Un nuevo estudio que combina datos climáticos con registros fósiles de grandes mamíferos que vivieron en África durante los últimos 4 millones de años arroja dudas sobre una hipótesis de larga data de que los cambios repetidos en el clima actuaron como los principales impulsores del cambio evolutivo en los mamíferos, incluidos los ancestros humanos.
Publicado en la revistaActas de la Academia Nacional de Ciencias, el estudio produce una síntesis de la variabilidad ambiental en todo el continente africano durante el Plio-Pleistoceno, un período en la historia de la Tierra que abarca aproximadamente los últimos 5 millones de años e incluye la última edad de hielo hace unos 20,000 años.
El estudio encuentra que la variabilidad ambiental durante ese tiempo refleja cambios en la órbita de la Tierra y la orientación con respecto al sol, según lo predicho por un fenómeno natural conocido como ciclos de Milankovic. Estos ciclos exponen a nuestro planeta a una intensidad variable de radiación solar, lo que resulta enefectos cíclicos bien documentados sobre el clima de la Tierra en varias frecuencias.
Los investigadores observaron una tendencia a largo plazo de aumento de la variabilidad ambiental en África atribuible a las variaciones en el volumen global de hielo y la temperatura del océano. Sin embargo, los resultados no arrojaron una correlación significativa entre la variación ambiental y las tasas de origen o extinción de especies, lo que sugiereque la variabilidad ambiental y el recambio de especies pueden no estar estrechamente relacionados, una noción que ha sido ampliamente debatida en la comunidad científica.
La idea de que las tendencias a largo plazo hacia un clima más húmedo o más seco pueden haber sido un factor impulsor de la evolución humana se remonta a la época de Charles Darwin, según el primer autor del artículo, Andrew Cohen, profesor distinguido de la Universidad deDepartamento de Geociencias de Arizona y el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva Un cambio importante se produjo a fines de la década de 1990, con la introducción en la comunidad científica de la hipótesis de selección de variabilidad influyente.
"La idea aquí es que no es solo la dirección del cambio climático lo que fue importante como impulsor de la novedad evolutiva en el linaje de los homínidos, sino la variabilidad en las condiciones ambientales y climáticas", explicó Cohen. "Mientras nuestros antepasados se enfrentaban rápidamentecondiciones cambiantes, esta hipótesis sugiere que tenían que ser más ingeniosos y capaces de hacer frente a muchas contingencias diferentes, lo que, a su vez, llevó a la aparición de nuevas especies mientras que otras se extinguieron".
En el estudio actual, los investigadores analizaron muestras tomadas de núcleos de sedimentos de lechos de lagos, fondos oceánicos y afloramientos terrestres de 17 ubicaciones en todo el continente africano y áreas circundantes. Los datos ambientales se obtuvieron mediante el análisis de registros de polen, algas fosilizadas, polvo, hojasceras, isótopos del suelo y otras propiedades físicas que brindan pistas sobre los tipos de vegetación y las condiciones ambientales en el sitio donde fueron depositados.Para combinar datos de estos tipos muy diferentes de registros y desentrañar el patrón subyacente de variabilidad climática, Cohen dijo que elequipo tuvo que superar un gran desafío: cómo cuantificar la variabilidad y compararla de un lugar de muestreo a otro.
"Esto no es trivial porque tiene registros, por un lado, de cosas como el polen fósil que le informa sobre cuán variable era la vegetación, otros que le informan sobre los cambios en los niveles de los lagos, otros más sobre el polvo que sopla hacia el océano,", dijo. "Necesitábamos una manera de no solo mirar un registro, sino apilar todos estos diferentes tipos de referencia que nos permitan separar el ritmo de la variabilidad".
Para hacer esto, los investigadores desarrollaron métodos estadísticos que les permitieron "comparar manzanas y naranjas", explicó Cohen, y asignaron los puntos de datos del registro climático a "contenedores" de períodos de tiempo que comprenden 20 000, 100 000 y 400 000 años. Una vez que los conjuntos de datos individualesde los puntajes de variabilidad en cada intervalo se habían estandarizado, el equipo podría "apilarlos" y calcular una cantidad promedio de variabilidad para cada período de tiempo.
Luego, los datos climáticos se compararon directamente con el registro fósil de grandes mamíferos, principalmente bóvidos, una familia que incluye antílopes y otros grandes herbívoros, del este de África. Los investigadores se centraron en los grandes herbívoros principalmente porque los fósiles de los ancestros humanos son demasiadoraro que sea útil en tal enfoque.
"Ya no diré que puedes meter todos los fósiles de homínidos en una caja de zapatos, pero aún no son tan comunes", dijo Cohen, "así que decidimos buscar otros organismos con un mejor registro fósil, porque no hay razón para pensar que solo nuestros parientes más cercanos, nuestros ancestros homínidos, deberían verse afectados por el cambio climático y la variabilidad.
"Si la variabilidad climática es un impulsor importante en la evolución, también debería ser un impulsor y la evolución de otros grandes mamíferos", agregó. "Piense, por ejemplo, en los osos polares y cómo se ven afectados por el cambio climático actual."
Los autores utilizaron un método tomado de la biología moderna de poblaciones de vida silvestre para dar cuenta de un sesgo que ha afectado durante mucho tiempo a los paleontólogos: la incompletitud inherente del registro fósil, que el segundo autor del estudio, Andrew Du, ilustra con un bloque de queso suizo. Siuno fuera a perforar una muestra de núcleo a través del queso, tendría espacios desde donde el núcleo golpeó un agujero en el queso. De manera similar, el registro fósil de una especie tiene espacios períodos de tiempo en los que no se han encontrado fósiles intercalados con períodoscuando hay fósiles Esto hace que sea muy difícil establecer exactamente cuándo se originó una especie en el registro fósil y cuándo se extinguió.
Para eludir esta limitación, Du aplicó una técnica conocida como captura, marcado y recaptura, que los biólogos de vida silvestre utilizan con frecuencia cuando estudian poblaciones de animales: después de capturar un animal, se marca para identificarlo y se lo devuelve a la naturaleza.Durante una encuesta posterior, los científicos comparan la proporción de animales etiquetados y no etiquetados. Aplicando estadísticas, esto les permite tener una idea del tamaño y la estructura de la población en general.
Du, profesor asistente en el Departamento de Antropología y Geografía de la Universidad Estatal de Colorado, explicó cómo funciona la técnica en sistemas fósiles.
"Digamos que vemos la aparición de una nueva especie en el registro fósil en el período de tiempo uno, luego encontramos un fósil diferente de la misma especie en el período de tiempo dos, lo perdemos en el período de tiempo tres, pero lo vemos de nuevoen el período de tiempo cuatro", dijo. "Lo que esto nos dice es que, aunque no vimos la especie en el período de tiempo tres, sabemos que estuvo presente. Esto nos da una idea sobre la calidad del registro fósil durante ciertasperíodos de tiempo, y podemos tener en cuenta esta cualidad al estimar las tasas de especiación y extinción".
La combinación de todos estos conjuntos de datos permitió a los investigadores comparar patrones de variabilidad ambiental y su relación con las tasas de origen y extinción de especies de mamíferos.
"En general, ha habido una tendencia a largo plazo durante los últimos 3,5 millones de años de creciente variabilidad en el medio ambiente", dijo. "Esa tendencia sigue la creciente variabilidad en el volumen global de hielo y las temperaturas de la superficie del mar alrededor de África. Superpuesto a eso, encontramos otra tendencia: una vez que entramos en las glaciaciones, vemos más altibajos; las ondulaciones se hacen cada vez más y más grandes, lo que refleja el aumento y la disminución de las capas de hielo, y esa variabilidad sigue los ciclos de Milankovic de 400 000 años.."
Mientras tanto, el registro fósil del origen y extinción de especies entre los grandes herbívoros, y también los fósiles de homínidos, parece estar desconectado de estas tendencias de variabilidad climática. Si bien los autores reconocen que la hipótesis de selección de variabilidad aún podría ser correcta pero operando enEn diferentes escalas, esperan alentar a la comunidad científica a pensar sobre la hipótesis de la selección de la variabilidad de una manera más crítica, "en lugar de simplemente aceptarla como un principio subyacente de cómo vemos el registro fósil en África, y especialmente el registro fósil humano"., dijo Cohen.
"No decimos que la variabilidad ambiental no sea importante para la evolución humana, pero los datos que hemos compilado actualmente son muy inconsistentes con esa idea", dijo. "Si la variabilidad ambiental fuera tan importante como se ha dicho queser, esperaríamos ver esa tendencia a largo plazo de aumento de la variabilidad reflejada en el cambio evolutivo en todo tipo de especies, incluidos los homínidos, pero simplemente no vemos eso".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Arizona. Original escrito por Daniel Stolte. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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