Fósil de Grypania spiralis de 1300 millones de años. Foto: Dr. Bruce Runnegar.
La aparición de mayores tamaños en los organismos terrestres se dio principalmente en dos periodos de la historia biológica de la Tierra.
En 3500 millones de años de vida sobre la Tierra se pasó de las bacterias más pequeñas a las secoyas gigantes, los dinosaurios o las ballenas azules. Ahora, varios científicos de diversas instituciones han conseguido documentar cuantitativamente que el aumento en el tamaño máximo de los organismos no ha sido gradual, sino que se ha dado en dos estallidos ligados a la evolución geológica del planeta.
Para buscar los organismos más grandes en cada momento de la historia biológica estos investigadores analizaron desde los fósiles más antiguos conocidos, y todavía controvertidos, de hace 3500 millones de años hasta las plantas y animales actuales. La idea era ver si se podía reconstruir cómo el tamaño máximo de los organismos en términos de biovolumen aumentaba en el tiempo.
El tamaño es una característica fundamental de los organismos y un parámetro importante a la hora de estudiar la ecología, evolución y comportamiento de los seres vivos. Antes de este estudio la comprensión de cómo el tamaño máximo corporal de los organismos cambiaba en el tiempo se basaba en un trabajo seminal que J. T. Bonner hizo hace 40 años. Pero la curva de Bonner no fue nunca contrasta frente a datos empíricos ni presentada en un contexto taxonómico y temporal rigurosos.
La idea tradicional es que el tamaño de los seres vivos aumentaba según éstos se hacían más complejos, pero en muchos casos se desconocía cómo cambiaba el tamaño en el tiempo de vida de la mayor parte de los grupos de organismos.
Para realizar bien el estudio y de una manera rigurosa y cuantitativa estos investigadores analizaron cuidadosamente los datos disponible en la literatura científica procedentes del registro fósil. Lo interesante de centrarse en grandes fósiles es que la gente suele fijarse más en ellos que en otros y hay más datos científicos disponibles sobre ellos.
Pudieron observar que aparecía un patrón específico: casi todos los aumentos en tamaño ocurrieron en dos intervalo temporales distintos, y esos intervalos siguieron a los dos mayores eventos de oxigenación planetaria.
Es particularmente importante el saber que los episodios de aumento de tamaño estaban correlacionados con el aumento del oxígeno atmosférico. La historia de la concentración de este gas en la atmósfera ha sido un área de investigación activa en las últimas décadas, experimentando recientemente bastante atención y refinamiento. No fue, al parecer, difícil ver la conexión.
Cada uno de estos pasos se correlaciona con innovaciones en la complejidad de los seres vivos. El primero con la aparición de las células eucariotas y el segundo con la vida pluricelular.
Durante los primeros 1500 millones de años de la vida (registrada en el registro fósil) sólo había vida bacteriana, y por tanto el tamaño de los organismos no cambió durante ese tiempo. Pero algunas de ellas habían inventado ya la fotosíntesis y desprendían oxígeno. Fue hace entre 2700 y 2400 millones de años cuando estas cianobacterias hicieron su aparición, realizando la fotosíntesis y excretando oxígeno por primera vez. Aunque su acumulación en la atmósfera no fue sencilla y fueron necesarios diversos procesos geológicos para conseguir su liberación. El oxígeno puede reaccionar con los residuos orgánicos o con minerales de la corteza terrestre, dejando de estar disponible para la respiración.
Una vez hubo oxígeno libre atmosférico en cantidad suficiente fue posible la aparición de estructuras celulares y procesos biológicos más complejos. Así, algunos seres consiguieron encerrar su material genético en un núcleo e incorporar orgánulos especializados como las mitocondrias (en donde se genera energía gracias al oxígeno) o los cloroplastos. Fue entonces cuando las células eucariotas aparecieron por primera vez. Esto sucedió hace unos 1600 millones de años.
La razón por la que sucedió esto parece residir en que las células eucariotas necesitan oxígeno para poder realizar su metabolismo. De este modo, aunque se hagan con materia orgánica necesitan oxígeno para oxidarla y producir energía. Además, el oxígeno podría haber mediado en otros procesos bioquímicos.
Los seres eucariotas de esa época eran unicelulares, pero en 200 millones de años pasaron de ser seres microscópicos a organismos del tamaño de una moneda pequeña. La nueva riqueza estructural de los eucariotas les permitió crecer en tamaño.
Los seres unicelulares fueron los únicos habitantes de este planeta durante miles de millones de años, hasta hace unos 600 millones de años, cuando se produjo la aparición de los primeros seres pluricelulares que más tarde derivó en la explosión del Cámbrico, justo cuando los niveles de oxígeno libre atmosférico subieron de nuevo, alcanzando un 10% de la concentración vigente.
Aunque hay varias teorías que tratan de explicar por qué aumentaron los niveles de oxígeno en esta época, todavía hoy no está del todo claro. Se cree que detrás hubo una interacción entre la geología y la vida.
Muchos científicos argumentan que este segundo aumento del oxígeno libre fue un prerrequisito esencial para la evolución de la vida compleja y la aparición de seres pluricelulares. Una vez se alcanzó esta complejidad la limitación en tamaño impuesta por organismos compuestos de una sola célula desapareció y los organismos empezaron a crecer. Se pasó rápidamente de seres del tamaño de una pequeña moneda a los cefalópodos del Ordovícico (periodo comprendido entre hace 488 y 444 millones de años) de varios metros de longitud, los seres más grandes de esa época. Cefalópodos que incluso rivalizaron en tamaño con los dinosaurios más tarde.
Pese a que los dinosaurios siempre capturaron nuestra imaginación debido a su tamaño, los animales marinos y las plantas vasculares alcanzaron también tamaños espectaculares, superando a los dinosaurios. Hoy en día la ballena azul y las secoyas son los seres más grandes (dejando a un lado las colonias clónicas de árboles y de hongos).
Desde los primeros organismos a los actuales el aumento de tamaño se ha dado en 16 órdenes de magnitud. Pero el aumento de tamaño más significativo se dio en dos intervalos que sólo ocupan un 20% de la historia total de la vida sobre este planeta.
¿Es posible otro salto en tamaño? Estos investigadores han especulado al respecto. El siguiente nivel de organización serían estructuras como las de los insectos sociales, es decir un conjunto de seres eucariotas multicelulares funcionando como una organización. Algo como una colonia de termitas o las sociedades humanas serían el próximo nivel de organización, según los investigadores.
Pero si nos fijamos en que las sociedades humanas ya consumimos una gran proporción de la producción bruta primaria del planeta, no parece que haya ya espacio para otras especies que lleguen al siguiente nivel de organización y alcancen un mayor tamaño. En este punto, especula Jonathan L. Payne de Stanford University, estaríamos dirigiéndonos hacia el límite máximo impuesto por el tamaño del planeta.
http://www.pnas.org/content/106/1/24.full?sid=c5113258-bd06-40c6-b449-b6e625a56631
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