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Científicos de la Universidad de Stanford han descubierto un patrón sorprendente en el modo en que la vida resurge tras un cataclismo. Una investigación publicada el 6 de octubre en Proceedings of the Royal Society B muestra que las reglas habituales de la evolución del tamaño corporal cambian no solo durante la extinción masiva, sino también durante la recuperación posterior.
Desde la década de 1980, los biólogos evolutivos han debatido si las extinciones masivas y las recuperaciones que las siguen intensifican los criterios de selección de épocas normales o cambian fundamentalmente el conjunto de rasgos que marcan a los grupos de especies para su destrucción. El nuevo estudio encuentra pruebas de esto último en un análisis exhaustivo de los fósiles marinos de la mayor parte de los últimos 500 millones de años.
El hecho de que la dinámica evolutiva cambie tras la aniquilación global tiene "profundas implicaciones no solo para entender los orígenes de la biosfera moderna, sino también para predecir las consecuencias de la actual crisis de biodiversidad", escriben los autores.
"En última instancia, queremos ser capaces de mirar el registro fósil y utilizarlo para predecir lo que se extinguirá y, lo que es más importante, lo que volverá", dijo el autor principal Pedro Monarrez, un becario postdoctoral en la Escuela de Tierra, Energía y Ciencias Ambientales de Stanford (Stanford Earth). "Cuando observamos de cerca 485 millones de años de extinciones y recuperaciones en los océanos del mundo, parece haber un patrón en lo que regresa basado en el tamaño corporal de algunos grupos".
¿Regresar más pequeño?
El estudio se basa en una investigación reciente de Stanford en la que se analizaba el tamaño corporal y el riesgo de extinción de los animales marinos en agrupaciones conocidas como géneros, un nivel taxonómico por encima de las especies. Ese estudio descubrió que los géneros de cuerpo más pequeño tienen por término medio la misma o mayor probabilidad de extinguirse que sus parientes de mayor tamaño.
El nuevo estudio ha descubierto que este patrón se mantiene en 10 clases de animales marinos durante los largos periodos de tiempo entre las extinciones masivas. Pero las extinciones masivas alteran las reglas de forma impredecible, ya que los riesgos de extinción son aún mayores para los géneros más pequeños de algunas clases y los géneros más grandes salen perdiendo en otras.
Los resultados muestran que los géneros más pequeños de una clase conocida como crinoideos -a veces llamados lirios de mar o dinero de hadas- tenían muchas más probabilidades de desaparecer durante las extinciones masivas. Por el contrario, no se detectaron diferencias de tamaño entre víctimas y supervivientes durante los intervalos "de fondo". En el caso de los trilobites, un grupo muy diverso emparentado con los cangrejos de herradura actuales, las probabilidades de extinción disminuían muy ligeramente con el tamaño del cuerpo durante los intervalos de fondo, pero se multiplicaban por ocho con cada duplicación de la longitud del cuerpo durante la extinción masiva.
Cuando miraron más allá de los géneros marinos que se extinguieron para considerar aquellos que fueron los primeros de su especie, los autores encontraron un cambio aún más dramático en los patrones de tamaño corporal antes y después de las extinciones. Durante los tiempos de fondo, los géneros recién evolucionados tienden a ser ligeramente más grandes que los anteriores. Durante la recuperación de una extinción masiva, el patrón se invierte y es más común que los originarios de la mayoría de las clases sean diminutos en comparación con las especies remanentes que sobrevivieron al cataclismo.
Los géneros de gasterópodos, incluidos los caracoles de mar, se encuentran entre las pocas excepciones al patrón de acumulación de tamaño. Los géneros de gasterópodos que se originaron durante los intervalos de recuperación tendieron a ser más grandes que los supervivientes de la catástrofe anterior. Los autores escriben que "la selectividad en el tamaño corporal es más pronunciada, independientemente de la dirección, durante los eventos de extinción masiva y sus intervalos de recuperación que durante los tiempos de fondo".
Según Payne, "la identificación de las causas de estos patrones puede ayudarnos no solo a entender cómo llegó a ser nuestro mundo actual, sino también a proyectar la respuesta evolutiva a largo plazo a la actual crisis de extinción."
Datos fósiles
Este es el último de una serie de trabajos del grupo de investigación de Payne que aprovecha los análisis estadísticos y las simulaciones informáticas para descubrir la dinámica evolutiva en los datos sobre el tamaño del cuerpo de los registros fósiles marinos. En 2015, el equipo contrató a becarios de secundaria y estudiantes universitarios para que ayudaran a calcular el tamaño y el volumen del cuerpo de miles de géneros marinos a partir de fotografías e ilustraciones. El conjunto de datos resultante incluía la mayoría de los géneros de animales invertebrados fósiles conocidos por la ciencia y era al menos 10 veces mayor que cualquier otra compilación anterior de tamaños corporales de animales fósiles.
Desde entonces, el grupo ha ampliado el conjunto de datos y lo ha analizado en busca de patrones. Entre otros resultados, han descubierto que el mayor tamaño corporal se ha convertido en uno de los mayores determinantes del riesgo de extinción de los animales oceánicos por primera vez en la historia de la vida en la Tierra.
Para el nuevo estudio, Monarrez, Payne y el coautor Noel Heim, de la Universidad de Tufts, utilizaron datos sobre el tamaño del cuerpo procedentes de registros fósiles marinos para estimar la probabilidad de extinción y origen en función del tamaño del cuerpo en la mayor parte de los últimos 485 millones de años. Al emparejar sus datos sobre el tamaño del cuerpo con los registros de ocurrencia de la base de datos pública de paleobiología, pudieron analizar 284.308 ocurrencias fósiles de animales oceánicos pertenecientes a 10.203 géneros. "Este conjunto de datos nos permitió documentar, en diferentes grupos de animales, cómo cambian los patrones evolutivos cuando se produce una extinción masiva", dijo Payne.
Futura recuperación
Otros paleontólogos han observado que los animales de cuerpo más pequeño se vuelven más comunes en el registro fósil después de las extinciones masivas -a menudo lo llaman el "efecto Lilliput", por el reino de gente diminuta en la novela del siglo XVIII de Jonathan Swift, Los viajes de Gulliver.
Los autores encontraron el clásico patrón de encogimiento en la mayoría de las clases de animales marinos con niveles de actividad bajos y un metabolismo más lento. Las especies de estos grupos que evolucionaron por primera vez justo después de una extinción masiva tendían a tener cuerpos más pequeños que las que se originaron durante los intervalos de fondo. En cambio, cuando las nuevas especies evolucionaron en grupos de animales marinos más activos y con un metabolismo más rápido, tendieron a tener cuerpos más grandes tras la extinción y más pequeños durante los tiempos normales.
Los resultados destacan que la extinción masiva es un drama en dos actos. "La parte de la extinción cambia el mundo al eliminar no solo muchos organismos o muchas especies, sino al eliminarlos en varios patrones selectivos. Entonces, la recuperación no es igual para todos los que sobreviven. Un nuevo conjunto de sesgos entra en el patrón de recuperación", dijo Payne. "Solo combinando esas dos cosas se puede entender realmente el mundo que tenemos cinco o diez millones de años después de un evento de extinción".
Fuentes, créditos y referencias:
Pedro M. Monarrez et al, Mass extinctions alter extinction and origination dynamics with respect to body size, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2021). DOI: 10.1098/rspb.2021.1681
Imagen: Un fósil de trilobite del periodo Ordovícico, que duró entre 485 y 443 millones de años. Un nuevo análisis de fósiles marinos de la mayor parte de los últimos 500 millones de años muestra que las reglas habituales de evolución del tamaño corporal cambian durante las extinciones masivas y sus recuperaciones. Crédito: Smithsonian