El colapso climático que transformó la vida marina hace 445 millones de años

Hace aproximadamente 445 millones de años, la Tierra experimentó un cambio drástico que transformó el futuro de la vida en el planeta. Durante un breve periodo geológico, enormes glaciares se expandieron por el supercontinente Gondwana, lo que provocó que vastos mares poco profundos se secaran. Este fenómeno desencadenó un "clima de hielo" que alteró radicalmente la química oceánica, resultando en la extinción de aproximadamente el 85% de todas las especies marinas y eliminando la mayoría de la vida en la Tierra.

Sin embargo, de esta devastación emergió un resultado inesperado. Un estudio reciente publicado en Science Advances por científicos del Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) demostró que este evento, conocido como la Extinción Masiva del Ordovícico Tardío (LOME), sentó las bases para una explosión en la diversidad de vertebrados. Durante el caos, un grupo obtuvo una ventaja duradera y, en última instancia, remodeló la vida en la Tierra: los vertebrados con mandíbula. La profesora Lauren Sallan, autora principal del estudio, afirmó: "Hemos demostrado que los peces con mandíbula solo se volvieron dominantes porque ocurrió este evento".

La Tierra antes de la gran extinción

El periodo Ordovícico, que se extendió desde hace aproximadamente 486 hasta 443 millones de años, era muy diferente al mundo actual. Gondwana dominaba el hemisferio sur y estaba rodeado de mares cálidos y poco profundos. Sin hielo en los polos, el planeta disfrutaba de un clima de invernadero que sostenía ecosistemas marinos ricos. La vida terrestre comenzaba a albergar plantas simples similares a los hepáticas, junto con artrópodos de múltiples patas que se arrastraban por las costas.

Los océanos, sin embargo, estaban repletos de vida extraña y diversa. Conodontos, similares a lampreas, se movían a través de bosques de esponjas marinas. Trilobites recorrían el fondo marino entre densos grupos de moluscos con concha. Escorpiones marinos del tamaño de un humano y enormes nautiloides con conchas puntiagudas de hasta cinco metros cazaban en las aguas. Entre esta fauna alienígena se encontraban los primeros ancestros de los gnathostomos, o vertebrados con mandíbula, que en ese momento eran aún raros y poco notables.

Dos olas de extinción

Aunque los científicos aún debaten las causas que llevaron a la LOME, el registro fósil muestra claramente una línea divisoria antes y después del evento. La extinción se desarrolló en dos fases distintas. Primero, la Tierra pasó rápidamente de un estado cálido de invernadero a un clima frío de hielo. Los glaciares se expandieron por Gondwana, drenando los mares poco profundos y destruyendo hábitats marinos clave. Varios millones de años después, justo cuando los ecosistemas comenzaban a recuperarse, el clima volvió a cambiar. Los casquetes polares derretidos inundaron los océanos con agua más cálida, rica en azufre y baja en oxígeno, abrumando a las especies que se habían adaptado a condiciones más frías.

Supervivencia en refugios aislados

Durante estas crisis repetidas, los vertebrados sobrevivientes se encontraron en gran medida confinados a refugios. Estos eran bolsillos aislados de biodiversidad separados por profundas barreras oceánicas que la mayoría de las especies no podían cruzar. Dentro de estos refugios, los vertebrados con mandíbula parecían tener una ventaja crucial.

Para entender cómo se desarrolló esta ventaja, el equipo de investigación reunió una extensa base de datos fósil que abarcó dos siglos de paleontología del Ordovícico tardío y del Silúrico temprano. El estudiante de doctorado Wahei Hagiwara, primer autor del estudio, explicó: "Reunimos 200 años de paleontología del Ordovícico tardío y del Silúrico temprano". Al reconstruir los ecosistemas dentro de estos refugios, los investigadores pudieron medir los cambios en la diversidad a nivel de género a lo largo del tiempo. Su análisis reveló un aumento constante pero notable en la diversidad de vertebrados con mandíbula tras la extinción.

La geografía moldea la evolución

La base de datos fósil también permitió al equipo examinar dónde ocurrieron estos cambios evolutivos. Al rastrear las distribuciones de especies antes y después de la extinción, los investigadores pudieron estudiar la biogeografía en un detalle sin precedentes. La profesora Sallan comentó: "Esta es la primera vez que hemos podido examinar cuantitativamente la biogeografía antes y después de un evento de extinción masiva". Mapear los movimientos de las especies ayudó a identificar refugios clave que alimentaron la posterior diversificación de los vertebrados.

Un ejemplo proviene de lo que hoy es el sur de China. Los fósiles de esta región incluyen los restos completos más antiguos de peces con mandíbula estrechamente relacionados con los tiburones modernos. Según Hagiwara, estas especies permanecieron concentradas en refugios estables durante millones de años. Solo más tarde evolucionaron la capacidad de cruzar océanos abiertos y expandirse a nuevos entornos.

Por qué las mandíbulas se convirtieron en una ventaja

Al combinar evidencia fósil con datos sobre anatomía, geografía y ecología, el estudio arroja nueva luz sobre una pregunta evolutiva de larga data. La profesora Sallan planteó: "¿Las mandíbulas evolucionaron para crear un nuevo nicho ecológico, o nuestros ancestros ocuparon primero un nicho existente y luego se diversificaron?". Su estudio apunta a la segunda opción.

A medida que los vertebrados con mandíbula se encontraban confinados a pequeñas áreas geográficas, se topaban con ecosistemas que dejaban muchos roles vacíos por especies sin mandíbula y otros animales extintos. Esta abundancia de nichos disponibles les permitió diversificarse rápidamente. Un patrón comparable se observa en los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos, que se adaptaron a diferentes fuentes de alimento con el tiempo.

Un reinicio en lugar de una pizarra limpia

Mientras los peces con mandíbula permanecían aislados en el sur de China, los vertebrados sin mandíbula continuaron prosperando en otros lugares y dominaron los océanos abiertos durante otros 40 millones de años. Estos grupos se diversificaron en una amplia gama de peces de arrecife, algunos con estructuras bucales alternativas. La razón por la cual los vertebrados con mandíbula finalmente los superaron tras expandirse más allá de sus refugios aún no se comprende completamente.

Lo que está claro es que la LOME no simplemente borró la vida y comenzó de nuevo. En cambio, desencadenó lo que los investigadores describen como un reinicio ecológico. Los primeros vertebrados ocuparon roles que antes eran ocupados por conodontos y artrópodos, reconstruyendo estructuras de ecosistemas familiares con nuevas especies. Este patrón similar aparece repetidamente a lo largo de la era Paleozoica después de otros eventos de extinción impulsados por cambios ambientales comparables. El equipo se refiere a este patrón recurrente como un "ciclo de reinicio de diversidad", donde la evolución restaura ecosistemas al converger en los mismos diseños funcionales.

Rastreando la vida moderna hasta los sobrevivientes antiguos

La profesora Sallan resumió el impacto más amplio de los hallazgos: "Al integrar ubicación, morfología, ecología y biodiversidad, podemos ver cómo los ecosistemas de vertebrados tempranos se reconstruyeron después de grandes interrupciones ambientales. Este trabajo ayuda a explicar por qué evolucionaron las mandíbulas, por qué los vertebrados con mandíbula prevalecieron y por qué la vida marina moderna se remonta a estos sobrevivientes en lugar de a formas anteriores como los conodontos y los trilobites".