4 de Julio de 2022
Biología evolutiva

¿Por qué se produjo la explosión cámbrica?

El estudio de tres metacomunidades fósiles revela la dinámica evolutiva que condujo a la explosión de biodiversidad del Cámbrico, hace unos 540 millones de años.

Grupo de especímenes ediacáricos de Fractofusus y Plumeropriscum en la superficie E de la reserva ecológica de Mistaken Point, en Terranova. [Charlotte G. Kenchington (CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)]

Los primeros animales aparecieron en el mar hace unos 580 millones de años, al final del período Ediacárico (hace entre 635 y 539 millones de años). No obstante, tras una multiplicación inicial, su biodiversidad parece disminuir en el registro fósil, hasta que unos 40 millones de años más tarde se produce la famosa «explosión cámbrica», un evento que para los geólogos marca el comienzo del Cámbrico (el período comprendido entre hace 539 y 485,4 millones de años).

Los científicos han propuesto distintas hipótesis para explicar ese declive de la biodiversidad que se produjo antes de la explosión, como cambios bruscos en el clima o en la composición atmosférica que habrían provocado una extinción masiva hace unos 550 millones de años. Sin embargo, tales teorías no tenían en cuenta la dinámica evolutiva de los ecosistemas marinos. Rebecca Eden, Andrea Manica y Emily Mitchell, de la Universidad de Cambridge, han dado un importante paso en este sentido, al estudiar cómo varió la estructura del ecosistema marino entre los períodos Ediacárico y Cámbrico. Los expertos han publicado sus resultados en PLOS Biology.

Los investigadores estudiaron 86 Lagerstätten (yacimientos con una gran diversidad paleontológica) con restos fósiles de 124 especies, a fin de reconstruir tres grandes «metacomunidades». En ecología, una metacomunidad es un conjunto de comunidades locales donde coexisten diversas especies que pueden interactuar, por ejemplo, compitiendo por los recursos o depredándose. Bautizadas como Avalon, Mar Blanco y Nama, las tres metacomunidades abarcan un período de 32 millones de años al final del Ediacárico, hace entre 575 y 543 millones de años.

Los investigadores aplicaron a sus datos los métodos estadísticos de análisis de metacomunidades desarrollados en ecología para caracterizar la abundancia y la distribución de las especies locales, así como las interacciones entre ellas. También emplearon datos paleoambientales publicados con anterioridad (relacionados, en particular, con la naturaleza geológica y la profundidad de los Lagerstätten), a fin de situar en un contexto ecológico las especializaciones ambientales de las especies y sus interacciones.

Los resultados indican que, durante los 30 millones de años anteriores a la explosión del Cámbrico, el ecosistema marino se volvió más complejo: las especies se fueron especializando y aumentaron las interacciones entre ellas. Esa dinámica evolutiva habría avanzado en etapas sucesivas hasta conducir al estado final de complejidad que se alcanzó tras la explosión del Cámbrico. Es lo que se conoce como una «sucesión ecológica».

Esa evolución del ecosistema marino ediacárico hacia una mayor complejidad, un fenómeno que se ha observado muchas otras veces en la naturaleza, refleja un principio de la ecología teórica que describe la dinámica de poblaciones: el principio de exclusión competitiva, según el cual no pueden coexistir dos especies con nichos ecológicos idénticos. Cuando eso ocurre, o bien una especie causa de forma indirecta la extinción de la otra, o bien esta última evoluciona para adaptarse a otro entorno, lo que multiplica los nichos y, en consecuencia, la biodiversidad. Esta misma idea es la que explica, por ejemplo, la enorme diversidad que vemos hoy en las aguas cálidas relativamente pobres en nutrientes donde proliferan los arrecifes tropicales, la cual sostiene una enorme biomasa: el ecosistema está optimizado para maximizar la vida.

Los investigadores concluyen que no es necesario recurrir a una catástrofe exógena para explicar la aparente reducción de la biodiversidad observada en el registro fósil antes de la explosión cámbrica. En un contexto de multiplicación de los nichos ecológicos, puede que esa aparente disminución de la biodiversidad responda a la estructuración que se estaba produciendo en el ecosistema, durante la cual las especies que ocupaban determinados nichos ecológicos habrían escapado a la fosilización. Por último, la explosión de vida con la que comenzó el Cámbrico parece deberse a un aumento de la complejidad del ecosistema marino durante la segunda mitad del Ediacárico, que se desencadenó tras la aparición de los animales en el mar.

François Savatier

Referencia: «Metacommunity analyses show an increase in ecological specialisation throughout the Ediacaran period». Rebecca Eden et al. en PLOS Biology, vol. 376, art. 6597, 17 de mayo de 2022.

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