2.9: Evidencia fósil de la historia de la vida en la tierra
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El período más temprano en la historia de la Tierra se conoce como el Hadeano, después de Hades, el dios griego de los muertos. El Hadeano se define como el periodo entre el origen de la Tierra hasta la primera aparición de la vida. Los fósiles proporcionan nuestra única evidencia directa de cuándo apareció la vida en la Tierra. Se encuentran en la roca sedimentaria, que es roca formada cuando partículas finas de barro, arena o polvo sepultaron un organismo antes de que otros organismos puedan comerlo. Los cazadores de fósiles (paleontólogos) no buscan fósiles al azar sino que utilizan información geológica para identificar afloramientos de rocas sedimentarias de la edad específica que están estudiando para dirigir sus exploraciones.
los geólogos reconocieron que los fósiles de tipos específicos se asociaban con rocas de edades específicas. Esta correlación fue tan robusta que las rocas se podían fechar con precisión en función de los tipos de fósiles que contenían. Al mismo tiempo, particularmente en un mundo que contiene jóvenes creacionistas terrestres que afirman que la Tierra se formó hace menos de ~10,000 años, vale la pena recordar tanto la interconexión de las ciencias como que los geólogos no se basan únicamente en fósiles para fechar rocas. Esto se debe en parte a que muchos tipos de rocas no contienen fósiles. El enfoque no fósil para fechar rocas se basa en la física de la estabilidad de isótopos y la química de las interacciones atómicas.. Utiliza la desintegración radiactiva de elementos con isótopos de larga vida media, como 235 Ur (uranio) que se descompone en 207 Pb (plomo) con una vida media de ~704 millones de años y 238 Ur que se descompone en 206 Pb con una vida media de ~4.47 mil millones de años. Dado que estos dos isótopos de Pb parecen formarse solo a través de la desintegración de Ur, las proporciones de isótopos Ur y Pb se pueden utilizar para estimar la edad de una roca, asumiendo que originalmente contenía Ur.
Para utilizar la abundancia de isótopos para fechar rocas con precisión, es fundamental que todos los átomos en un mineral medido permanezcan allí, que ninguno sea lavado dentro o fuera. Dado que Ur y Pb tienen diferentes propiedades químicas, esto puede ser un problema en algunos tipos de minerales. Dicho esto, con cuidado, y utilizando rocas que contienen minerales químicamente inertes, como los circones, este método puede ser utilizado para medir la edad de las rocas con una precisión de dentro de ~ 1% o mejor. Estos y otros tipos de evidencia apoyan el famoso dictum de James Hutton (1726-1797) de que la Tierra es antigua, sin “vestigio de principio, sin perspectiva de fin”. 46 Ahora sabemos, sin embargo, que esta afirmación no es exacta; aunque muy, muy antigua, la Tierra tuvo un comienzo, se fusionó hace unos ~5 mil millones de años, y desaparecerá cuando el sol se expanda y la engulle en aproximadamente ~5.500 millones de años a partir de ahora. 47
Ahora, volvamos a los fósiles. Hay muchos tipos de fósiles. Los fósiles químicos son moléculas que, hasta donde sabemos, se producen de forma natural sólo a través de procesos biológicos. 48 Su presencia en la roca antigua implica que los organismos vivos estaban presentes en el momento en que se formó la roca. Los fósiles químicos aparecen por primera vez en rocas que tienen entre ~3.8 a ~3.5 x 10 9 años de edad. Lo que hace problemáticos a los fósiles químicos es que puede haber mecanismos no biológicos pero actualmente no descubiertos o no reconocidos que podrían haberlos producido, por lo que tenemos que ser cautelosos en nuestras conclusiones.
Pasando de lo molecular a lo físico, hay lo que se conoce como rastros de fósiles. Estos pueden ser sutiles u obvios. Los organismos pueden asentarse en el barro o la arena y hacer impresiones. Los animales excavadores y resbaladizos hacen túneles o interrumpen las capas superficiales. Las hojas y los organismos inmóviles pueden dejar impresiones. Los animales que caminan pueden dejar huellas en la arena, barro o ceniza. ¿Cómo ocurre esto? Si el suelo está cubierto, comprimido y convertido en roca, estos diversos tipos de impresiones pueden convertirse en fósiles. Posteriormente, la erosión puede revelar estos fósiles. Por ejemplo, si vives cerca de Morrison, Colorado, puedes visitar el afloramiento rocoso conocido como Dinosaur Ridge y ver rastros de huellas de dinosaurios fósiles; puede haber ejemplos similares cerca de donde vives.
Podemos aprender mucho de los rastros de fósiles, pueden revelar la forma general de un organismo o su capacidad para moverse o moverse de una manera particular. Para moverse, un organismo debe tener algún tipo de músculo o sistema de movilidad alternativa y probablemente algún tipo de sistema nervioso que pueda integrar información y producir movimientos coordinados. El movimiento también sugiere que los organismos que hicieron el rastro tenían algo así como una cabeza y una cola. Es probable que los organismos tuneladores hayan tenido un mes para ingerir sedimentos, al igual que las lombrices de tierra de hoy: eran depredadores, comiendo el microbio que encontraron en el barro.
Además de rastrear fósiles, también existe el tipo de fósiles en los que piensa la mayoría de la gente, los cuales se conocen como fósiles estructurales, es decir, los restos mineralizados de las partes duras de organismos como dientes, escamas, conchas o huesos. A medida que los organismos desarrollaron partes duras, la fosilización, particularmente de organismos que viven en ambientes donde podrían ser enterrados dentro de los sedimentos antes de ser desmembrados y destruidos por depredadores o microbios, se hizo más probable.
Desafortunadamente para nosotros (como científicos), muchos y quizás la mayoría de los tipos de organismos no dejan rastro cuando mueren, en parte porque viven en lugares donde la fosilización es rara o imposible. Los animales que viven en bosques, por ejemplo, rara vez dejan fósiles. La ausencia de fósiles para un tipo particular de organismos no implica que este tipo de organismos no tengan una larga historia, más bien significa que las condiciones donde vivieron y murieron o su estructura corporal no son propicias para la fosilización. Muchos tipos de organismos vivos no tienen ningún registro fósil, aunque, como veremos, hay evidencia molecular de que surgieron hace decenas a cientos de millones de años.