimaron 350 veces más que el actual; es decir un 13%. Se requieren hasta 30 Ma para que el CO2 y metano emitidos por volcanes para causar la acumulación de CO2. La salida se vería favorecida por la liberación de hidrato de metano desde el permafrost; el cambio de albedo de la superficie; la liberación de sedimentos de los glaciares que activaría una explosión de cianobacterias con la reoxigenación de la atmósfera. <<< >>> La hipótesis de “Bola de Fango” señala que una banda de aguas sin hielo en el ecuador permitió un ciclo hidrológico continuado. Una hipótesis menos extrema implica la evolución continua de las configuraciones continentales; los cambios en la circulación oceánica; y la alternancia de eventos glaciales e interglaciares con oscilación de los márgenes de las láminas glaciales. <<< >>>
Período 800-550 Ma: (3) el período de Ediacara. A la salida de la Bola de Hielo, el tamaño y complejidad de los organismos pluricelulares aumentó. Pudo deberse al aumento de las presiones evolutivas que existieron en los múltiples ciclos glaciación-invernadero. Coincide con fluctuaciones de nutrientes y oxígeno. Cuando la población es pequeña la “Selección de Parentesco” tiene más probabilidades de evolucionar. En la selección de parentesco se aumenta la aptitud de los familiares, incluso a costa de disminuir su propia aptitud. El altruismo se entiende en el marco de una aptitud inclusiva que implica la aptitud de un individuo y la aptitud de sus familiares, en tanto comparten una elevada proporción de sus genes. Para que los organismos pluricelulares tengan éxito se requiere una diferenciación celular definitiva e irreversible. Cada célula (y sus genes) deben sacrificar su capacidad de reproducción para favorecer a la colonia. Una perspectiva de corto plazo lleva a los genes a privilegiar el individuo sobre la colonia. A la salida de la glaciación el tamaño de la población estaba diezmado y los individuos habrían descendido de un pequeño número de individuos (“efecto fundador”). El altruismo aumenta en condiciones de bajas poblaciones, lo que puedo ser suficiente para superar el costo reproductivo de formar un animal complejo. El efecto fundador considera una población que deriva de muy pocos individuos. Se asocia con un “cuello de botella” poblacional. El efecto fundador es frecuente en poblaciones en islas oceánicas, como los Pinzones de Darwin. En los humanos puede mencionarse el caso de los Amish (menonitas) de Lancaster (Pensilvania). Una comunidad religiosa y conservadora formada en 1770 de 12 individuos. <<< >>> La fauna de Ediacara (Australia) se inicia hace 575 Ma. Las rocas sedimentarias sugieren que los ediacaranos eran habitantes de las profundidades marinas (de 500 m y 2 km). La salida de la última glaciación dio paso a un aumento masivo de oxígeno en aguas profundas, que se sumó a la abundancia de materia orgánica disuelta liberada por fusión de los glaciares. Todas las 110 especies conocidas eran de cuerpo blando y vivían en el mar; la mayoría eran grandes e inmóviles. Hay dos opiniones: (1) Desde 575 a 560 Ma los organismos eran completamente diferentes a las formas de vida actuales. Pero desde 560 Ma se forman algunos tipos que llegan al presente. Al inicio se creyó que los ediacaranos eran antecesores del Cámbrico (gusanos, corales, medusas, artrópodos), pero luego fue evidente que la mayoría eran de afinidad incierta. (2) Los animales ediacaranos eran un experimento extinto, fallado sin salida en la evolución que desapareció a finales del Precámbrico. <<< >>> La complejidad interna de los seres vivos llegó antes que el gran tamaño, lo que sugiere que se pudieron perder los primeros animales porque eran microscópicos. Se cree que se dividieron en dos grupos de acuerdo con la forma corporal. Los primeros animales eran gotas radialmente simétricas como las esponjas. Un gran paso evolutivo fue la simetría bilateral (nematodos, gusanos, etc.). El estudio genético indica la escisión hace 600 Ma, aunque el fósil más cercano sea de un molusco (Kimberella) de 555 Ma. La roca fosforita que se formó en un mar poco profundo de 600-580 Ma en China, conserva fósil microscópicos ovales de animales con un cuerpo de múltiples capas que incluye boca, intestino y ano (características de animales bilaterales). Se lo llamó Vernanimalcula, similar a un cangrejo de herradura o trilobite, se movía en el agua mediante la flexión de su cuerpo. Estos animales tenían cuerpos complejos, pero no grandes. La diversificación de los animales bilaterales en la explosión del Cámbrico llegó cuando se reducen las restricciones en el ambiente y aumenta la concentración de oxígeno. <<< >>> Ediacara fue un período de mares poco profundos y poblados por criaturas de cuerpo blando. Sin capacidad de producir conchas o huesos, dejaron pocos fósiles. Una conclusión general fue que los ediacaranos eran seres estacionarios y tenían una vida adulta fija en el fondo marino. El ambiente de aguas poco profundas se asocia a fuertes corrientes que jugaron un papel importante en su evolución. Al final del Precámbrico, el suministro de alimentos se agotó y aparecieron animales más eficientes para alimentarse. Un puñado de ediacaranos cruzó al Cámbrico, pero todos desaparecerán en 5 Ma. El primer gran experimento en la vida compleja multicelular había terminado. <<< >>> A pesar de ser de cuerpo blando, los fósiles ediacarianos se conservan en malas condiciones de preservación: sedimentos gruesos y depositados en aguas turbulentas superficiales. La fauna de Ediacara se termina antes que se inicie el Cámbrico. Quizás por el cierre de una ventana de preservación o por una extinción en masa (retroceso de los mares o cambios en el oxígeno atmosférico). Lo más probable es que haya habido un cambio radical de comportamiento. En el Cámbrico se observan trazas fósiles de madrigueras y vías de acceso para animales de cuerpo blando. La ecología del Cámbrico sorprende por la abundancia de depredadores. <<< >>> Un fósil ediacariano (Haootia quadriformi) tiene haces de fibras en una disposición simétrica cuadruplicada, el tejido muscular. La evolución de músculos les permitió controlar con precisión sus movimientos, allanando el camino para explorar estrategias de alimentación, diferentes ambientes y nichos ecológicos. <<< >>> Los ediacarianos ¿eran animales o plantas? Dos fósiles de la especie Rangea obtenidos en Namibia permitió estudiar las estructuras internas. Se cree que tenía aletas planas y que llevaba una vida de absorción de nutrientes mediante membranas. Tenía un canal en forma de cono que subía por su tronco central. La parte inferior de este canal parece estar llena de sedimentos de una composición diferente del sedimento que llena el resto del fósil. <<< >>> La biota de Ediacara (635-542 Ma) puede ser un experimento fallido de animales multicelulares. Quizás fue un intento de hacer algo rápido y predatorio con una herramienta genética temprana. <<< >>>
550 a 500 Ma
Período 550-500 Ma: (1) la explosión del Cámbrico.
La evidencia geológica sugiere que en el Cámbrico el nivel del mar aumento, podría haber aumentado la erosión y los niveles de nutrientes (calcio, fosfato y potasio) en los océanos. Esta fertilización habría provocado un aumento de la productividad, proporcionando más recursos, generando cadenas alimentarias más largas y más intrincadas y permitiendo el despegue de reacciones ecológicas positivas. Esto no garantiza la biodiversidad, pero si el aumento de la población. Por ejemplo, los océanos polares actuales son ecosistemas marinos muy productivos y menos diversos. El calcio fue clave para las innovaciones de conchas y esqueletos. Combinando calcio con iones carbonato, pudo evolucionarse las armaduras en la carrera armamentística ecológica. Los altos niveles de calcio podrían ser la razón de la conservación en Burgess Shale. Hasta hace 800 Ma el nivel de oxígeno era 0,02% de la atmósfera y subió a 1% en el Cámbrico, con lo que se favorecieron los estilos de vida activos y la depredación. <<< >>> Algunos genes parecen ser un requisito previo para la explosión de la vida animal. El más famoso es el “cluster Hox” que indican a las células del embrión donde está el eje adelante-atrás. Por ejemplo, en la Mosca de la Fruta son 8 genes Hox que se alinean; el primero desarrolla la cabeza, cada uno de los siguientes una sección del cuerpo y el octavo el extremo posterior. Otros genes trazan el eje arriba y abajo o distinguen la base y punta. De esta manera el embrión sabe que estructuras construir y dónde. Los genes no se fosilizan, pero su estudio en los animales presentes permite identificar donde estuvieron. Si el mismo gen está en insectos y mamíferos, también tiene que haber estado en el antepasado común del Cámbrico. Un problema es que saber qué hace un gen ahora no garantiza que hacía lo mismo en el pasado. El actual gen para un ojo pudo ser solo para un fotosensor con una célula de pigmento. Un problema son las Anémonas de Mar que tienen un rico conjunto de genes Hox, aunque no tienen cabeza o cola. <<< >>> El reloj molecular lleva el origen de los animales a 1.000 Ma. Pero, la técnica de “reloj molecular” es controvertida ya que considera una tasa constante de mutaciones, cuando las mutaciones pueden ocurrir en ráfagas. Entonces, hay dos alternativas. (1) Una evolución lenta, constante y sin brillo durante millones de años para crear las diferentes formas animales mucho antes del Cámbrico. (2) La copia impresa e incrustada en las rocas que dice que todo ocurrió de golpe en el Cámbrico. Una alternativa es que las divisiones aparecieron antes y se desarrollaron en la explosión. En el Cámbrico ocurrió que el ecosistema estaba vacío ecológicamente, pudiendo experimentarse sin que lo que se evolucione sea bueno; porque no hay mucha competencia anterior. En el mundo post-Cámbrico, la competencia es severa, por lo que se debe ser bueno desde el origen. Además, los planes del cuerpo se volvieron más complicados, por lo que los cambios que se realicen tienen más consecuencias. <<< >>> En un fósil de Waptia fieldensis de 508 Ma, se descubrieron huevos con embriones preservados dentro del cuerpo del animal. Se puede considerar el ejemplo más antiguo de cuidado parental en el registro fósil. Waptia es un artrópodo (langostas y cangrejos de río) que tenía una estructura de dos partes que cubría el segmento delantero de su cuerpo cerca de la cabeza (caparazón bivalvo). Los objetos en forma de huevo aparecen en 5 de los especímenes fósiles en la parte delantera e inferior del animal. Los racimos se agrupan en una sola capa, a cada lado del cuerpo y en número máximo de 24 huevos. El tamaño relativamente grande y número pequeño, contrasta con Kunmingella douvillei, otro artrópodo bivalvo con muchos y pequeños huevos que se encontraron atrás en el cuerpo y pegado a los apéndices. Estas dos estrategias parentales diferentes sugieren una evolución independiente. <<< >>>
Período 550-500 Ma: (2) el origen de los vertebrados. En microfósiles de 515 Ma se identificaron tejidos como el esmalte, cartílago y hueso calcificado celular que es típico de los vertebrados. El patrón de crecimiento y las estructuras del mineral apatita en las conodontes (cordado marino), es típico del esmalte de los dientes de vertebrados. Las áreas de “materia blanca” tenía lagunas y canalículos, eran idénticas a las células del hueso. Las estructuras en la parte basal son similares a los cartílagos calcificados de los vertebrados. Los conodontos no contienen dentina. Todo lo que se encuentra en el conodonto son pequeños conos curvos (2 mm de largo) o matrices de espinas unidos a una base común. Es un grupo enigmático de microfósiles del Paleozoico. Son fósiles guía debido a que evolucionaron rápido, tenían una extensa distribución y pueden ser extraídos de calizas con ácido. Al ser sensibles a la temperatura, ayudan a revelar la historia térmica de las cuencas sedimentarias y son útiles en la exploración petrolera. La evidencia fósil dice que pertenecían a un pequeño organismo marino y probablemente pelágico. Algunos especímenes muestran elementos de a pares (izquierda y derecha) que forman un aparato de agarre. Los conodontos podrían ser los primeros cordados. <<< >>> Los cordados (poseen notocorda longitudinal) aparecieron hace 520 Ma y los conodontos fueron los vertebrados verdaderos más antiguos con 440 Ma. Los conodontes son similares a una anguila y los más grandes llegaron a 40 cm de largo. Un fósil de Sudáfrica conserva las partes blandas y permitió saber que ya tenían músculos en bloques con forma de V y con fibras de 5 micrómetros de diámetro, similar a los músculos de las lampreas (peces sin mandíbulas). Los ojos del conodontos llevan músculos en forma de correa se utilizan para hacer girar el ojo, mecanismo que sólo se encuentra en los vertebrados. La posición de los ojos en la parte delantera de la cabeza sugiere que eran depredadores activos. Un estudio sobre los dientes muestra que eran cazadores porque mostraban signos microscópicos de desgaste. Los dientes se encuentran en estructuras de tipo peine que corrían en pares a lo largo de las bocas tubulares. Este conodonte tenía 19 filas de dientes. Los más cercanos a la parte delantera llevan dientes puntiagudos para agarrar, y los de atrás tenían cuchillas para esquilar y placas acanaladas para moler. <<< >>>
Período 550-500 Ma: (3) el origen del cerebro. El sistema nervioso más antiguo fósil es de 520 Ma y sus descendientes modernos tienen sistemas menos intrincados, lo que demuestra que la evolución no es un camino de sentido único hacia la complejidad. Encontrados en China, los fósiles cámbricos pertenecían a un grupo que dieron origen a los artrópodos. El Chengjiangocaris kunmingensis, es una criatura de 10 cm de largo, con un cuerpo segmentado, múltiples pares de piernas y una cabeza en forma de corazón. Pero lo más interesante de todo es su cordón nervioso y neuronas asociadas. Los fósiles muestran todo el sistema nervioso que corresponde a un cordón que corría a lo largo de su cuerpo, con nódulos bulbosos de neuronas (ganglios) situados entre cada par de piernas. Se encontró docenas de nervios finos y subsidiarios que se extendían a lo largo de toda la longitud del cordón nervioso, haciendo que este sistema nervioso fuera más complejo que el de los descendientes actuales. <<< >>> Un par de proteínas neuronales esenciales en el cerebro están disponibles en un organismo unicelular muy simples, el coanoflagelado Monosiga brevicollis (un protista unicelular que puede ser antecesor de los primeros animales metazoos). La interacción entre las dos proteínas (Munc18 y syntaxin1) es la misma que en las neuronas donde controlan la liberación de productos químicos usados para la comunicación entre neuronas (neurotransmisores). Además, M. brevicollis tiene los mismos canales de calcio y sodio en sus células que los utilizados por las neuronas para pasar señales eléctricas a lo largo de su longitud. Entonces, las células coanoflagelados tienen componentes para las 3 funciones principales de las neuronas: transportar señales eléctricas a lo largo de sus cuerpos, señalizar a sus vecinos con neurotransmisores y recibir esas señales. Algunos creen que el primer animal multicelular puede haber sido una antigua colonia de coanoflagelados que permaneció unida permanentemente hace 850 Ma. El sistema nervioso actual es muy complejo, pero la evidencia sugiere que se construyó a partir de varios sistemas simples, que evolucionaron por separado. Un componente esencial de una neurona es la plasticidad a corto y largo plazo y es probable que ocurrió muy temprano en la evolución animal (hace 600 Ma). Los circuitos neuronales surgieron poco después, primero como redes difusas y luego como cerebro y nervios centralizados. <<< >>> Las Esponjas filtran el alimento del agua que bombean en los canales que se activan cuando las células detectan mensajeros químicos como el glutamato. La liberación de los productos químicos en el agua es una manera muy lenta de la comunicación. Las Esponjas de Cristal disparan un pulso eléctrico a través de su cuerpo. Es posible porque todas las células generan un potencial eléctrico en sus membranas mediante el bombeo de iones. Casi desde el principio, las células dentro de los primeros animales tenían el potencial para comunicarse mediante impulsos eléctricos y señales químicas. Parece razonable que algunas células se especializaran en llevar mensajes. Las primeras neuronas generaron una red difusa, pero luego se agruparon como un sistema nervioso. Hace 500 Ma existió una duplicación del genoma en dos oportunidades, lo que allanó el camino para la evolución de los cerebros más complejos. Cada gen podía evolucionar diferentes cosas, lo que permitió especializar zonas del cerebro para expresar diferentes neurotransmisores y mostrar comportamientos innovadores. <<< >>> El fósil Fuxianhuia protensa, es un artrópodo del fondo marino similar a un camarón de 7 cm y de hace 520 Ma. El cerebro se conserva como películas de carbono aplanada, que estaban cubiertos por cristales de pirita de hierro. Se sospecha que fue enterrado por deslizamientos submarinos, de forma que, para soportar la presión el sistema nervioso debe haber sido notable denso. Los tejidos nerviosos son muy densos en los artrópodos vivos, como una red celular pequeña y rellena de grasas y proteínas. La deshidratación sucedía gradualmente, de forma que la presión del lodo exprime el agua de los tejidos. En el proceso, el cerebro mantiene su integridad, con un gradual aplanamiento y preservación. Lo más probable es que el cerebro se simplificó más tarde en respuesta a un estilo de vida de filtrado del alimento <<< >>> El fósil de trilobite Schmidtiellus reetae de 530 Ma, muestra lo que podría ser el ojo más antiguo descubierto. Es un ojo compuesto consistente en una serie de diminutas células visuales (omatidios), similares a las abejas. La especie tenía una visión pobre, pero podría identificar depredadores y obstáculos. Son unos 100 ommatidios relativamente separados en comparación con los ojos compuestos actuales. El ojo del fósil no tiene una lente y se debería a que carecía de partes del caparazón necesarias para la formación de lentes. <<< >>>

Recent Posts

toda la bibliografía es gratuita

Todo el material de este sitio es gratuito. Visite las diferentes solapas para cada tipo de material.
Ver la sección de VIDEOS DOCUMENTALES en “La cultura de las aves”.
Los libros en formato PDF puede ser solicitado a ares.roberto@gmail.com. Libros: “Aves, vida y conducta”, “Birds of the pampas” y “Vida en evolución”.
Para la versión en papel contáctese con info@vmeditores.com.ar.
home 1_resize