23 abril 2020

Cataclismo y vida

A principios de la década de 1980, el geólogo norteamericano Walter Álvarez junto a un equipo de científicos de la Universidad de Berkeley (California), descubrió que una estrecha capa de arcillas estaba altamente enriquecida en iridioDado que este elemento químico es muy común en los asteroides pero muy escaso en la Tierra, Álvarez postuló que la capa de arcilla podía derivar del impacto de un gran meteorito. 

Dibujo de Don Davis, artista conocido por sus representaciones de temas relacionados con el espacio. NASA

Esta fina banda tenía una antigüedad estimada de 66 millones de años, es decir, entre finales del Cretácico e inicio del Paleógeno (límite K/Pg para los geólogos).  El bólido, de unos 12-18 km de diámetro, habría llegado a la Tierra a una velocidad de 72.000 km/h, es decir unas 10 veces más rápido que las balas de los rifles más veloces creados por el hombre. Este colosal alcance provocó la extinción masiva de casi las 3/4 partes de las especies que habitaban la Tierra, entre ellas todas las variedades de dinosaurios.

Recreación de un artista sobre el aspecto que podría tener el cráter de Chicxulub poco después de que el meteorito cayera en la península de Yucatán. Detlev van Ravenswaay. Science Source
La zona de impacto fue hallada en el noroeste de la península de Yucatán (México). Mediciones recientes han determinado que el cráter (llamado Chicxulub), tiene 300 km de diámetro total, con un anillo de 180 km en su pared interior. El cráter había sido descubierto en 1978 por dos geofísicos que trabajaban para la compañía petrolera mexicana Pemex como parte de una prospección magnética aérea del golfo de México. En 2010, después de tres décadas de investigaciones, un amplio grupo de expertos confirmó todos los detalles de esta catástrofe en un trabajo publicado en Science.

Cráter de Chicxulub.  NASA/JPL Caltech, modificado por David Fuchs. Wikipedia
El cráter Chicxulub está hoy  enterrado bajo una gruesa capa de sedimentos. Si pudiéramos observarlo en su totalidad veríamos que la mitad está bajo el agua y la otra mitad cubierta con la vegetación de la selva. Los geofísicos han investigado este episodio apoyándose en estudios de estos sedimentos. El impacto del meteorito liberó una energía equivalente a la de 10.000 millones de bombas como la de Hiroshima y volatilizó ingentes cantidades de material que proyectó a la atmósfera. En segundos, las ondas de choque excavaron más de 25 kilómetros de corteza terrestre. Las nubes de polvo ardiente, cenizas y gases emitidos se extendieron por todo el planeta.

En los sedimentos, los investigadores han encontrado una gran cantidad de materia orgánica, en especial hongos y mucho carbón vegetal. Este debió de llegar desde los restos de los incendios provocados tanto por el impacto como por la caída de materiales incandescentes de las selvas que había en las proximidades.

En la roca extraída de los bordes interiores del cráter de Chicxulub hay una llamativa ausencia de materiales sulfurosos. No hay rastro de azufre en la zona y momento del impacto, aunque abundan las rocas ricas en sulfuros. Estos datos refuerzan la teoría de que el asteroide expulsó enormes cantidades de sulfuros a la atmósfera, impidiendo la radiación solar y enfriando el planeta. La gran cantidad de dióxido de azufre provocó, además, episodios de lluvia ácida en los océanos exterminando casi toda la vida marina. Diversas simulaciones indican que la temperatura media global descendió 20 grados y se mantuvo así unas decenas de años.


En 2016, un estudio reveló que a la extinción severa de los mamíferos (9 de cada 10 especies desaparecieron tras el impacto) le sucedió una rápida recuperación. Los supervivientes probablemente se alimentaron de insectos, plantas y animales muertos. Con tan poca comida, sólo sobrevivieron las especies de menos talla. Los animales más grandes seguramente no serían mayores que un gato por lo que la clave de la prosperidad de los mamíferos tras el impacto radicó en la talla de los supervivientes. A diferencia de los reptiles, los primitivos mamíferos podían regular la temperatura corporal, disponían de un sistema nervioso central más desarrollado y una mayor capacidad de adaptación a condiciones ambientales cambiantes, de forma que se recuperaron con mayor rapidez de lo que se creía y pronto duplicaron el número de especies que había antes de la extinción. Se estima que ocurrió en apenas 300.000 años, un tiempo muy breve en la escala evolutiva. También ayudó la enorme cantidad de nichos ecológicos vacíos que dejaron los dinosaurios.

En relación a las aves, los otros vertebrados de sangre caliente que habitaban la Tierra, recientes  investigaciones han explicado por qué los cambios ecológicos drásticos que ocurrieron en esa época habrían penalizado a los dinosaurios parecidos a pájaros y no a las aves antiguas con picos desdentados. El rasgo clave que los diferenciaba era precisamente la existencia de dientes.

El polvo y las partículas procedentes de los masivos incendios forestales velaron el sol durante meses, diezmando las plantas y los herbívoros que las comían. A pesar de que este escenario era propicio para dinosaurios carnívoros dada la gran cantidad de animales muertos disponibles, en realidad se trataba de un recurso a corto plazo. Al cabo de un tiempo, lo único que quedaba para comer eran bancos de semillas. Las plantas las producen en mucha mayor cantidad que las que germinan en un año dado, y muchas de ellas permanecen latentes en los suelos durante décadas. Los antepasados de los pájaros modernos, con sus picos, podían alimentarse de ellas mientras otros animales se morían de hambre. Incluso en la actualidad, las semillas siguen siendo el recurso más abundante en las zonas devastadas por los incendios forestales, y las aves granívoras son los primeros animales en recolonizarlas.


Como refuerzo a esta tesis, el paleobiólogo británico Daniel Field ha sugerido que las únicas aves supervivientes a la catástrofe fueron las que vivían en el suelo, no en los árboles. La principal razón es que el impacto del asteroide provocó una destrucción de bosques a escala global que tardaron miles de años en recuperarse. Los precursores ​​de las aves modernas que actualmente viven en los árboles no se desplazaron hasta ellos hasta que los bosques se recuperaron de los efectos devastadores del meteorito.

Aunque hay evidencias que apuntan a que muchas especies de aves mostraban en aquellos tiempos el hábito de criar en los árboles y vivir en su entorno, es probable que ninguna sobreviviera a la extinción del Cretácico. Solo un puñado de linajes ancestrales sobrevivió a este cataclismo y toda la asombrosa diversidad de aves actuales puede rastrearse hasta estos primitivos supervivientes. Este hallazgo ilustra, una vez más, la influencia decisiva que tienen estos episodios de extinción en las trayectorias evolutivas de los principales grupos de organismos. Queda por saber cómo y cuánto tardó el bosque en recuperarse como hábitat y cómo aquellas primeras aves fueron extendiéndose hasta evolucionar en diferentes especies.

En la frontera de Bélgica y Países Bajos, se han hallado los restos del ave moderna más antigua documentada hasta la fecha. Se trata de un cráneo casi completo atrapado en estratos de roca caliza datados hace casi 67 millones de años. Eso significa que vivió menos de un millón de años antes de la gran extinción cretácica. Por eso sus descubridores señalan que el nuevo fósil proporciona una pieza clave para aclarar cómo eran las aves que sobrevivieron al cataclismo. El nombre oficial de esta nueva especie es Asteriornis maastrichtensis, en referencia al lugar donde fue hallado y a Asteria, la diosa griega de las estrellas fugaces (en la mitología griega Asteria se transformó en codorniz para huir del acoso de Zeus). Era un ave de patas largas que probablemente merodeaba por las playas de la Europa del Cretácico superior, un ecosistema formado por cadenas de islas en mares cálidos y poco profundos, con un clima tropical.

Reconstrucción del ave moderna más antigua documentada (Asteriornis maastrichtensis) en su hábitat original. Tomado de National Geographic
Un análisis detallado de su cráneo refleja una combinación de rasgos comunes con los Anseriformes (un orden de aves que incluye a patos y gansos) y los Galliformes (orden que incluye a los gallos, las perdices, las codornices y los pavos). Además del cráneo se hallaron dos fragmentos de huesos de una pata. Estos supervivientes tendrían una dieta omnívora, pequeño tamaño y vivirían cerca de la costa. 

Modelo a tamaño real impreso en 3D del fósil del cráneo del Asteriornis. Fotografía de Daniel Field
El pico es ligero y de punta roma. El cráneo es más angosto sobre las cuencas de los ojos, y los huesos que forman la articulación de la mandíbula son muy parecidos al actual patrón del clado galloanserano (que agrupa a los anseriformes y los galliformes). Estos rasgos sitúan a Asteriornis como el mejor precursor de las aves modernas (Neornithes), grupo zoológico que incluye a todas las aves actuales. Las aves pre-neornitas como Archaeopteryx o Ichthyornis, tienen un gran parecido a las aves modernas pero conservan características primitivas como dientes en el pico o garras en las puntas de sus alas.

Reconstrucción en 3D del cráneo de un fósil de Ichthyornis descubierto en Kansas. Fotografía de Daniel Field
El inesperado impacto de un asteroide de 14 km de diámetro resultó clave para que unas pocas aves con una determinada dieta, un tamaño corporal pequeño y hábitos de cría no arbóreos resistieran el embate y ganaran su particular lucha por la existencia. Se convirtieron, sin pretenderlo, en la piedra angular de la evolución posterior de las aves modernas.

José Antonio López Isarría