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

Es probable que los niveles de oxígeno en la atmósfera de la Tierra hayan «fluctuado enormemente» hace mil millones de años, creando condiciones que podrían haber acelerado el desarrollo de la vida animal primitiva, según una nueva investigación.

Los científicos creen que el oxígeno atmosférico se desarrolló en tres etapas, comenzando con lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación hace unos 2 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 tiempo conocido como Era Neoproterozoica, que comenzó hace unos mil millones de años y duró alrededor de 500 millones de años, tiempo durante el cual surgieron las primeras formas de vida animal.

Las preguntas que los científicos han tratado de responder son: ¿Hubo algo extraordinario en los cambios en los niveles de oxígeno en la Era Neoproterozoica que pudo haber jugado un papel fundamental 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 requerían oxígeno, en rocas sedimentarias que tienen entre 541 y 635 millones de años.

Para tratar de responder a las preguntas, 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 las 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 1.500 millones de años, lo que nos dice cuánto oxígeno se habría difundido en el océano para sustentar la vida marina primitiva.

El Dr. Alex Krause, un modelador biogeoquímico que completó su Ph.D. 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 la forma en que los niveles de oxígeno estaban cambiando en la Tierra.

Añadió: «La Tierra primitiva, durante los primeros 2.000 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 habían pensado que después del Gran Evento de Oxidación, los niveles de oxígeno eran bajos y luego se disparaban justo antes de que evolucionáramos los primeros animales, o que los niveles de oxígeno eran altos durante muchos millones de años antes de que aparecieran los animales.

«Pero nuestro estudio muestra que los niveles de oxígeno eran mucho más dinámicos. Hubo una oscilación entre los niveles altos y bajos de oxígeno durante mucho tiempo antes de que surgieran las primeras formas de vida animal. Estamos viendo períodos en los que el ambiente oceánico, donde vivían los primeros animales, han tenido abundante oxígeno, y luego períodos en los que no lo tienen.

El Dr. 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 podrían surgir otras nuevas».

El Dr. 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 formas de vida animal primitivas.

Él dijo: «Se ha propuesto en la teoría ecológica que cuando tienes un espacio habitable que se expande y se contrae, esto 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 podría provocar extinciones. Y cuando las aguas ricas en oxígeno se expanden, el nuevo espacio permite que los sobrevivientes alcancen el dominio ecológico».

«Estos espacios habitables ampliados habrían durado millones de años, dando mucho tiempo para que se desarrollaran los ecosistemas».

La investigación se publica en Avances de la ciencia.