¿Cuántas explicaciones evolutivas para la explosión del Cámbrico han llegado y se han ido hasta ahora? Hemos visto la teoría del oxígeno, la teoría del cáncer, la teoría del limo y otras. Aquí hay otro contendiente reportado por Quanta Magazine: la teoría del punto de inflexión. Los animales estaban tratando realmente de golpear las redes de genes reguladores por casualidad. Tomó mucho tiempo, pero finalmente – ¡llegaron a la lotería, y todo despegó!

Este modelo es una idea original de Nicholas Butterfield de la Universidad de Cambridge. Lo publicó en Geobiology. Es de acceso abierto, por lo que pueden echar un vistazo. De vuelta en Quanta, la redactora Jordana Cepelewicz dice que la nueva teoría no solo explica la brusquedad de la explosión cámbrica, sino por qué tardó tanto.

Hace aproximadamente 540 millones de años, la vida se diversificó rápidamente en un estallido evolutivo: un «Big Bang» biológico que fue testigo del surgimiento de casi todos los grupos de animales modernos. Los científicos han buscado durante mucho tiempo determinar qué causó la explosión del Cámbrico, y explicar por qué la vida animal no dio este paso en ningún momento alrededor de mil millones de años antes. [Énfasis añadido.]

Butterfield no compra la teoría del oxígeno. Señala otras situaciones en las que los animales se las arreglan sin niveles modernos de oxígeno. Seguramente los microbios podrían haber descubierto cómo obtener la energía necesaria. Además, debería haber habido suficiente oxígeno en los océanos para mantener la vida mucho antes del llamado Evento de Gran Oxidación hace 2.400 millones de años, y eso fue mucho antes de la explosión del Cámbrico (hace 540 millones de años).

Antes de que los animales puedan explotar en la escena, piensa, necesitaban dos cosas: la capacidad de rediseñar la estructura de oxígeno en los océanos (lo que él llama «bioturbación acuática») y la invención de redes reguladoras de genes para adaptarse al nuevo entorno.

Eventualmente, esta interacción en cascada entre la reingeniería inadvertida de la estructura oceánica de los animales y sus respuestas adaptativas a esos cambios llegó a un punto de inflexión. «El sistema fue crítico«, en palabras de Butterfield, lo que resultó en la repentina erupción de la diversidad y complejidad de los animales durante el Cámbrico.

Según Butterfield, la aparición tardía de animales en el océano no fue causada por la falta de oxígeno, sino más bien porque la evolución darwiniana ciega necesitaba tiempo para llegar a ese punto de inflexión. «La red reguladora de genes para construir un animal es el algoritmo más complejo que la evolución ha producido«, dijo. «Y solo sucedió una vez, [igual que] solo sucedió una vez en plantas terrestres», que señala son el único linaje de organismos que han obtenido tejidos, órganos y sistemas de órganos diferenciados.» Y eso llevó aún más tiempo». Siguió la evolución de los animales en otros 100 millones de años».

Note en primer lugar que Butterfield pone la teoría del oxígeno en su cabeza. Un aumento en el oxígeno fue el resultado, no una causa, de la explosión. En segundo lugar, observe que su argumento es básicamente un argumento del relojero ciego: la «evolución darwiniana ciega» estaba tratando arduamente de llegar a la combinación mágica para desbloquear el potencial inherente de los animales para evolucionar. Tomó mucho tiempo, pero una vez que sucedió, el resto fue fácil. Las presiones selectivas garantizarían la aparición de músculos, ojos, sistema digestivo, armadura y todo lo demás.

Todo intercambio biológico depende en última instancia de la difusión química, pero es el contexto líquido-dinámico asociado el que determina las propiedades fisiológicas y ecológicas (Agutter, Malone y Wheatley, 2000). En el contexto de la evolución animal temprana, fue el ensamblaje evolutivo de dispositivos cada vez más sofisticados para manipular fluidos lo que revolucionó la biosfera. La golpiza flagelar colectivizada era claramente el lugar para comenzar, proporcionando el trampolín para las divisiones de trabajo de orden superior… A su vez surgieron eficiencias de escala, el descubrimiento evolutivo de la propulsión muscular y la aplicación escalonada de propiedades hidrodinámicas emergentes.

Todo comenzó con los primeros microbios inventando maneras de utilizar el oxígeno disponible. Hicieron esto creando corrientes alrededor de sus cuerpos, aumentando la difusión de oxígeno disuelto para que pudieran usarlo como energía. Cuantos más microbios perfeccionaron esta novedad, más reestructuraron las profundidades oceánicas con la bioturbación acuática, enviando más oxígeno hacia abajo para que lo usen más microbios. Una vez que las redes reguladoras de genes fueron descubiertas por casualidad, se encendió el fusible. La evolución se estableció para descubrir los músculos y todo tipo de otros ingeniosos inventos.

Flagelo instantáneo

Butterfield comienza con flagelos que ya están funcionando. ¿No es un poco como asumir un abrelatas? En realidad, sí, y él no es el único. En Current Biology, Khan y Scholey miran los tres casos diferentes de motores fuera de borda giratorios en la vida de tres reinos: el flagelo de las bacterias (procariotas), el archaellum en arqueas y eucariotas en el cilio. Adivina cuál creen ellos surgió primero. Así es: de acuerdo con la Figura 1, el flagelo bacteriano, el ícono del diseño inteligente y la complejidad irreductible, surgió primero. (Si vas a creer en los milagros de la casualidad, también podría comenzar en grande). Los otros dos, siendo estructuralmente diferentes, no podrían haber evolucionado a partir de él, porque «se ensamblan a partir de subunidades distintas que no comparten un ancestro común y generar torque utilizando la energía derivada de distintas fuentes de combustible… «En viene una de las frases mágicas favoritas de Darwinismo para explicar esta situación:

Las células de los tres dominios de la vida en la Tierra utilizan dispositivos macromoleculares móviles que sobresalen de la superficie de la célula para generar fuerzas que les permiten nadar a través de medios fluidos. La investigación llevada a cabo sobre arqueas durante la última década ha llevado al reconocimiento de que, a pesar de su función común, los dispositivos de movilidad de los tres dominios muestran diferencias fundamentales en sus propiedades y ancestros, reflejando un ejemplo sorprendente de evolución convergente.

Otras noticias del Cámbrico

¿Recuerdas el lecho fósil del Cámbrico en el norte de Groenlandia de quien hablamos recientemente? Los investigadores encontraron una preservación exquisita de «no solo uno, sino 15 cerebros fosilizados de un depredador marino de 520 millones de años», informa Live Science. El descubrimiento «está ayudando a los científicos a comprender cómo los cerebros antiguos evolucionaron en los complejos centros de comando que son hoy en día». National Geographic da vida a esto:

La especie extinta, Kerygmachela kierkegaardi, nadó en las aguas oceánicas durante una carrera armamentista evolutiva llamada explosión cámbrica. Flanqueado por 11 solapas arrugadas en cada lado de su cuerpo, el antiguo depredador lucía una larga espina dorsal y una cabeza redonda. Sus temibles apéndices orientados hacia adelante capturaron presas, dice el paleontólogo con sede en el Reino Unido Jakob Vinther, «haciendo las vidas miserables para otros animales».

Los nombres científicos pueden ser divertidos de analizar. Este, nombrado por Graham Budd en 1993, honra al filósofo Søren Kierkegaard por alguna razón. El nombre del género es aún más peculiar para un contexto evolutivo. Kerygma es griego por «la predicación del evangelio de Cristo, especialmente a la manera de la iglesia primitiva», y chela es griego por pinza o garra. Dejamos a la imaginación del lector cómo esta criatura obtuvo su nombre. Como sea que lo llames, era un animal complejo con ojos formadores de imágenes, que se parecía un anomalocarid. El punto principal era que su cerebro estaba tan bien conservado que los descubridores podían distinguir los detalles de su estructura.

¿Comenzó la madriguera de los animales antes de la explosión del Cámbrico? Noticias de la Universidad de Nagoya informan que los túneles en forma de U en algunos ambientes de Ediacara encontrados en Mongolia muestran «orígenes tempranos del comportamiento animal». No se encontraron animales. El resto es una especulación optimista:

«Es imposible identificar el tipo de animal que produjo las huellas de Arenicolites», dice el autor principal, Tatsuo Oji. «Sin embargo, ciertamente eran animales bilaterios basados ​​en la complejidad de los rastros, y probablemente eran de gusano en la naturaleza. Estos fósiles son la evidencia más temprana de animales que crean domicilios semipermanentes en el sedimento. La evolución de la depredación macrófaga fue probablemente la presión selectiva para que estos trazadores construyeran estructuras infaunales semipermanentes, ya que habrían brindado seguridad a muchos depredadores».

A uno le gustaría ver gusanos reales antes de aceptar la premisa de esta serie de especulaciones acumulativas. Las huellas de centímetros de diámetro, informadas en la revista Royal Society Open Science, podrían tener otras explicaciones, dado que no se encuentran en ningún otro lado. Suena como un caso de súplica especial exagerada para llamar a esto el comienzo de una «revolución agronómica» que «no avanzó en un patrón uniforme en todos los ambientes deposicionales durante la radiación cámbrica, sino en un mosaico de niveles variables de bioturbación en fondos marinos marinos». que duró bien en el Paleozoico temprano «.

Otro descubrimiento debería poner fin a las especulaciones de que Cloudina estaba evolucionando hacia un animal cámbrico. El simple Edicárico en forma de copa no era un constructor de arrecifes, según PNAS. El título de Mehla y Maloof lo dice todo: «El enfoque multiescalar revela que los agregados de Cloudina son detritos y no construcciones de arrecifes in situ».

Se ha sugerido que algunos arrecifes microbianos Edicáricos fueron dominados (y posiblemente construidos) por un organismo tubular abundante y distribuido globalmente conocido como Cloudina. De ser cierto, esta interpretación implica que la construcción de arrecifes de metazoarios, un comportamiento complejo que es responsable de algunas de las bioconstrucciones más grandes y los entornos más diversos en los océanos modernos, surgió mucho antes de lo que se pensaba. Aquí presentamos reconstrucciones tridimensionales de poblaciones de Cloudina, producidas utilizando un sistema automatizado de molienda y procesamiento de imágenes en serie, junto con un clasificador de imagen de red neuronal recientemente desarrollado. Nuestras reconstrucciones muestran que los agregados de Cloudina están compuestos de restos transportados, mientras que las observaciones de campo detalladas demuestran que los afloramientos de arrecife estudiados contienen solo acumulaciones detríticas de Cloudina, lo que sugiere que Cloudina desempeñó un papel menor en los sistemas de arrecifes Edicáricos.

Como un simple organismo aislado que sería arrastrado a montones de escombros, no era lo suficientemente complejo para calificar como una forma de transición para los animales del Cámbrico.

Eso es todo por este episodio del expectáculo de la explosión del cámbrico.

Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News

Foto: ¿Evidencia de madrigueras de animales antes de la explosión del Cámbrico? Via Nagoya University.