¿Por qué la vida en la Tierra cambió de pequeña a grande cuando lo hizo? Investigadores de la Universidad de Cambridge y el Instituto de Tecnología de Tokio han determinado cómo algunos de los primeros organismos grandes, conocidos como rangeomorfos, pudieron crecer hasta dos metrosen altura, cambiando el tamaño y la forma de su cuerpo a medida que extraen nutrientes de su entorno.
Los resultados, reportados en la revista Ecología y evolución de la naturaleza , también podría ayudar a explicar cómo la vida en la Tierra, que una vez consistió solo en organismos microscópicos, cambió para que organismos enormes como los dinosaurios y las ballenas azules pudieran evolucionar.
Los Rangeomorphs fueron algunos de los primeros organismos grandes en la Tierra, existiendo durante un tiempo en que la mayoría de las otras formas de vida eran de tamaño microscópico. Algunos rangeomorphs tenían solo unos pocos centímetros de altura, mientras que otros tenían hasta dos metros de altura.
Estos organismos eran habitantes del océano que vivieron durante el período Ediacarán, entre 635 y 541 millones de años atrás. Sus cuerpos blandos estaban formados por ramas, cada una con muchas ramas laterales más pequeñas, formando una forma geométrica conocida como fractal, que puede servisto hoy en cosas como pulmones, helechos y copos de nieve.
Dado que los rangeomorfos no se parecen a ningún organismo moderno, es difícil entender cómo se alimentaron, crecieron o se reprodujeron, y mucho menos cómo podrían vincularse con cualquier grupo moderno. Sin embargo, aunque se parecen a las plantas, los científicos creen que pueden tenerhan sido algunos de los primeros animales en vivir en la Tierra.
"Lo que queríamos saber es por qué estos grandes organismos aparecieron en este punto particular de la historia de la Tierra", dijo la Dra. Jennifer Hoyal Cuthill del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge y el Instituto de Ciencias de la Vida de la Tierra de Tokyo Tech, el primer autor del artículo ".aparecer en el registro fósil con una explosión, en un tamaño muy grande. Nos preguntamos, ¿esto fue simplemente una coincidencia o un resultado directo de los cambios en la química del océano? "
Los investigadores utilizaron escaneo micro-CT, mediciones fotográficas y modelos matemáticos y computacionales para examinar fósiles de rangeomorfos del sudeste de Terranova, Canadá, Reino Unido y Australia.
Su análisis muestra la evidencia más temprana de crecimiento dependiente de nutrientes en el registro fósil. Todos los organismos necesitan nutrientes para sobrevivir y crecer, pero los nutrientes también pueden determinar el tamaño y la forma del cuerpo. Esto se conoce como 'plasticidad ecophenotypic'. Hoyal Cuthill y ellaEl coautor, el profesor Simon Conway Morris, sugiere que los rangeomorfos no solo muestran un fuerte grado de plasticidad ecophenotypic, sino que esto proporciona una ventaja crucial en un mundo que cambia dramáticamente. Por ejemplo, los rangeomorfos podrían "cambiar de forma" rápidamente, creciendo en un largo tiempo.forma cónica si el agua de mar sobre ellos tiene niveles elevados de oxígeno.
"Durante el Ediacarán, parece haber habido cambios importantes en los océanos de la Tierra, lo que puede haber desencadenado el crecimiento, por lo que la vida en la Tierra de repente comienza a ser mucho más grande", dijo Hoyal Cuthill. "Probablemente sea demasiado pronto para concluir exactamente qué geoquímicaLos cambios en los océanos de Ediacarán fueron los responsables del cambio a cuerpos de gran tamaño, pero hay fuertes contendientes, especialmente el aumento de oxígeno, que los animales necesitan para respirar ".
Este cambio en la química del océano siguió a una edad de hielo a gran escala conocida como la glaciación de Gaskiers. Cuando los niveles de nutrientes en el océano eran bajos, parecían haber reducido el tamaño del cuerpo. Pero con un aumento geológico repentino de oxígeno u otros nutrientes,se hacen posibles tamaños de cuerpo mucho más grandes, incluso en organismos con la misma composición genética, lo que significa que la aparición repentina de rangeomorfos de gran tamaño podría haber sido el resultado directo de cambios importantes en el clima y la química de los océanos.
Sin embargo, si bien los rangeomorfos se adaptaron mucho a su entorno de Ediacaran, las condiciones en los océanos continuaron cambiando y desde hace aproximadamente 541 millones de años comenzó la 'Explosión del Cámbrico', un período de rápido desarrollo evolutivo cuando aparecieron por primera vez la mayoría de los principales grupos de animalesel registro fósil. Cuando las condiciones cambiaron, los rangeomorfos estaban condenados y no se ha visto nada parecido desde entonces.
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