27.4: La historia evolutiva del reino animal
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- Describir los rasgos que caracterizaron a los primeros animales y cuándo aparecieron en la tierra
- Explicar la importancia del periodo Cámbrico para la evolución animal y los cambios en la diversidad animal que tuvieron lugar durante ese tiempo
- Describir algunas de las preguntas no resueltas que rodearon la explosión del Cámbrico
- Discutir las implicaciones de las extinciones masivas de animales que han ocurrido en la historia evolutiva
Muchas preguntas sobre los orígenes y la historia evolutiva del reino animal continúan siendo investigadas y debatidas, a medida que las nuevas evidencias fósiles y moleculares cambian las teorías prevalecientes. Algunas de estas preguntas incluyen las siguientes: ¿Cuánto tiempo han existido los animales en la Tierra? ¿Cuáles fueron los primeros miembros del reino animal y qué organismo era su ancestro común? Si bien la diversidad animal aumentó durante el período Cámbrico de la era Paleozoica, hace 530 millones de años, la evidencia fósil moderna sugiere que las especies animales primitivas existieron mucho antes.
Vida animal precámbrica
El tiempo anterior al periodo Cámbrico se conoce como el periodo Ediacaran (desde hace unos 635 millones de años hasta hace 543 millones de años), el periodo final de la Era Neoproterozoica tardía del Proterozoico (Figura\(\PageIndex{1}\)). Se cree que la vida animal temprana, denominada biota Ediacaran, evolucionó a partir de los protistas en este momento. Algunas especies de protesta llamadas choanoflagelados se asemejan mucho a las células de coanocitos en los animales más simples, las esponjas. Además de su similitud morfológica, los análisis moleculares han revelado homologías de secuencia similares en su ADN.
Durante mucho tiempo se creía que la vida más temprana que comprendía la biota de Ediacaran incluía solo criaturas marinas diminutas, sésiles y de cuerpo blando. Sin embargo, recientemente ha habido una creciente evidencia científica que sugiere que especies animales más variadas y complejas vivieron durante este tiempo, y posiblemente incluso antes del periodo ediacario.
Los fósiles que se cree representan a los animales más antiguos con partes duras del cuerpo fueron descubiertos recientemente en Australia del Sur. Estos fósiles similares a esponjas, llamados Coronacollina acula, se remontan a 560 millones de años, y se cree que muestran la existencia de partes duras del cuerpo y espículas que se extendieron entre 20 y 40 cm del cuerpo principal (estimado alrededor de 5 cm de largo). Otros fósiles del periodo Ediacaran se muestran en la Figura\(\PageIndex{2}\).
Otro descubrimiento fósil reciente puede representar las especies animales más tempranas jamás encontradas. Si bien la validez de esta afirmación aún está bajo investigación, estos fósiles primitivos parecen ser criaturas pequeñas, de un centímetro de largo, parecidas a esponjas. Estos fósiles de Australia del Sur se remontan a 650 millones de años, situando en realidad al supuesto animal antes del gran evento de extinción de la edad de hielo que marcó la transición entre el período criogeniano y el periodo ediacario. Hasta este descubrimiento, la mayoría de los científicos creían que no había vida animal antes del periodo Ediacaran. Muchos científicos creen ahora que los animales de hecho pueden haber evolucionado durante el período criogeniano.
La explosión cámbrica de la vida animal
El periodo Cámbrico, ocurrido entre aproximadamente 542—488 millones de años atrás, marca la evolución más rápida de los nuevos filos animales y la diversidad animal en la historia de la Tierra. Se cree que la mayor parte del filo animal que existe hoy en día tuvo su origen durante este tiempo, a menudo referido como la explosión cámbrica (Figura 27.4.3). Echinodermos, moluscos, gusanos, artrópodos y cordados surgieron durante este periodo. Una de las especies más dominantes durante el periodo Cámbrico fue el trilobite, un artrópodo que estuvo entre los primeros animales en exhibir sentido de la visión (Figura\(\PageIndex{4}\)).
Se sigue debatiendo la causa de la explosión del Cámbrico. Son muchas las teorías que intentan responder a esta pregunta. Los cambios ambientales pueden haber creado un ambiente más adecuado para la vida animal. Ejemplos de estos cambios incluyen el aumento de los niveles de oxígeno atmosférico y grandes aumentos en las concentraciones oceánicas de calcio que precedieron al período cámbrico (Figura\(\PageIndex{5}\)). Algunos científicos creen que una plataforma continental expansiva con numerosas lagunas o albercas poco profundas proporcionó el espacio vital necesario para que un mayor número de diferentes tipos de animales coexistieran. También se sustentan teorías que argumentan que las relaciones ecológicas entre las especies, como los cambios en la red alimentaria, la competencia por la comida y el espacio, y las relaciones depredador-presa, fueron cebadas para promover una coevolución masiva repentina de especies. Sin embargo, otras teorías afirman razones genéticas y de desarrollo para la explosión del Cámbrico. La flexibilidad morfológica y la complejidad del desarrollo animal proporcionada por la evolución de los genes control Hox pueden haber brindado las oportunidades necesarias para aumentar las posibles morfologías animales en el momento del periodo Cámbrico. Las teorías que intentan explicar por qué ocurrió la explosión del Cámbrico deben ser capaces de aportar razones válidas para la diversificación masiva de animales, así como explicar por qué ocurrió cuando lo hizo. Existe evidencia de que tanto apoya como refuta cada una de las teorías descritas anteriormente, y la respuesta muy bien puede ser una combinación de estas y otras teorías.
Sin embargo, quedan dudas sin resolver sobre la diversificación animal que tuvo lugar durante el periodo Cámbrico. Por ejemplo, no entendemos cómo ocurrió la evolución de tantas especies en tan poco tiempo. ¿Realmente hubo una “explosión” de vida en este momento en particular? Algunos científicos cuestionan la validez de esta idea, porque cada vez hay más evidencia que sugiere que existía más vida animal antes del período Cámbrico y que las llamadas explosiones (o radiaciones) de otras especies similares ocurrieron más tarde en la historia también. Además, la gran diversificación de especies animales que parece haber comenzado durante el período Cámbrico continuó hasta bien entrado el siguiente período ordovícico. A pesar de algunos de estos argumentos, la mayoría de los científicos coinciden en que el período cámbrico marcó una época de evolución animal y diversificación impresionantemente rápida que no tiene parangón en otros lugares de la historia.
Enlace al aprendizaje
Vea una animación de cómo pudo haber sido la vida oceánica durante la explosión del Cámbrico.
Evolución Post-Cámbrica y Extinciones Masivas
Los períodos que siguieron al Cámbrico durante la Era Paleozoica están marcados por una mayor evolución animal y la aparición de muchos nuevos órdenes, familias y especies. A medida que los filos animales continuaban diversificándose, nuevas especies se adaptaron a nuevos nichos ecológicos. Durante el periodo ordovícico, que siguió al periodo cámbrico, la vida vegetal apareció por primera vez en la tierra. Este cambio permitió que especies de animales anteriormente acuáticos invadieran tierras, alimentándose directamente de plantas o vegetación en descomposición. Los continuos cambios de temperatura y humedad a lo largo del resto de la Era Paleozoica debido a los movimientos de las placas continentales alentaron el desarrollo de nuevas adaptaciones a la existencia terrestre en animales, como apéndices de ramas en anfibios y escamas epidérmicas en reptiles.
Los cambios en el entorno a menudo crean nuevos nichos (espacios habitables) que contribuyen a una especiación rápida y a una mayor diversidad. Por otro lado, eventos cataclísmicos, como erupciones volcánicas y impactos de meteoritos que aniquilan la vida, pueden resultar en pérdidas devastadoras de diversidad. Tales periodos de extinción masiva (Figura\(\PageIndex{6}\)) han ocurrido repetidamente en el registro evolutivo de la vida, borrando algunas líneas genéticas al tiempo que crean espacio para que otras evolucionen hacia los nichos vacíos que quedan atrás. El final del período Pérmico (y la Era Paleozoica) estuvo marcado por el mayor evento de extinción masiva en la historia de la Tierra, una pérdida de aproximadamente el 95 por ciento de las especies existentes en ese momento. Algunos de los filos dominantes en los océanos del mundo, como los trilobites, desaparecieron por completo. En tierra, la desaparición de algunas especies dominantes de reptiles Pérmicos hizo posible que surgiera una nueva línea de reptiles, los dinosaurios. Las condiciones climáticas cálidas y estables de la Era Mesozoica subsiguiente promovieron una diversificación explosiva de dinosaurios en todos los nichos imaginables en tierra, aire y agua. Las plantas, también, irradiaron a nuevos paisajes y nichos vacíos, creando comunidades complejas de productores y consumidores, algunas de las cuales se hicieron muy grandes por la abundante comida disponible.
Otro evento de extinción masiva ocurrió al final del periodo Cretácico, poniendo fin a la Era Mesozoica. Los cielos se oscurecieron y las temperaturas cayeron a medida que un gran impacto de meteorito y toneladas de cenizas volcánicas bloquearon la luz solar entrante. Las plantas murieron, herbívoros y carnívoros murieron de hambre, y los dinosaurios, en su mayoría de sangre fría, cedieron su dominio del paisaje a mamíferos de sangre más caliente. En la siguiente Era Cenozoica, los mamíferos irradiaron hacia nichos terrestres y acuáticos que alguna vez estuvieron ocupados por dinosaurios, y las aves, las ramificaciones de sangre caliente de una línea de los reptiles gobernantes, se convirtieron en especialistas aéreos. La aparición y dominio de las plantas con flores en la Era Cenozoica crearon nuevos nichos para insectos, así como para aves y mamíferos. Los cambios en la diversidad de especies animales durante el Cretácico tardío y el Cenozoico temprano también fueron promovidos por un cambio dramático en la geografía de la Tierra, ya que las placas continentales se deslizaron sobre la corteza hasta sus posiciones actuales, dejando algunos grupos de animales aislados en islas y continentes, o separados por cadenas montañosas o mares interiores de otros competidores. Al principio del Cenozoico aparecieron nuevos ecosistemas, con la evolución de pastos y arrecifes de coral. Al final del Cenozoico, se produjeron más extinciones seguidas de especiación durante las edades de hielo que cubrieron altas latitudes con hielo y luego retrocedieron, dejando nuevos espacios abiertos para la colonización.
Conexión de carrera: Paleontólogo
Los museos de historia natural contienen los moldes fósiles de animales extintos e información sobre cómo estos animales evolucionaron, vivieron y murieron. Los paleontólogos son científicos que estudian la vida prehistórica. Utilizan fósiles para observar y explicar cómo evolucionó la vida en la Tierra y cómo las especies interactuaban entre sí y con el medio ambiente. Un paleontólogo necesita estar bien informado en biología, ecología, química, geología y muchas otras disciplinas científicas. El trabajo de un paleontólogo puede implicar estudios de campo: búsqueda y estudio de fósiles. Además de excavar y encontrar fósiles, los paleontólogos también preparan fósiles para su posterior estudio y análisis. Si bien los dinosaurios son probablemente los primeros animales que vienen a la mente al pensar en paleontología, los paleontólogos estudian de todo, desde la vida vegetal, los hongos y los peces hasta los animales marinos y las aves.
Una licenciatura en ciencias de la tierra o biología es un buen lugar para comenzar hacia la trayectoria profesional de convertirse en paleontólogo. La mayoría de las veces, es necesario un título de posgrado. Adicionalmente, la experiencia laboral en un museo o en un laboratorio de paleontología es útil.
Resumen
La diversificación y evolución más rápida de las especies animales en toda la historia se produjo durante el periodo Cámbrico de la Era Paleozoica, fenómeno conocido como la explosión cámbrica. Hasta hace poco, los científicos creían que antes de este periodo solo existían muy pocas especies animales diminutas y simplistas. Sin embargo, recientes descubrimientos fósiles han revelado que existieron animales adicionales, más grandes y complejos durante el período Ediacaran, e incluso posiblemente antes, durante el período criogeniano. Aún así, el periodo cámbrico fue sin duda testigo del surgimiento de la mayoría de los filos animales que conocemos hoy en día, aunque quedan muchos interrogantes sin resolver sobre este fenómeno histórico.
El resto de la Era Paleozoica está marcado por la creciente aparición de nuevas clases, familias y especies, y la colonización temprana de la tierra por ciertos animales marinos. La historia evolutiva de los animales también está marcada por numerosos eventos de extinción importantes, cada uno de los cuales aniquiló a la mayoría de las especies existentes. Algunas especies de la mayoría de los filos animales sobrevivieron a estas extinciones, permitiendo que el filo persista y continúe evolucionando hacia especies que vemos hoy en día.
Glosario
- Explosión cámbrica
- tiempo durante el periodo Cámbrico (hace 542—488 millones de años) cuando la mayor parte del filo animal que existe hoy evolucionó
- Periodo criogeniano
- periodo geológico (hace 850—630 millones de años) caracterizado por un clima global muy frío
- Periodo Ediacaran
- período geológico (hace 630—542 millones de años) cuando evolucionaron los organismos multicelulares definidos más antiguos con tejidos
- extinción masiva
- evento que borra a la mayoría de las especies dentro de un período de tiempo geológico relativamente corto