Un nuevo estudio publicado en Nature Communications destaca cómo las drásticas fluctuaciones diarias en los niveles de oxígeno en los océanos podrían haber influido en la evolución de los primeros animales, durante el periodo conocido como la explosión cámbrica, hace aproximadamente 500 millones de años. Este fenómeno se produce en un contexto donde las condiciones ambientales cambiaban de manera extrema entre el día y la noche, creando un entorno desafiante para la vida marina primitiva.
Tradicionalmente, los investigadores han atribuido el aumento de la diversidad animal a cambios a largo plazo en la atmósfera, específicamente a un incremento sostenido en los niveles de oxígeno. Sin embargo, el nuevo enfoque sugiere que las variaciones diarias en la disponibilidad de oxígeno, en entornos marinos poco profundos, pudieron haber generado un estrés significativo en los organismos, impulsando su adaptación y, por ende, su diversificación.
El modelo biogeoquímico y sus hallazgos
El equipo de investigación utilizó un modelo computacional que simula las condiciones del fondo marino iluminado por el sol. Este modelo considera diversos factores como la temperatura, la luz solar y la composición del sedimento, para analizar cómo afectaban a los niveles de oxígeno durante el Cámbrico. Los resultados indican que, en aguas cálidas y poco profundas, los niveles de oxígeno fluctuaban considerablemente entre el día y la noche, lo que generaba un entorno anóxico en horas nocturnas debido al consumo de oxígeno por las algas durante la respiración.
Este ciclo de «feast-and-famine» (fiesta y hambre) en la disponibilidad de oxígeno presentaba un desafío fisiológico intenso para los primeros animales, que debían desarrollar adaptaciones para sobrevivir en condiciones tan extremas. Aquellos que lograban adaptarse a estas fluctuaciones tenían una ventaja competitiva en la búsqueda de nutrientes en estos nuevos hábitats marinos.
Además, la fragmentación del supercontinente Rodinia durante este periodo generó un aumento en la extensión de los entornos marinos poco profundos, donde la luz solar y los nutrientes podían interactuar de manera más eficiente. Esta expansión facilitó la proliferación de especies que habían desarrollado la capacidad de tolerar las condiciones de estrés, lo que a su vez favoreció la competencia por los recursos disponibles.
El estudio también resalta la importancia de la adaptación frente al estrés ambiental como motor de la evolución. Las especies que habitaban estos entornos extremos tendían a desarrollar características especializadas que las hacían más resilientes. Este patrón de evolución, que se observa en organismos actuales que soportan condiciones adversas, sugiere que la capacidad para gestionar el estrés podría haber sido un factor clave en la diversificación de la vida animal durante el periodo cámbrico.
Una de las adaptaciones críticas identificadas es la capacidad de los animales para detectar y responder a las fluctuaciones de oxígeno, mediada por un sistema de control celular conocido como HIF-1α (factor inducible por hipoxia 1). Este mecanismo es esencial en muchos animales modernos para regular procesos como el metabolismo energético y la función celular, lo cual es vital para el mantenimiento de la homeostasis.
La investigación desafía, por lo tanto, las visiones tradicionales que se centraban exclusivamente en los cambios geológicos a gran escala como los principales impulsores de la evolución animal primitiva. En realidad, los desafíos locales que enfrentaban los organismos individuales, tales como la supervivencia ante variaciones diarias entre condiciones oxigenadas y desoxigenadas, pudieron haber tenido un impacto igualmente significativo en la trayectoria evolutiva de la vida en la Tierra.
