Las extinciones cierran muchas puertas y abren pocas

Un nuevo estudio desmiente la idea de que tras una gran extinción queda mucho “espacio libre” que puede ser llenado por nuevas especies

Los dinosaurios desaparecieron hace 66 millones de años. El mundo se recuperó, pero durante diez millones de años la mayoría de los ecosistemas fueron poco diversos y sus habitantes eran de pequeño tamaño, los descendientes directos de los supervivientes de la catástrofe. Sólo después de ese tiempo, con la llegada del Máximo Térmico del límite Paleoceno-Eoceno, algunos grupos lograron romper el bloqueo y diversificarse.
Los dinosaurios desaparecieron hace 66 millones de años. El mundo se recuperó, pero durante diez millones de años la mayoría de los ecosistemas fueron poco diversos y sus habitantes eran de pequeño tamaño, los descendientes directos de los supervivientes de la catástrofe. Sólo después de ese tiempo, con la llegada del Máximo Térmico del límite Paleoceno-Eoceno, algunos grupos lograron romper el bloqueo y diversificarse.David Monniaux

La vida en la Tierra no es estática. Nuevas especies aparecen y otras desaparecen continuamente, en una sucesión que responde a los cambios en el entorno o a la “invención” de nuevas habilidades biológicas, que hacen que algunos grupos ganen terreno y otros dejen de ser competitivos. Pero esta sucesión, que es más o menos gradual, a veces se ve perturbada por acontecimientos especiales: muchas nuevas especies aparecen de repente, o muchas mueren en un corto espacio de tiempo. Llamamos a las primeras radiaciones masivas, y a las segundas, extinciones masivas. Una pregunta clásica en paleontología es si unas y otras pueden estar relacionadas, y especialmente si las grandes mortandades pueden luego dar lugar a un florecimiento de la vida: ¿sirven las extinciones masivas para “fertilizar” el nacimiento de nuevas especies?

La lógica tras esta idea es que cuando desaparecen muchas especies quedan “huecos” en los ecosistemas, espacios vacíos que permiten a los supervivientes evolucionar rápidamente y producir nuevas especies que rellenan esos huecos. Ahora, una investigación publicada en la revista Nature da argumentos para pensar que esa idea es errónea.

Este trabajo utiliza una inteligencia artificial para analizar el registro fósil completo de los últimos 600 millones de años, compuesto de más de 170.000 especies de plantas, animales y protistas, y más de 1.200.000 conjuntos de fósiles. El objetivo de la inteligencia artificial es agrupar estas especies según su proximidad en el tiempo: divide la historia en intervalos de un millón de años y determina cuántas especies vivían en la Tierra en cada intervalo. Con esta información el programa puede identificar las grandes extinciones y radiaciones de la historia de la vida: en una extinción el número de especies coexistentes bajará de repente; en una radiación, aumentará en muy poco tiempo.

Extinciones y radiaciones

De esta forma, esta inteligencia artificial ha producido un listado de todos los eventos de extinción y radiación, grandes y pequeños, que han quedado en el registro fósil. La mayoría son bien conocidos: aparecen las Cinco Grandes, cinco extinciones masivas que se han considerado clásicamente como las más importantes, y también los eventos de radiación más famosos. Entre las primeras están la extinción del Cretácico-Paleogeno, la que acabó con los dinosaurios (excepto las aves), y la extinción del Pérmico, la más severa de la que tenemos noticia. Entre los segundos está la Explosión del Cámbrico, en la que aparecieron casi todos los grupos de animales que existen en la actualidad, y la radiación del Carbonífero, asociada a la colonización de los continentes.

Pero este estudio también permite hacer algo más fino y más interesante: como utiliza un criterio único para identificar las extinciones y radiaciones nos permite compararlas de forma consistente. Al llevar la cuenta del número de especies que coexisten en cada momento podemos, por ejemplo, calcular qué porcentaje de especies desaparecieron en cada extinción, o qué porcentaje aportó cada radiación. Esto nos permite elaborar una especie de “ránking”, un listado de los eventos puntuales que más han alterado la vida en los últimos 600 millones de años. Los autores incluyen en este ránking sólo los eventos más extremos, y eso nos deja con quince radiaciones, doce extinciones y dos curiosos eventos mixtos, en los que, a la vez, se perdieron muchas especies y aparecieron otras tantas.

Los 29 eventos con más impacto en la vida en la Tierra, según el artículo de Hoyal Cuthill et al. El listado detalla 15 radiaciones, 12 extinciones y dos eventos mixtos. Las radiaciones están ordenadas según el porcentaje de especies que aparecieron durante el evento, y las extinciones según el porcentaje de especies que desaparecieron. Para cada evento se da la antigüedad (en millones de años), un identificador de la época, el porcentaje de especies perdidas y el porcentaje de especies ganadas. Es notable que en todos los eventos aparecen y desaparecen especies. Los dos eventos mixtos, en los que ambos números están muy equilibrados, son muy antiguos, de antes de que la vida colonizase la tierra firme.
Los 29 eventos con más impacto en la vida en la Tierra, según el artículo de Hoyal Cuthill et al. El listado detalla 15 radiaciones, 12 extinciones y dos eventos mixtos. Las radiaciones están ordenadas según el porcentaje de especies que aparecieron durante el evento, y las extinciones según el porcentaje de especies que desaparecieron. Para cada evento se da la antigüedad (en millones de años), un identificador de la época, el porcentaje de especies perdidas y el porcentaje de especies ganadas. Es notable que en todos los eventos aparecen y desaparecen especies. Los dos eventos mixtos, en los que ambos números están muy equilibrados, son muy antiguos, de antes de que la vida colonizase la tierra firme.Jennifer Hoyal Cuthill et al. (Nature)

Varias cosas llaman la atención en este ránking. En primer lugar el gran número de radiaciones, que son bien conocidas por los paleontólogos pero mucho menos para el gran público. En segundo lugar, que las “Cinco Grandes”... no aparecen en los primeros cinco puestos. La extinción del Pérmico sí, ésa desde luego, pero dos de ellas, la del Triásico y la del Devónico, aparecen ciertamente abajo en la lista. Esto tampoco será una sorpresa para los paleontólogos, que saben que la severidad de una extinción depende muchísimo de cómo la midamos. Tradicionalmente se ha preferido el registro de invertebrados marinos, que es más continuo y bien conocido, mientras que en este nuevo artículo se utilizan todas las especies disponibles. Además, también se suele preferir medir la extinción de familias, no de especies individuales, porque las especies pueden aparecer y desaparecer más fácilmente que las familias. En cualquier caso, quedémonos con que este ránking es interesante e informativo pero no es, ni mucho menos, el criterio definitivo.

El día después de la extinción

Pero la aportación más interesante de este trabajo no son estos listados, que, como decimos, son más o menos conocidos y más o menos discutibles. Lo interesante es que, al cuantificar el número de especies ganadas y perdidas, nos permite ponderar esta idea de que los nichos que quedan vacantes en una extinción son rellenados después con nuevas especies. En este sentido, lo primero que vemos es algo que también se conocía: que las grandes extinciones y radiaciones aparecen bastante dispersas en el tiempo y, a primera vista, con poca relación entre ellas. Vemos parejas de extinciones que ocurren una detrás de la otra sin ninguna radiación en sus cercanías. Vemos radiaciones solitarias que están separadas por decenas de millones de años de la extinción más cercana. Los datos no sugieren una relación fuerte entre la desaparición de especies y la aparición de otras nuevas: extinciones severas no van seguidas de grandes radiaciones.

Este diagrama representa la sucesión de extinciones (líneas rojas) y radiaciones (líneas azules) en función del tiempo (eje horizontal). A la izquierda aparecen también dos líneas de color magenta, que representan los dos eventos mixtos. En la parte superior están indicados las eras y los periodos geológicos en los que dividimos la línea temporal. El coloreado de fondo representa la longevidad de las diferentes especies, de forma que cuando un píxel se vuelve de color amarillo verdoso es porque una especie ha aparecido en esa época (leída en el eje horizontal). Si seguimos la línea horizontal de ese píxel, la especie sigue viva mientras el color siga siendo amarillo o verde. Observamos que la mayoría de las especies tienen una vida de alrededor de 20 millones de años, pero algunas épocas, como el Carbonífero y el Cretácico, la duración de las especies es mayor. También observamos que en la parte central del diagrama, alrededor de hace 250 millones de años, se produce un corte abrupto en la gran mayoría de las líneas: es la extinción del Pérmico, con diferencia la más visible en este diagrama.
Este diagrama representa la sucesión de extinciones (líneas rojas) y radiaciones (líneas azules) en función del tiempo (eje horizontal). A la izquierda aparecen también dos líneas de color magenta, que representan los dos eventos mixtos. En la parte superior están indicados las eras y los periodos geológicos en los que dividimos la línea temporal. El coloreado de fondo representa la longevidad de las diferentes especies, de forma que cuando un píxel se vuelve de color amarillo verdoso es porque una especie ha aparecido en esa época (leída en el eje horizontal). Si seguimos la línea horizontal de ese píxel, la especie sigue viva mientras el color siga siendo amarillo o verde. Observamos que la mayoría de las especies tienen una vida de alrededor de 20 millones de años, pero algunas épocas, como el Carbonífero y el Cretácico, la duración de las especies es mayor. También observamos que en la parte central del diagrama, alrededor de hace 250 millones de años, se produce un corte abrupto en la gran mayoría de las líneas: es la extinción del Pérmico, con diferencia la más visible en este diagrama.Jennifer Hoyal Cuthill et al. (Nature)

Podríamos pensar que quizá las especies mueren rápidamente y se recuperan de forma mucho más lenta, pero los datos no parecen reflejar eso, o al menos no de una manera evidente. Lo que se ve es que el número de especies que se pierden en una gran extinción y las que aparecen después, incluso decenas de millones de años después, no parecen estar relacionados. Es más, en varias ocasiones se observa que las especies “aparecen de la nada”, como en la radiación del Carbonífero, en la que el 70% de las especies irrumpe en un lapso muy breve, de algunos centenares de miles de años.

Todo esto sugiere que la idea de que las especies “llenan los huecos” que quedan en los ecosistemas no es correcta. Más bien parece que las extinciones destruyen esos huecos y no permiten que otras especies los ocupen. Y al contrario: las radiaciones crean huecos nuevos, que son rápidamente ocupados por nuevas especies. Esto sugiere que la mayoría de las extinciones masivas producen cambios irreversibles en los ecosistemas que hacen imposible su recuperación, lo cual encaja, por ejemplo, con el escenario de un meteorito arrasando un continente entero. Si esto es cierto, en las radiaciones ocurriría lo contrario: una innovación evolutiva abriría puertas a la vida que antes estaban cerradas. La radiación del Carbonífero sería un ejemplo paradigmático, en el que la aparición de los primeros bosques húmedos crearía un entorno apropiado para que muchos animales se adaptaran a la vida terrestre.

El precio de la innovación

Otro dato que se puede obtener con un análisis de este tipo es la “vida media” de las especies en cada época. Para una especie determinada podemos preguntarnos durante cuánto tiempo coexiste con otras, y eso nos dirá cuánto tiempo pasó entre su aparición y su extinción. Para una época nos podemos hacer una pregunta relacionada: las especies que aparecieron en este periodo de tiempo ¿cuánto duraron, de media?

La respuesta es muy interesante: durante los últimos 600 millones de años las especies han sobrevivido, de media, durante 20 millones de años. Pero esos números han sido muy diferentes a lo largo del tiempo: durante el Carbonífero y a mediados del Cretácico la media estaba más cerca de los 40 millones de años, mientras que a principios del Triásico apenas llegaba a 5 millones de años. Los primeros fueron periodos muy estables en los que las especies sobrevivían mucho tiempo sin grandes cambios; el segundo es el momento inmediatamente posterior a la extinción del Pérmico, en el que los ecosistemas estaban, previsiblemente, cambiando rápidamente.

Este gráfico representa la evolución de la vida media de las especies en los últimos 600 millones de años. El promedio a lo largo de todo este periodo, que está en unos 20 millones de años, está marcado con una línea horizontal discontinua. Las líneas verticales rojas representan extinciones masivas, y las azules radiaciones masivas. Observamos que casi invariablemente tanto las extinciones como las radiaciones tienen el efecto de disminuir la vida media de las especies durante varios millones de años. En ausencia de grandes eventos de radiación o extinción la vida media tiende a aumentar de forma continua.
Este gráfico representa la evolución de la vida media de las especies en los últimos 600 millones de años. El promedio a lo largo de todo este periodo, que está en unos 20 millones de años, está marcado con una línea horizontal discontinua. Las líneas verticales rojas representan extinciones masivas, y las azules radiaciones masivas. Observamos que casi invariablemente tanto las extinciones como las radiaciones tienen el efecto de disminuir la vida media de las especies durante varios millones de años. En ausencia de grandes eventos de radiación o extinción la vida media tiende a aumentar de forma continua.Jennifer Hoyal Cuthill et al. (Nature)

Efectivamente, lo que vemos es que después de las grandes extinciones los tiempos de vida media de las especies disminuyen, a veces desplomándose hasta valores muy bajos. Era de esperar, sobre todo si identificamos las extinciones con crisis severas en los ecosistemas que hacen que éstos sean cambiantes e inestables. Pero lo más interesante es que observamos lo mismo con las radiaciones. Después de una gran radiación vuelve a ocurrir que las especies son efímeras, mucho menos duraderas que las que había antes. Esto refuerza la idea de que las grandes radiaciones no son una “vuelta a la normalidad” en los ecosistemas, sino un terremoto por derecho propio, una crisis que cambia las reglas del juego y que tiene como consecuencia que aparezcan muchas especies nuevas, pero más efímeras.

Estamos todavía, pues, tratando de entender las verdaderas implicaciones de los grandes cambios ecológicos en nuestro planeta, tanto los que tradicionalmente hemos considerado “negativos” ‒las extinciones‒ como los que vemos mucho más positivamente ‒ las radiaciones. Trabajos como éste apuntan a que se trata de fenómenos complejos relacionados con cambios en los ecosistemas, pero sin duda hará falta que otros equipos pongan a prueba estas ideas con eventos concretos que sean bien conocidos. Éste es un paso más en el camino de entender la lógica de la aparición y desaparición de especies.

QUE NO TE LA CUELEN

  • Cuando hablamos de “extinciones” y “radiaciones” lo hacemos siempre basándonos en un registro fósil que es incompleto, y somos conscientes de ello. Una extinción, por ejemplo, que afecte sobre todo a los continentes, donde los fósiles se preservan con más dificultad, puede ser más difícil de identificar que una que afecte a los ecosistemas marinos. Por eso es fundamental conocer la época que se está analizando y cuáles son las especies más fiables para estudiarla.
  • El estudio del que hablamos en este artículo analiza principalmente los grandes eventos de extinción y radiación, y deja fuera eventos más pequeños y procesos lentos que pueden no ser evidentes a primera vista. Sin duda en el futuro otros análisis similares habrán de incorporar estos otros elementos, que podrían confirmar o matizar las afirmaciones de este trabajo.

REFERENCIAS