A medida que nuestra arca viviente gira alrededor del Sol, su camino es bastante circular. Pero no todo es tan estable como parece.
Crédito: NASA.
Cada 405.000 años, la órbita de nuestro planeta se estira y se vuelve elíptica en un 5 por ciento, antes de volver a una trayectoria más uniforme.
Hace mucho que entendemos que este ciclo, conocido como excentricidad orbital, impulsa cambios en el clima global, pero se desconocía exactamente cómo esto impacta la vida en la Tierra. Ahora, nueva evidencia sugiere que la órbita fluctuante podría afectar la evolución biológica.
Un equipo de científicos dirigido por el paleocenógrafo Luc Beaufort, del Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS), ha encontrado pistas de que la excentricidad orbital está impulsando estallidos evolutivos de nuevas especies, al menos en el plancton de la variedad fotosíntesis (fitoplancton).
Los cocolitóforos son algas microscópicas que comen la luz del sol y crean placas de piedra caliza alrededor de sus cuerpos suaves y unicelulares. Estas conchas de piedra caliza, llamadas cocolitos, son extremadamente frecuentes en nuestros registros fósiles —aparecieron por primera vez hace unos 215 millones de años durante el Triásico superior—.
Estos vagabundos oceánicos son tan abundantes que contribuyen enormemente a los ciclos de nutrientes de la Tierra, por lo que las fuerzas que alteran su presencia pueden tener un gran impacto en los sistemas de nuestro planeta.
Did you ever wonder how the White Cliffs of Dover were formed?
They're made of #microfossils! Single-celled coccolithophores produce calcium carbonate #coccoliths that fossilize and form chalk!
Watch this clip of coccolith formation courtesy of Alison R. Taylor!#paleontology pic.twitter.com/5N95rQxB20
— The FOSSIL Project (@projectFOSSIL) December 13, 2018
Beaufort y sus colegas midieron la asombrosa cantidad de 9 millones de cocolitos a lo largo de 2,8 millones de años de evolución en los océanos Índico y Pacífico, con la ayuda de microscopía automatizada de IA. Usando muestras sedimentarias oceánicas bien fechadas, pudieron obtener una resolución increíblemente detallada de alrededor de 2.000 años.
Los investigadores pudieron usar rangos de tamaño de los cocolitos para estimar el número de especies, ya que estudios genéticos previos han confirmado que diferentes especies de la familia de cocolitóforos Noelaerhabdaceae pueden diferenciarse a través del tamaño de sus células.
Descubrieron que la longitud promedio de un cocolito seguía un ciclo regular en línea con el ciclo de excentricidad orbital de 405.000 años. El tamaño medio de cocolito más grande apareció con un ligero desfase de tiempo después de la excentricidad más alta. Esto fue independientemente de si la Tierra estaba experimentando un estado glacial o interglacial.
Los cocolitóforos o cocolitofóridos (Coccolithophoridae) son algas unicelulares, protistas fitoplanctónicos pertenecientes al subfilo Haptophyta. Se distinguen por estar cubiertos de placas (o escamas) distintivas de carbonato de calcio denominadas cocolitos, que son microfósiles importantes. Foto: Gephyrocapsa oceanica.
«En el océano moderno, la mayor diversidad de fitoplancton se encuentra en la banda tropical, un patrón probablemente relacionado con altas temperaturas y condiciones estables, mientras que la rotación de especies estacional es más alta en latitudes medias debido a un fuerte contraste de temperatura estacional», explicaron Beaufort y sus colegas en su artículo.
Encontraron que este mismo patrón se reflejaba en las grandes escalas de tiempo que examinaron. A medida que la órbita de la Tierra se vuelve más elíptica, las estaciones alrededor de su ecuador se vuelven más pronunciadas. Estas condiciones más variadas estimularon a los cocolitóforos a diversificarse en más especies.
«Una mayor diversidad de nichos ecológicos cuando la estacionalidad es alta conduce a un mayor número de especies porque la adaptación de los Noelaerhabdaceae se caracteriza por el ajuste del tamaño del cocolito y el grado de calcificación para prosperar en los nuevos entornos», detallaron.
Variación de tamaño de los cocolitos a lo largo de diferentes períodos de tiempo: Mioceno (izquierda), Pleistoceno (derecha). Crédito: Weimin Si.
La fase evolutiva más reciente que detectó el equipo comenzó hace unos 550.000 años, un evento de radiación en el que surgieron nuevas especies de Gephyrocapsa. Beaufort y sus colegas confirmaron esta interpretación utilizando datos genéticos de las especies vivas en la actualidad.
Al utilizar datos de ambos océanos, también pudieron distinguir entre eventos locales y globales.
Además, al calcular las tasas de acumulación de masa en las muestras de sedimentos, los investigadores desenredaron el impacto potencial que tenían especies morfológicamente diferentes en el ciclo del carbono de la Tierra, que pueden modular a través de la fotosíntesis y la producción de sus capas de piedra caliza (CaCO3).
Radiación solar y presión a nivel del mar en simulaciones de modelos.
«Las especies más ligeras (por ejemplo, E. huxleyi y G. caribbeanica) son las que más contribuyen a la exportación de carbonato de cocolito», escribió el equipo, y explicó que cuando dominan las especies oportunistas de tamaño mediano, se almacena menos carbono a través de las conchas de los animales muertos que se hunden en las profundidades.
A la luz de estos hallazgos y otras investigaciones de apoyo, Beaufort y su equipo sugieren que el desfase observado entre la excentricidad orbital y los cambios en el clima podría sugerir que «los cocolitóforos pueden impulsar —en lugar de simplemente responder a— cambios en el ciclo del carbono».
En otras palabras, estos pequeños organismos minúsculos, junto con otro fitoplancton, pueden ayudar a cambiar el clima de la Tierra en respuesta a estos eventos orbitales. Pero se requiere más trabajo para confirmar esto.
Esta investigación fue publicada en Nature.
La órbita fluctuante de la Tierra puede estar afectando la evolución, sugiere nuevo estudio