Científicos resuelven el misterio de la mayor extinción masiva de la Tierra

Un nuevo estudio liderado por la Universidad de Stanford proporcionó la evidencia más sólida hasta la fecha sobre por qué algunos animales marinos sobrevivieron a la mayor extinción masiva de la Tierra, mientras que otros desaparecieron para siempre. Este hallazgo no solo explica cómo se formaron los ecosistemas oceánicos modernos, sino que también ofrece una advertencia sobre cómo el calentamiento actual de los océanos podría afectar la vida marina.

Hace aproximadamente 252 millones de años, el evento de extinción Pérmico-Triásico, conocido como la "Gran Mortandad", eliminó alrededor del 96% de las especies marinas y el 70% de los animales terrestres. Sin embargo, la devastación no se distribuyó de manera uniforme en el árbol de la vida.

Antes de la extinción, los antiguos fondos marinos estaban dominados durante unos 280 millones de años por los braquiópodos, que se asemejan a los mejillones, junto con lirios de mar y otros animales de fondo. Tras la catástrofe, esos grupos dominantes fueron casi eliminados. En contraste, solo alrededor de la mitad de los moluscos, incluidos los mejillones y caracoles, desaparecieron. Los sobrevivientes, junto con los peces y equinodermos como las estrellas de mar y erizos, continuaron dominando los océanos de la Tierra, un patrón que persiste hasta hoy.

Publicado el 6 de julio en los Proceedings of the National Academy of Sciences, el estudio fue el primero en combinar datos biológicos de los grupos devastados por la extinción y aquellos que sobrevivieron. Los resultados apuntaron a una diferencia clave: las especies cuyos metabolismos eran menos capaces de adaptarse a aguas más cálidas y con menos oxígeno sufrieron las tasas de extinción más altas.

Estas duras condiciones oceánicas se desarrollaron después de erupciones volcánicas masivas que liberaron enormes cantidades de dióxido de carbono y metano a la atmósfera, calentando drásticamente el planeta.

El autor principal del estudio, José Andrés Márquez, exestudiante de doctorado en el laboratorio de Erik Anders Sperling en Stanford, comentó: "Con este estudio, esencialmente queríamos resolver el misterio de por qué, cuando vas a la playa, recolectas las conchas de mejillones y caracoles en lugar de las de braquiópodos. Nuestros hallazgos muestran que, en diferentes grupos de organismos, las extinciones ocurrieron a tasas mucho más altas para aquellos más vulnerables a los aumentos en la temperatura del agua y a la disminución de la disponibilidad de oxígeno".

Una advertencia climática moderna a partir de una extinción antigua

Según los investigadores, el trabajo tiene implicaciones importantes para el presente. Las condiciones ambientales antes de la Gran Mortandad se asemejaban a los océanos relativamente frescos y ricos en oxígeno que existieron durante millones de años antes de que las actividades humanas comenzaran a alterar rápidamente el clima de la Tierra a través de emisiones de combustibles fósiles.

El profesor Sperling, autor senior del estudio y asociado en ciencias de la Tierra y planetarias en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford, afirmó: "Este estudio es realmente la última clave para entender qué causó la extinción masiva Pérmico-Triásica. La mayor extinción masiva de todos los tiempos comenzó en un mundo que es muy similar al de hoy, con océanos relativamente frescos y bien oxigenados, y luego hubo una inyección gigante de dióxido de carbono en el sistema terrestre. Comprender cómo la Tierra y su biota respondieron en ese entonces podría informarnos sobre lo que está por venir".

Por qué el metabolismo determinó la supervivencia

El metabolismo incluye todos los procesos químicos que permiten a los organismos vivos producir energía y mantenerse con vida. Durante la era Paleozoica, que terminó con la Gran Mortandad, muchos animales marinos eran filtradores de movimiento lento que habitaban el fondo, incluidos los braquiópodos, crinoides y algunos corales y anémonas de mar.

Los animales marinos que prosperaron después eran generalmente mucho más activos. Peces, caracoles móviles, erizos de mar y bivalvos como mejillones, ostras y almejas requieren metabolismos más rápidos para soportar el movimiento y, en muchos casos, estilos de vida depredadores.

Comparados con los braquiópodos, los bivalvos tienen mayores demandas energéticas debido a sus cuerpos más grandes y su "pie" muscular que les permite excavar y arrastrarse.

El profesor Sperling comparó este cambio ecológico dramático con la extinción de los dinosaurios no aviares hace 65 millones de años, donde los mamíferos esencialmente tomaron el control y nunca cedieron ese nicho a los reptiles nuevamente.

Recreando una crisis oceánica antigua

La investigación amplió un estudio de 2018 de Princeton y Stanford, que concluyó que el calentamiento de los océanos y la pérdida de oxígeno fueron probablemente responsables de la Gran Mortandad. Sin embargo, ese trabajo anterior se basó en gran medida en datos fisiológicos recopilados de especies marinas modernas, particularmente peces y crustáceos de importancia económica, dejando grandes vacíos en el conocimiento sobre los animales que realmente fueron los más afectados.

Para cerrar esa brecha, el equipo realizó años de trabajo de campo, incluyendo la recolección de braquiópodos vivos en las Islas San Juan del estado de Washington, donde siguen siendo relativamente comunes. Los investigadores ensamblaron una amplia variedad de animales marinos que representan tanto ecosistemas oceánicos antiguos como modernos.

En estaciones de campo y laboratorios de Stanford, los científicos midieron cuánto oxígeno consumía cada organismo bajo diferentes temperaturas del agua. A medida que el agua se calienta, la actividad metabólica se acelera, aumentando la demanda de oxígeno de un animal.

Los experimentos revelaron que los animales del Paleozoico podían sobrevivir en condiciones de menor oxígeno que muchas especies modernas. Sin embargo, una vez que las temperaturas aumentaron, sus metabolismos lentos ya no podían mantenerse al día. Sus demandas de oxígeno aumentaron mucho más rápido que las de los animales marinos modernos.

Las diferencias en la estructura corporal ayudan a explicar el resultado. Las especies modernas más activas requieren más oxígeno en condiciones normales, pero también poseen los músculos y branquias necesarios para manejar las crecientes demandas de oxígeno durante el calentamiento.

El profesor Sperling concluyó: "El calentamiento y la pérdida de oxígeno son los impulsores clave". Otros estudios también han identificado la acidificación oceánica, causada por el dióxido de carbono que hace que el agua de mar sea más ácida, como otro factor estresante, ya que dificulta la formación de conchas. Sin embargo, Sperling indicó que los nuevos hallazgos sugieren que la acidificación probablemente contribuyó a la extinción, pero fue mucho menos significativa que el calentamiento y la pérdida de oxígeno.

Lecciones para los océanos actuales

El equipo de Stanford planea ampliar su investigación a grupos adicionales de animales marinos para comprender mejor cómo interactúan el calentamiento, la pérdida de oxígeno y la acidificación, especialmente a medida que los tres se vuelven más severos en los océanos actuales.

Los investigadores advirtieron que la historia podría repetirse si las especies marinas modernas enfrentan aguas cada vez más cálidas y con menos oxígeno. "La mala noticia es que estamos en camino a niveles de calentamiento Pérmico-Triásico en las proyecciones de peor caso", dijo Sperling. Las temperaturas aumentaron entre 8 y 12 grados Celsius durante miles de años para causar la Gran Mortandad, y hoy, en solo 100 a 200 años, se proyecta que las temperaturas sean de 1.5 a 4 grados Celsius más cálidas que los niveles preindustriales para 2100. "Pero la buena noticia es que todavía estamos en un punto donde podemos cambiar las cosas y hacer algo al respecto".

El financiamiento fue proporcionado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., la NASA, la Asociación Paleontológica y el Instituto Woods de Stanford para el Medio Ambiente.