Los peces con mandíbula aparecieron hace alrededor de 445 millones de años, cuando la Tierra cambió para siempre con la primera gran extinción masiva de vida debido a un intenso enfriamiento que extinguió el 85% de las especies marinas.
Así se explica en un estudio realizado por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (Japón), y publicado en la revista ‘Science Advances’.
En un abrir y cerrar de ojos geológico, hace unos 445 millones de años se formaron glaciares sobre el supercontinente Gondwana, secando como una esponja muchos de los vastos mares poco profundos y creando un clima de invernadero que, junto con una alteración radical de la química oceánica, provocó un caos biológico conocido como extinción masiva del Ordovícico tardío.
Ese episodio dio lugar a una riqueza sin precedentes en la vida de los vertebrados. Durante esa convulsión, un grupo llegó a dominar a todos los demás, encaminando la vida hacia lo que conocemos hoy: vertebrados con mandíbulas.
“Hemos demostrado que los peces con mandíbulas solo se volvieron dominantes gracias a este acontecimiento”, afirma Lauren Sallan, de la Unidad de Macroevolución del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, quien añade: “Fundamentalmente, hemos matizado nuestra comprensión de la evolución al trazar una línea entre el registro fósil, la ecología y la biogeografía”.
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El Ordovícico, que abarca desde hace 486 a 443 millones de años, fue una época en la que la Tierra tenía un aspecto muy diferente al de ahora. El supercontinente austral, Gondwana, dominaba el planeta, rodeado de vastos mares poco profundos.
Los polos carecían de hielo y el agua era agradablemente cálida gracias a un clima de invernadero. Mientras las costas eran colonizadas lentamente por plantas similares a las hepáticas y artrópodos de múltiples patas, las cuencas circundantes rebosaban de diversas y extrañas formas de vida.
Conodontos de ojos grandes -parecidos a lampreas- serpenteaban alrededor de imponentes esponjas marinas y trilobites se escabullían entre bancos de moluscos con concha, mientras que escorpiones marinos de tamaño humano y nautiloideos gigantes con conchas puntiagudas de hasta cinco metros de longitud patrullaban las aguas en busca de presas.
Contadas y distantes entre sí, estas extrañas criaturas eran los humildes ancestros de los gnatóstomos o vertebrados con mandíbula.
“Si bien desconocemos las causas últimas de la extinción masiva del Ordovícico tardío, sí sabemos que hubo un antes y un después claros. El registro fósil lo demuestra”, asegura Sallan.
DOS ETAPAS
La extinción se produjo en dos etapas: primero, el planeta pasó rápidamente de un clima de efecto invernadero a uno de glaciación, que cubrió la mayor parte de Gondwana con glaciares que secaron los hábitats oceánicos poco profundos.
Luego, unos millones de años después, justo cuando la biodiversidad comenzaba a recuperarse, el clima cambió de nuevo, derritiendo los casquetes polares y ahogando la vida marina, ahora adaptada al frío, con agua cálida, sulfúrica y pobre en oxígeno.
Durante y después de estas oleadas de muerte, la mayoría de los vertebrados supervivientes quedaron confinados en refugios (puntos calientes de biodiversidad aislados, separados por franjas infranqueables de océano profundo), donde los gnatóstomos supervivientes evidentemente tenían una ventaja.
“Reunimos 200 años de paleontología del Ordovícico tardío y del Silúrico temprano creando una nueva base de datos del registro fósil que nos ayudó a reconstruir los ecosistemas de los refugios”, añade Wahei Hagiwara, doctorando del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, quien sentencia: “Los pulsos de extinción masiva condujeron directamente a una mayor especiación después de varios millones de años”.
PINZONES DE DARWIN
Al construir esta completa base de datos de fósiles de todo el mundo, los investigadores pudieron vincular la creciente biodiversidad de gnatóstomos no solo con esa extinción masiva, sino también con la ubicación.
«Esta es la primera vez que hemos podido examinar cuantitativamente la biogeografía antes y después de un evento de extinción masiva. Pudimos rastrear el movimiento de especies a través del mundo, y es así como hemos podido identificar refugios específicos, que ahora sabemos que desempeñaron un papel significativo en la diversificación posterior de todos los vertebrados», explica Sallan.
Al integrar el registro fósil con la biogeografía, la morfología y la ecología, estos hallazgos han ayudado a matizar la comprensión de la evolución. «¿Evolucionaron las mandíbulas para crear un nuevo nicho ecológico, o nuestros ancestros primero llenaron un nicho existente y luego se diversificaron?”, pregunta Sallan.
Esta investigadora añade: “Nuestro estudio apunta a esto último. Al estar confinados a áreas geográficamente pequeñas con muchos espacios abiertos en el ecosistema dejados por los vertebrados sin mandíbula y otros animales muertos, los gnatóstomos pudieron habitar repentinamente una amplia gama de nichos diferentes».
Una tendencia similar es clara con los pinzones de Darwin en las islas Galápagos, que aprovecharon nuevas oportunidades para diversificar su dieta para sobrevivir, y con el tiempo, sus picos desarrollaron diferentes formas para adaptarse mejor al nicho que llegaron a ocupar.
Mientras los peces con mandíbulas quedaron atrapados en el sur de China, sus parientes sin mandíbulas continuaron evolucionando en paralelo en otros lugares, dominando los mares durante los siguientes 40 millones de años. Estos se diversificaron en diversas formas de peces de arrecife, algunos de los cuales presentaban estructuras bucales alternativas.
REINICIO ECOLÓGICO
Los investigadores descubrieron que, en lugar de borrón y cuenta nueva, la extinción masiva del Ordovícico tardío desencadenó un reinicio ecológico. Los primeros vertebrados ocuparon los nichos dejados vacantes por conodontos y artrópodos, reconstruyendo la misma estructura ecológica, pero con nuevas especies.
Este patrón se repite a lo largo del Paleozoico tras extinciones provocadas por condiciones ambientales similares, formando lo que el equipo denomina un “ciclo recurrente de reinicio de la diversidad”, en el que la evolución restaura los ecosistemas al converger en los mismos diseños funcionales.