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Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Stanford ofrece la imagen más clara hasta la fecha de cómo algunas especies marinas sobrevivieron a la mayor extinción masiva de nuestro planeta, mientras que la mayoría de los animales no lo hicieron.

Muestras representativas de la fauna moderna (tres muestras a la izquierda) y de la fauna paleozoica (cuatro muestras a la derecha). (Crédito de la imagen: Sarah Leibovitz)

Hace aproximadamente 252 millones de años, el 96% de las especies marinas y el 70% de los animales terrestres desaparecieron durante el evento de extinción del Pérmico-Triásico, conocido como la “Gran Extinción”. Sin embargo, no todas las ramas del árbol evolutivo se vieron afectadas por igual.

En los océanos primitivos, la extinción acabó con casi todos los braquiópodos, parecidos a las almejas, y con ciertos tipos de organismos que habitaban el fondo marino, como los lirios de mar(https://es.wikipedia.org/wiki/Crinoidea). Estos animales dominaron los fondos marinos durante los primeros 280 millones de años de la vida animal en la Tierra. Sin embargo, solo sobrevivió aproximadamente la mitad de los moluscos, como las almejas y los caracoles. Desde entonces, los océanos de la Tierra han estado dominados por moluscos, peces y equinodermos, como las estrellas de mar y los erizos de mar, que sobrevivieron.

El nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, incorpora por primera vez las respuestas biológicas de los grupos animales diezmados durante la extinción y de aquellos que sobrevivieron mejor. Los grupos más afectados fueron aquellos cuyos metabolismos toleraban peor las aguas cálidas y con bajo contenido de oxígeno. Estas condiciones prevalecieron en gran parte de los océanos del mundo durante la Gran Extinción, causada por un aumento repentino de la actividad volcánica que liberó cantidades descomunales de gases de efecto invernadero, como dióxido de carbono y metano, a la atmósfera.

Erizos de mar en cámaras de respirometría, que monitorizan el consumo de oxígeno (cambios en el metabolismo) a medida que aumenta la temperatura del agua. (Crédito de la imagen: Murray Duncan)

“Con este estudio, básicamente queríamos resolver el misterio de por qué, cuando uno va a la playa, recoge las conchas de almejas y caracoles en lugar de las de braquiópodos”, dijo el autor principal del estudio, José Andrés Márquez, ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Erik Anders Sperling en Stanford. “Nuestros hallazgos muestran que, en diferentes grupos de organismos, las extinciones ocurrieron a tasas mucho más altas para aquellos más vulnerables a los aumentos de la temperatura del agua y a la disminución de la disponibilidad de oxígeno”.

Advertencia
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Los hallazgos sirven como una especie de advertencia. Las condiciones previas al evento de extinción son muy similares al clima de las últimas decenas de millones de años, que está siendo alterado por las emisiones derivadas de la quema de combustibles fósiles y otras actividades humanas.

Lo que viene
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“Este estudio es la prueba definitiva de lo que causó la extinción masiva del Pérmico-Triásico”, afirmó Sperling, autor principal del estudio y profesor asociado de ciencias de la Tierra y planetarias en la **Escuela de Sostenibilidad Doerr** de Stanford. “La mayor extinción masiva de todos los tiempos comenzó en un mundo muy similar al actual, con un océano relativamente frío y bien oxigenado, y luego se produjo una enorme inyección de dióxido de carbono en el sistema terrestre. Comprender cómo respondieron la Tierra y su biota en aquel entonces podría darnos pistas sobre lo que está por venir”.

Metabolismos antiguos ante metabolismos modernos
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El metabolismo se refiere a todos los procesos químicos que ocurren dentro del cuerpo de un organismo para obtener energía y mantener la vida. Durante el período Paleozoico, que terminó con la Gran Extinción, gran parte de la vida oceánica consistía en animales filtradores, bentónicos, en su mayoría inmóviles y de metabolismo lento, como los braquiópodos, los crinoideos (lirios de mar, emparentados con las estrellas de mar) y ciertos corales y anémonas marinas.

En cambio, los grupos de animales que sobrevivieron al Paleozoico presentan mayor movilidad y un comportamiento depredador, lo que requiere metabolismos más rápidos. Entre estas criaturas marinas más modernas se incluyen peces —obviamente, rápidos y frecuentes—, así como caracoles, erizos de mar y bivalvos, como almejas, ostras y mejillones, que son lentos pero tienen movilidad.

En comparación con los braquiópodos, los bivalvos tienen metabolismos mucho más rápidos y mayores necesidades energéticas, ya que suelen tener cuerpos más robustos y extensiones musculares en forma de pie para excavar y arrastrarse. «Por eso comemos sopa de almejas y no sopa de braquiópodos», explicó Sperling. «Los braquiópodos casi no tienen carne».

Antes de la Gran Extinción, los braquiópodos superaban en número a los bivalvos. Hoy en día, solo existen alrededor de 400 especies de braquiópodos, en comparación con las aproximadamente 10 000 a 15 000 especies de bivalvos. Sperling afirmó que este drástico cambio es comparable a la extinción de los dinosaurios no aviares hace 65 millones de años, durante la que probablemente sea la extinción masiva más famosa, «donde los mamíferos prácticamente se apoderaron del nicho ecológico y nunca más lo cedieron a los reptiles».

Patrones mundiales de extinción
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La nueva investigación se basa en un estudio de 2018 liderado por investigadores de Princeton y Stanford —entre ellos Sperling y Jon Payne, también coautor del nuevo estudio— que halló evidencia que indicaba que la pérdida de oxígeno y el calentamiento de los océanos de la Tierra fueron la causa principal de la Gran Mortandad. Sin embargo, los datos fisiológicos de ese estudio provenían únicamente de especies oceánicas modernas medidas por otros científicos, lo que sesgó los resultados hacia peces y crustáceos de importancia económica en contraposición a los tipos de animales que se extinguieron a mayor ritmo durante la mortandad masiva.

“En nuestro nuevo estudio, hemos subsanado esta laguna en el conocimiento sobre la fisiología de la fauna paleozoica para ver si podíamos explicar no solo la biogeografía de la extinción, sino también la selectividad taxonómica de la misma”, dijo Sperling.

A lo largo de los años, desde el estudio anterior, se realizaron trabajos de campo para recopilar información sobre los grupos de organismos afectados, incluso en las islas San Juan del estado de Washington, donde los braquiópodos aún son comunes. Los investigadores recolectaron una muestra diversa de grupos de animales marinos representativos de aquellos que dominaban los océanos antes y después de la Gran Extinción. Realizaron experimentos en estaciones de campo y en el laboratorio de Sperling en Stanford para monitorear el consumo de oxígeno de los organismos en una cámara y cómo este variaba con la temperatura del agua. A medida que aumenta la temperatura, las tasas metabólicas de los animales se incrementan, ya que la energía adicional acelera las reacciones y, por lo tanto, requieren más oxígeno.

Los estudios de laboratorio demostraron que la fauna paleozoica puede vivir en aguas con menos oxígeno, en condiciones que asfixiarían a los animales marinos de los grupos modernos. Sin embargo, cuando la temperatura aumenta, el metabolismo lento de la fauna paleozoica no puede seguir el ritmo y sus necesidades de oxígeno aumentan mucho más rápido que las de la fauna moderna. Este resultado se relaciona, en última instancia, con sus diferentes estructuras corporales: la fauna moderna, más activa y atlética, requiere más oxígeno como mínimo, pero cuando sus necesidades de oxígeno aumentan (como durante el calentamiento global), posee los músculos y las branquias necesarios para ello.

Calentamiento global y falta de oxígeno
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«El calentamiento global y la pérdida de oxígeno son los factores clave», afirmó Sperling. Otras investigaciones también han señalado la acidificación de los océanos como un factor determinante, ya que las reacciones con el dióxido de carbono atmosférico acidifican el agua del mar, dificultando así el desarrollo de las conchas de los organismos. Sin embargo, si bien los nuevos hallazgos sugieren que la acidificación pudo haber contribuido a la extinción, no fue ni mucho menos el factor más devastador, añadió Sperling.

El calentamiento hoy
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Los investigadores de Stanford planean examinar más grupos de animales marinos para comprender mejor los impactos interrelacionados de los tres factores de estrés: el calentamiento global, la falta de oxígeno y la acidificación, que están aumentando en gravedad en la actualidad.

Los investigadores destacan que la historia bien podría repetirse, ya que las condiciones cambiantes de los océanos amenazan a las especies modernas que son vulnerables a las aguas más cálidas y con menor contenido de oxígeno.

«La mala noticia es que, según las proyecciones del peor escenario, nos dirigimos hacia niveles de calentamiento similares a los del Pérmico-Triásico», afirmó Sperling. Las temperaturas aumentaron entre 8 y 12 °C a lo largo de miles de años, provocando la Gran Extinción, y hoy, en tan solo 100 o 200 años, se prevé que para el año 2100 las temperaturas sean entre 1,5 y 4 °C más cálidas que en la época preindustrial. «Pero la buena noticia es que aún podemos cambiar las cosas y tomar medidas al respecto», se esperanzó.

Cita
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El estudio Differences in physiological tolerance to global warming caused the Permian–Triassic transition between the Paleozoic and Modern faunas (Las diferencias en la tolerancia fisiológica al calentamiento global provocaron la transición Pérmico-Triásico entre las faunas paleozoicas y modernas) fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. Autores: J. Andrés Márquez, Justin L. Penn, Richard G. Stockey, Thomas H. Boag, Murray I. Duncan, Kyra N. McClure, Kendall Matsumoto, Kemi F. Ashing-Giwa, Christopher P. Noll, Curtis Deutsch, Jonathan L. Payne & Erik A. Sperling