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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Causas de una gran explosión de vida.

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Hasta hace unos 541 millones de años no sucedió gran cosa en la evolución

Ya he mencionado en otras ocasiones que uno de los atractivos intelectuales de la ciencia es que nos proporciona una narrativa, una historia sobre lo que ha sucedido desde los orígenes −y, sobre todo, sobre cómo y por qué ha sucedido− para que ahora estemos hablando de ello. En particular, aunque los eventos astrofísicos que dieron origen al espacio y al tiempo son impactantes, la historia que verdaderamente nos importa es la sucedida durante la evolución de los seres vivos, la cual nos ha conducido hasta aquí. Esta narrativa solo puede proporcionarla la Biología.

Aunque mucho es lo que se conoce sobre los eventos que conforman la evolución de los seres vivos, la Biología no ha tapado todos los agujeros que aún quedan en el camino para explicar cómo y por qué sucedieron las cosas que nos han conducido a este presente; y no a otro alternativo. Uno de los mayores agujeros es el de la denominada “explosión del Cámbrico”.

Por alrededor de tres mil millones de años, los seres vivos no fueron otra cosa que bacterias, plancton, algas primitivas o, a lo sumo, pequeños organismos de escasos milímetros de longitud. Los animales más primitivos de cierto tamaño, las esponjas, las medusas, y los bilateria (los primeros animales con simetría bilateral) aparecieron hace de 1.000 a 850 millones de años.

La explosión cámbrica.

Desde la aparición de estos primitivos animales hasta hace unos 541 millones de años no sucedió gran cosa en la evolución, pero en ese momento de la historia evolutiva, al inicio del periodo Cámbrico, se inició una diversificación muy rápida de las especies animales que duró unos 30 millones de años: la explosión cámbrica. En solo este corto lapso de tiempo, a escala evolutiva, aparecieron la práctica totalidad de los filos taxonómicos y clases animales actuales.

¿Qué sucedió para que se produjese tan rápida diversificación? Los científicos han emitido numerosas hipótesis para intentar explicarla, hipótesis que van desde eventos astronómicos cercanos que afectaron a la Tierra, a una rápida reordenación genómica y la aparición de distintos genes involucrados en el desarrollo, los cuales permitieron la generación de nuevos patrones corporales.

Sin embargo, ninguna de estas hipótesis parece satisfactoria por sí misma. Recientemente, los doctores Paul Smith y David A. Harper, de las Universidades de Oxford y Durham, respectivamente, ambas en el Reino Unido, publican en la revista Science una nueva hipótesis integradora que intenta explicar este dramático fenómeno evolutivo. Los autores tienen en cuenta para ello numerosos factores y recientes investigaciones no solo en Biología y Biología Molecular, sino también en Geología.

Uno de los factores considerados por estos autores es el hecho de que la explosión del Cámbrico solo se ha podido poner de manifiesto gracias a la existencia de numerosos fósiles que datan de esa época. Los fósiles tienen la particularidad de que, evidentemente, provienen de animales con partes que pueden ser fosilizadas, es decir, partes duras difícilmente reciclables o digeribles por otros seres vivos. Este hecho implica que algo debió suceder no solo que explique la rápida aparición de los diversos tipos de animales, sino de las diversas clases de animales fosilizables.

Invención de la biomineralización.

Las partes fosilizables de los animales son biominerales: huesos, conchas, etc., generalmente muy ricos en calcio. Y bien, investigaciones recientes indican que en el tiempo en el que sucedió la explosión cámbrica también se produjo un aumento considerable del nivel del mar, el cual, en primer lugar, inundó zonas costeras y aumentó los nichos ecológicos poco profundos, favorables para la vida y la evolución, en aquellos tiempos en los que la vida era exclusivamente marina. Pero esta subida del nivel del mar tuvo también una segunda consecuencia: la erosión de las zonas costeras, la cual vertió a las aguas marinas numerosos minerales, entre ellos fósforo y calcio. El nivel de este último elemento en las aguas oceánicas prácticamente se triplicó.

Los cambios bruscos en concentraciones de metales suelen resultar tóxicos. Es lo que sucedió con el aumento del calcio. Solo aquellos animales capaces de defenderse mejor frente a la toxicidad del calcio sobrevivieron, como antes lo hicieron los que supieron adaptarse a una mayor concentración de oxígeno liberada a la atmósfera por los primeros organismos fotosintéticos, adaptación que consiguió que el oxígeno dejara de ser un inconveniente y se convirtiera en una ventaja al utilizarse para extraer mucha mayor energía de los nutrientes.

En el caso del aumento del calcio, los animales que sobrevivieron fueron los que “inventaron” la biomineralización y lograron incorporar calcio en diversas estructuras −conchas, esqueletos, y también dientes−, lo cual, como había sucedido antes con el oxígeno, convirtió el inconveniente de la elevada concentración del calcio en una ventaja. Los animales con estas nuevas estructuras biominerales espolearon una “guerra” evolutiva entre predadores y presas, lo que favoreció la explosión de la biodiversidad. La biodiversidad se vio igualmente favorecida por los nuevos nichos ecológicos generados en las zonas inundadas por la subida del nivel mar.

No sabemos, y quizá no sabremos nunca a ciencia cierta todo lo que sucedió, pero lo que sí parece cada vez más claro es que la realidad que vivimos no tiene una sola o unas pocas causas, sino miles de causas interrelacionadas. Esto, de nuevo, nos habla de lo improbable que es la vida, de su naturaleza irrepetible, y de lo fascinante que resulta su historia.

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