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¿Una explicación geológica para la
«explosión del Cámbrico»?

Redacción
Los océanos bullían de vida 600 millones de años atrás, pero habría sido difícil de reconocer a estas simples criaturas de cuerpo blando, como los ancestros de casi todos los animales que existen hoy en la Tierra. Entonces, algo sucedió. En el transcurso de varias decenas de millones de años –sólo un parpadeo en términos geológicos– una explosión de evolución dio lugar a una oleada de diversificación y de complejidad cada vez mayor, incluyendo la expansión de los organismos multicelulares, y la aparición de los primeros caparazones y esqueletos.
os resultados de la explosión del Cámbrico están bien documentados en el registro fósil, pero su causa –por qué y cuándo ocurrió, y quizás por qué nada similar ha ocurrido desde entonces– ha sido un misterio. Una nueva investigación indica que la respuesta puede estar en una curiosidad geológica –un límite dramático, conocido como la ‘Gran Discontinuidad’, entre las antiguas rocas ígneas y metamórficas, y los sedimentos más jóvenes.

“La Gran Discontinuidad es una superficie geomorfológica muy importante, y no hay nada como ella en todo el registro geológico”, dice Shanan Peters, un profesor de geociencias en la Universidad de Wisconsin-Madison, quien lideró al nuevo trabajo. De presencia en todo el mundo, la Gran Discontinuidad yuxtapone rocas antiguas, formadas miles de millones de años atrás en las profundidades de la corteza de la Tierra, con rocas sedimentarias relativamente jóvenes del Cámbrico, formadas a partir de los depósitos dejados por los antiguos mares poco profundos, que cubrían los continentes tan solo quinientos millones de años atrás.

Bautizada así en 1869 por el explorador y geólogo John Wesley Powell, durante la primera expedición documentada por el Gran Cañón, la Gran Discontinuidad ha representado un enigma de larga data y ha sido vista –por Charles Darwin, entre otros– como una enorme brecha en el registro geológico y en nuestra comprensión de la historia de la Tierra.

Sin embargo, Peters piensa que la brecha misma –el tiempo que falta en el registro geológico– puede ser la clave para entender lo que pasó.

En el ejemplar del 19 de abril de 2012 de la revista Nature, él y su colega Robert Gaines (Pomona College) informan que las mismas fuerzas geológicas que formaron la Gran Discontinuidad también pueden haber proporcionado el impulso para la explosión de biodiversidad durante el Cámbrico temprano.

“La magnitud de la discontinuidad no tiene rival en el registro geológico”, dice Gaines. “Cuando juntamos todas las piezas, nos dimos cuenta de que su formación debe haber tenido profundas implicaciones para la química de los océanos, al momento en que la vida compleja recién estaba proliferando”.

“Estamos proponiendo un mecanismo de activación de la explosión del Cámbrico”, agrega Peters. “Nuestra hipótesis es que la biomineralización evolucionó como respuesta biogeoquímica a una mayor afluencia de productos de la erosión continental durante las últimas etapas de la formación de la Gran Discontinuidad”.

Peters y Gaines analizaron datos de más de 20 000 muestras de rocas procedentes de toda América del Norte y encontraron múltiples indicios, tales como inusuales depósitos minerales con distinta geoquímica, que apuntan a una relación entre la física, la química y los efectos biológicos.

Durante el Cámbrico temprano, por todo el continente de América del Norte los mares poco profundos avanzaron y retrocedieron en reiteradas ocasiones, erosionando gradualmente la capa superficial de rocas para dejar al descubierto las ‘rocas del basamento’ que están en el interior de la corteza. Expuestas al medio ambiente de la superficie por primera vez, las rocas de la corteza reaccionaron con el aire y el agua, en un proceso de erosión química que liberó en los océanos iones de calcio, hierro, potasio y sílice, cambiando de este modo la química del agua de mar.

Las rocas del basamento fueron cubiertas con posterioridad por depósitos sedimentarios de los mares del Cámbrico, creando el límite conocido hoy como la Gran Discontinuidad.

Las evidencias de los cambios en la química del agua de mar quedaron plasmadas en el registro geológico, donde se pueden hallar altas tasas de formación de minerales de carbonato en el Cámbrico temprano, así como la aparición de extensos lechos de glauconita, un mineral rico en potasio, sílice, e hierro, que es bastante inusual hoy en día.

El influjo de los iones a los océanos probablemente planteó un desafío a los organismos que vivían allí. “Tu cuerpo tiene que mantener en equilibrio a estos iones con el fin de seguir funcionando correctamente”, explica Peters. “Si usted tiene demasiado de uno, tiene que deshacerse de él, y una manera de hacerlo es hacer un mineral”.

El registro fósil muestra que los tres principales biominerales –fosfato de calcio, que ahora se encuentra en huesos y dientes; carbonato de calcio, en los caparazones de los invertebrados; y dióxido de silicio, en los radiolarios– aparecieron más o menos simultáneamente en esa época y en una gran variedad de organismos lejanamente emparentados.

El tiempo que transcurre entre la primera aparición de los animales y su posterior adquisición de biominerales en el Cámbrico es notable, dice Peters. “Es probable que la biomineralización no evolucionó para algo, sino que evolucionó en respuesta a algo –en este caso, el cambio en la química del agua de mar durante la formación de la Gran Discontinuidad. Luego, una vez que ocurrió, la evolución tomó otra dirección”. Hoy en día esos biominerales desempeñan funciones esenciales tan variadas como la protección (caparazones y espinas), la estabilidad (huesos), y la depredación (dientes y garras).

En conjunto, los resultados sugieren que la formación de la Gran Discontinuidad puede haber provocado la denominada explosión del Cámbrico.

“Esto da respuesta a muchas preguntas pendientes procedentes de diferentes áreas, incluida la existencia de muchos tipos de rocas sedimentarias y un muy notable estilo de preservación de fósiles. Y no podemos dejar de pensar que en ese momento, esto tuvo un gran impacto en el desarrollo de la vida primitiva”, agregó Gaines.

Lejos de representar una falta de información, como Darwin pensaba, las brechas en el registro geológico en realidad pueden decirnos cuál fue el mecanismo por el cual se produjo la explosión del Cámbrico, comenta Peters.

“El compositor francés Claude Debussy dijo: ‘La música es el espacio entre las notas’. Creo que ése es el caso aquí”, señala Peters. “Por cierto, las brechas pueden tener más información, en algunos aspectos, sobre los procesos que impulsan el cambio del sistema terrestre, que las rocas. Pero en conjunto proporcionan una descripción completa”, concluyó el científico.
Gran Discontinuidad
Rocas en el Gran Cañón, en Arizona, EEUU. Aquí la Gran Discontinuidad es profunda: rocas metamórficas con una antigüedad de 1,7 millones de años yacen por debajo de una capa de arenisca de alrededor de 500 millones de años de antigüedad.
Al respecto, Lynn Margulis y Michael F. Dolan escriben: “No se encontraron señales indiscutibles de vida bajo el nivel indicado por la flecha, mientras que en la parte superior los fósiles eran numerosos (sobre todo en los estratos del Cámbrico, que empiezan con las areniscas de Tapeats). Esto hizo creer que este límite representaba un cambio radical en la historia de la Tierra”. (Bradford Washburn/Museo de Ciencia de Boston)
Gran Discontinuidad
Espectacular fotografía de la Gran Discontinuidad, en el estado norteamericano de Colorado. (Shanan Peters) Click para ampliar!
 
Fuente: Jill Sakai, Universidad de Wisconsin-Madison (EEUU)
 
Mendoza, Argentina, 21 de Junio de 2012.
 
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