La Discordancia de Powell y la Explosión Cámbrica

Una discordancia en la República Checa (Lamprus, 2010)

Este post participa en la XII Edición del Carnaval de Biología que organiza Raúl de la Puente (@doctorGENoma) en su "Blog de laboratorio".

Uno de los problemas sin resolver de la paleontología es cómo y por qué los seres vivos comenzaron a construir partes duras: esqueletos, caparazones, dientes, garras... A lo largo de la historia, se han propuesto varias teorías para tratar de explicarlo. La última de ellas, curiosamente, no se basa en el estudio de los fósiles presentes en los estratos geológicos correspondientes a la época de esa aparición, sino por el contrario, en la ausencia de esos estratos en ciertas partes del mundo. Lo que muestra que, a veces, los científicos son capaces de extraer información literalmente de la nada.

En geología, se llama discordancia a una discontinuidad en la disposición de los estratos en el registro geológico. La presencia de una discordancia indica que durante un cierto periodo de tiempo no se han depositado sedimentos (ni rocas de otro tipo, volcánicas por ejemplo), sino que, por el contrario, se ha producido una erosión que ha eliminado parte de los estratos, de manera que existe lo que se llama un hiato, un intervalo de tiempo que no está representado en el registro geológico.

Una de estas discordancias fue descubierta por el geólogo estadounidense John Wesley Powell durante su exploración del Gran Cañón del Colorado, en 1869; en esa zona, los estratos sedimentarios del Cámbrico, con una edad de unos 500 millones de años, yacen directamente sobre rocas ígneas y metamórficas de unos 1.700 millones de años de antigüedad. Precisamente dentro de ese intervalo de más de mil millones de años tuvo lugar la Explosión Cámbrica.

La Explosión Cámbrica es un corto periodo de rápida diversificación de la vida animal que se produjo hace unos 530 millones de años. En unas pocas decenas de millones de años, un instante en términos geológicos, evolucionaron la mayor parte de los grupos de animales, además de los primeros caparazones, los primeros esqueletos y los primeros dientes.

Se han propuesto muchas teorías a lo largo de la historia para tratar de explicar ese repentino impulso en la evolución de los seres vivos. Desde el aumento de la concentración de calcio en los océanos, debido a la actividad volcánica en las dorsales oceánicas, que permitió a los organismos construir esqueletos y caparazones, hasta la evolución de los ojos como detonante de una carrera de armamentos entre depredadores y presas, pasando por el aumento de la complejidad genética de los organismos, que permitió la exploración de un rango mucho mayor de variaciones morfológicas.

La última de estas teorías ha visto la luz el pasado 19 de abril en la revista Nature. Los geólogos Robert Gaines, del Pomona College (California) y Shanan Peters, de la Universidad de Wisconsin–Madison, proponen que la explicación de la Explosión Cámbrica se encuentra en la Discordancia de Powell. Según estos investigadores, durante el Cámbrico Inferior, lo que hoy es Norteamérica se vió inundado repetidamente por mares poco profundos; estos avances y retrocesos de las aguas erosionaron las rocas superficiales y dejaron al descubierto un sustrato más antiguo que, al reaccionar con el aire y el agua, liberó elementos químicos, como calcio, hierro, potasio y silicio, que cambiaron la química de los océanos. En los sedimentos de esa época, depositados en otros lugares, hay una gran proporción de carbonatos, así como glauconita, un mineral rico en hierro, potasio y silicio.

Este aumento de la concentración de diversos elementos químicos en el océano constituyó un reto para los seres vivos, ya que para mantener las concentraciones adecuadas para el correcto funcionamiento de su metabolismo, debían deshacerse del exceso sobrante. Para ello, los seres vivos comenzaron a acumular ese exceso en forma de minerales: fosfato cálcico, carbonato cálcico y dióxido de silicio. Estas acumulaciones de minerales, originalmente meros productos de desecho, fueron aprovechados por la selección natural para construir armas y estructuras de soporte y de protección: los dientes, las garras, los huesos y los caparazones.

"El mineral que desecharon los arquitectos es ahora el mineral angular"