Paleontología

Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] La paleontología es el estudio de la historia de la vida registrada por los restos fósiles. La paleontología investiga la vida del pasado a través del análisis de los fósiles conservados y sus huellas. El término fósil, del latín “fossilis” (cavar; desenterrar), se refería originalmente a una variedad de objetos extraídos de la Tierra, algunos de los cuales se creía que eran sustancias sobrenaturales imbuidas de poderes místicos. Sin embargo, en un contexto moderno, los fósiles pueden definirse como restos reconocibles o rastros de actividad de la vida prehistórica. Esta amplia definición abarca una gran variedad de restos antiguos, pero excluye específicamente las estructuras inorgánicas mineralizadas, incluso las que se asemejan espuriamente a formas de vida (por ejemplo, los patrones dendríticos de cristales de manganeso: dendritas), a veces denominados pseudofósiles (falsos fósiles). Véase también: Fósil; Índice fósil; Restos fósiles

La definición de los fósiles contiene varios calificativos. Por ejemplo, los fósiles deben estar ligados de forma reconocible a organismos que vivieron en algún momento, excluyendo la materia orgánica amorfa como el carbón y el petróleo, aunque ciertamente se derivan de los productos de los organismos y a veces se denominan “combustibles fósiles”. La definición también abarca dos amplias categorías de fósiles:

• restos que son principalmente partes duras del esqueleto (fósiles corporales) y
• rastros de actividad que son evidencia del comportamiento de los organismos vivos (fósiles traza).

Estos últimos pueden interpretarse en sentido amplio para incluir huellas, rastros, madrigueras, perforaciones, marcas de mordeduras y roeduras, restos fecales (coprolitos) y piedras de molleja (gastrolitos) pulidas en la actividad digestiva de los dinosaurios. Además, algunos organismos, especialmente bacterias, arqueas, algas y plantas vasculares, producen moléculas orgánicas distintivas y únicas, cuyos restos degradados pueden extraerse de los sedimentos y aislarse; estos biomarcadores forman un tipo de fósil químico. Véase también: Paleobioquímica

El término prehistórico es también una parte clave de la definición de los fósiles. Los restos de animales y plantas recientes no se consideran fósiles simplemente porque no son lo suficientemente antiguos. Los paleontólogos suelen utilizar, como definición arbitraria de “prehistórico”, el final aproximado del último avance glacial, unos 10.000 años antes del presente.Entre las Líneas En algunos casos, los restos de organismos antiguos que tienen algo menos de 10.000 años se denominan “subfósiles”.Entre las Líneas En particular, los artefactos fabricados por las personas no se denominan fósiles; en cambio, estos artefactos constituyen los datos de la ciencia afín de la arqueología, el estudio de las civilizaciones humanas. Véase también: Arqueología

El registro fósil incluye, pues, una clase muy diversa de objetos que van desde moldes de bacterias microscópicas en rocas de más de 3 × 109 años de antigüedad hasta huesos inalterados de humanos fósiles en lechos de grava de la era glacial formados hace sólo unos pocos miles de años. La calidad de la conservación varía desde la aparición ocasional de partes blandas (piel y plumas, por ejemplo) hasta impresiones apenas descifrables hechas por conchas en barro blando que luego se endurecieron en la roca. Los fósiles más comunes son las partes duras de varios grupos de animales. Por lo tanto, el registro fósil no es un relato exacto del espectro completo de la vida antigua, sino que está sesgado al representar en exceso aquellas formas con conchas o esqueletos. Los gusanos fosilizados son extremadamente raros, pero no es válido hacer la suposición de que los gusanos eran menos comunes en el pasado geológico de lo que son ahora.

Aplicaciones de la paleontología

La paleontología se encuentra en la frontera entre dos disciplinas: la biología y la geología. El campo de la paleontología se ha subdividido de varias maneras. Por ejemplo, se puede distinguir entre paleozoología (paleontología de invertebrados y vertebrados) y paleobotánica (estudio de plantas y algas fósiles). La micropaleontología se ocupa de aquellos fósiles que deben ser estudiados con microscopios, incluidos los microscopios de luz compuestos y los electrónicos de barrido. Este campo reúne una serie muy variada de grupos fósiles, entre los que se encuentran protistas con concha, como los radiolarios y los foraminíferos, diminutos esqueletos de diatomeas planctónicas y cocolitos (estos dos últimos denominados a veces nannofósiles en reconocimiento de su tamaño extremadamente pequeño), así como conodontos (fósiles con dientes diminutos que formaban parte de los aparatos de alimentación de los primeros cordados similares a las anguilas). Debido a su diminuto tamaño y a su gran abundancia en muestras pequeñas, los microfósiles han sido tradicionalmente los fósiles más valiosos desde el punto de vista económico; de hecho, muchos micropaleontólogos han sido contratados por empresas petroleras para ayudar a identificar determinados niveles estratigráficos, incluidos los que contienen petróleo. La mayoría de los paleontólogos de invertebrados trabajan en departamentos de geología, donde participan en una amplia gama de estudios estratigráficos, paleobiológicos y paleoambientales. Por el contrario, muchos paleontólogos de vertebrados están aliados con departamentos de biología o medicina debido a sus estudios de anatomía y evolución del esqueleto de los vertebrados. Los paleobotánicos son tradicionalmente anatomistas de plantas, empleados en departamentos de botánica. La palinología implica el estudio de microfósiles de paredes orgánicas, como el polen y las esporas, pero también incluye enigmáticos microfósiles marinos como los acritarcos (quistes de algas en reposo de afinidades inciertas) y los quitinozoos (posibles cápsulas de huevos de organismos paleozoicos). Sin embargo, gran parte de la paleontología moderna desafía la categorización simple y se clasifica más comúnmente a lo largo de las líneas que reflejan la aplicación de los datos fósiles en varias disciplinas; éstas incluyen la taxonomía/sistemática, los estudios evolutivos, la bioestratigrafía, la tafonomía, la icnología (el estudio de los fósiles traza), y los estudios paleoecológicos/paleoambientales. Véase también: Biología; Geología; Micropaleontología; Paleobotánica; Palinología

Sistemática y taxonomía

La clasificación de las especies fósiles en una agrupación jerárquica de taxones suele basarse en las similitudes de los caracteres morfológicos. Se han descrito muchos miles de especies fósiles y cada año se descubren y describen cientos más; se ha calculado que el registro fósil conocido comprende sólo entre el 1 y el 5% del número total de organismos fácilmente conservables que alguna vez vivieron en la Tierra. Más allá de la muy necesaria, aunque mundana, descripción, ilustración y denominación de nuevas especies, se encuentra el ejercicio más difícil de ordenar estas especies en una clasificación que refleje las relaciones evolutivas o la filogenia. Los paleontólogos han utilizado varios enfoques de clasificación. Las clasificaciones tradicionales y la mayoría de las actuales utilizan una clasificación linneana modificada, una jerarquía de categorías anidadas que comienza con la especie, definida cualitativamente sobre la base de las similitudes generales de la morfología del cuerpo (o del esqueleto). A su vez, las especies se agrupan en grupos afines, géneros; los géneros en familias; las familias en órdenes; los órdenes en clases; las clases en filos; y los filos en reinos. Además, la cladística o sistemática filogenética intenta agrupar los taxones en árboles dicotómicos basados en la posesión compartida de características únicas. Estas clasificaciones tienen en cuenta una serie de caracteres para llegar a los árboles más parsimoniosos o sencillos de relaciones entre los taxones y sus taxones hermanos. Véase también: Taxonomía numérica; Filogenia; Especiación; Sistemática; Taxonomía

Paleontología evolutiva

Cada vez más, los paleontólogos sistemáticos están interconectando sus estudios de filogenia basados en la morfología de los organismos antiguos con técnicas complementarias, basadas en la bioquímica de los organismos vivos. Por ejemplo, los biólogos llevan mucho tiempo examinando el desarrollo temprano de los organismos o la embriología en busca de pistas sobre las relaciones profundas entre grupos de animales. Los biólogos han desarrollado técnicas para determinar las relaciones entre varios taxones vivos basándose en las similitudes de partes de su ADN o de moléculas complejas (por ejemplo, proteínas y hemoglobina). Las mediciones de la distancia molecular entre dos especies vivas cualquiera pueden dar una idea de su grado de parentesco, independientemente de su forma externa o morfología. Gracias a estas técnicas, junto con la cladística, los paleobiólogos y los biólogos moleculares han llegado a algunas interpretaciones radicales del árbol de la vida. Además, los biólogos moleculares han encontrado pruebas de que los pares de bases de algunas cadenas de ADN sufren mutaciones de forma estocástica, algo parecido a la desintegración radiactiva. Sobre esta base, postulan que los cambios en la estructura del ADN se producen de una manera regular, como un reloj, gobernada por el tiempo. Si es así, la cantidad total de diferencia entre el ADN de dos especies u otros taxones relacionados puede utilizarse para calcular el tiempo transcurrido desde que ambos taxones divergieron de un ancestro común. Así, esta técnica de reloj molecular proporciona un método, independiente de la paleontología, para determinar el momento de la ramificación evolutiva.

Bioestratigrafía

Una de las principales tareas de cualquier ciencia histórica, como la geología, es ordenar los acontecimientos en una secuencia temporal y describirlos de la forma más completa posible. Podría decirse que el campo más aplicado de la paleontología y su vinculación tradicional con la geología es el de la bioestratigrafía. Este campo emplea un principio establecido a principios del siglo XIX por el ingeniero británico William Smith: el principio de la “sucesión faunística y floral”, es decir, conjuntos de especies fósiles particulares y únicas que son típicas de intervalos de tiempo sucesivos. La geología, el estudio de la historia de la Tierra, no se convirtió en una ciencia moderna hasta el siglo XIX, cuando se estableció una escala de tiempo mundial basada en los fósiles; la historia de la Tierra no pudo descifrarse hasta que los acontecimientos que ocurrieron en diferentes lugares se relacionaron entre sí por su posición en una secuencia temporal estándar. Véase también: Escala de tiempo geológico

Debido a la evolución, no hay recurrencia de especies en las rocas más tardías; por lo tanto, los fósiles proporcionan una flecha de tiempo y son marcadores inequívocos de incrementos de tiempo relativo conocidos como biozonas. Ciertos fósiles son más útiles que otros en este sentido, y constituyen guías bioestratigráficas o fósiles índice; éstos incluyen grupos abundantes, geográficamente extendidos, tolerantes al medio ambiente y de rápida evolución. Aunque pocos tipos de organismos comparten todos estos rasgos, ciertos grupos, como los organismos planctónicos y de nado libre (por ejemplo, algunos foraminíferos, graptolitos, ammonoides y conodontes), cumplen la mayoría de los criterios y se encuentran entre los fósiles zonales más utilizados. Los principales procedimientos de la bioestratigrafía consisten en establecer los rangos de las especies y utilizar estos fósiles índice para correlacionar rocas de edad similar en diferentes lugares.Entre las Líneas En algunos casos, la precisión de la correlación puede mejorarse utilizando rangos superpuestos de varias especies, o conjuntos de fósiles. Las correlaciones también pueden mejorarse mediante los métodos denominados de correlación gráfica, en los que se comparan la primera y la última aparición de varias especies en dos o más secciones. Véase también: Estratigrafía

Tafonomía

El campo de la tafonomía se ocupa de los procesos de conservación de los fósiles tanto antes del enterramiento (bioestratinomía) como después del mismo (diagénesis fósil). Los paleontólogos que realizan estudios de tafonomía pueden estudiar las tasas y procesos de descomposición, desarticulación, rotura, abrasión y desintegración de los organismos y la compactación y mineralización de sus restos. Los objetivos de la tafonomía son dobles.Entre las Líneas En primer lugar, mediante el estudio de los procesos que afectan a los conjuntos fósiles potenciales en tiempos modernos, es posible reconocer el alcance de los sesgos del registro fósil en diferentes entornos.Entre las Líneas En segundo lugar, los fósiles, como partículas sedimentarias, proporcionan pistas muy importantes sobre muchos procesos físicos y químicos en entornos antiguos. Por ejemplo, los entornos de aguas poco profundas y de alta energía producen restos óseos muy fragmentados y abrasivos, mientras que los fondos fangosos de zonas de aguas más profundas pueden conservar delicadas conchas y cangrejos o erizos de mar articulados. Véase también: Tafonomía

Icnología

El ámbito de la icnología se ocupa de los restos fósiles y de su interpretación. Este campo (junto con la tafonomía) se relaciona estrechamente con la sedimentología porque la mayoría de los fósiles traza son, en cierto sentido, literalmente una parte de los sedimentos o de las estructuras orgánicas sedimentarias. Los fósiles traza han demostrado ser muy útiles como indicadores de los ambientes deposicionales. El tamaño, la profundidad y la diversidad de las trazas pueden indicar el nivel de oxígeno en las aguas del fondo marino; el grado de deformación o la nitidez de las madrigueras es un indicador de la firmeza del sedimento y del grado de compactación; y los conjuntos de fósiles traza distintivos pueden proporcionar un indicador de la profundidad del agua. Además, por supuesto, las trazas proporcionan un registro directo del comportamiento de los organismos antiguos y pueden ser útiles para identificar patrones de locomoción, alimentación en el sedimento e incluso relaciones depredador-presa. Véase también: Sedimentología

Paleoecología y análisis paleoambiental

La paleoecología es la ecología de los organismos antiguos, es decir, sus modos de vida y sus interacciones con el medio físico y biótico. Los modos de vida de los organismos antiguos se reconstruyen a partir de:

• la información biológica de análogos vivos estrechamente relacionados,
• la morfología funcional (función de las partes del esqueleto inferida a partir de estudios detallados de su forma) de los propios fósiles, y
• la asociación con sedimentos u otros fósiles, que proporcionan información ambiental.

Los entornos se reconstruyen utilizando múltiples fuentes de datos de las rocas sedimentarias, incluidos los propios sedimentos (tamaño del grano, textura y color) y las estructuras sedimentarias (por ejemplo, grietas en el lodo y marcas de ondulación).Entre las Líneas En algunos casos, sobre todo cuando se trata de fósiles relativamente recientes, el conocimiento de las tolerancias ambientales de las especies modernas puede utilizarse para inferir los entornos de las mismas especies fósiles o de otras muy relacionadas. Otras aplicaciones menos directas de los datos de los fósiles pueden ser muy útiles para inferir parámetros ambientales antiguos. Por ejemplo, las formas de los esqueletos de coral suelen reflejar la energía del entorno en el que crecieron. Véase también: Paleoecología

Paleoclimatología

Los fósiles proporcionan pistas muy significativas sobre los climas antiguos. La presencia de anillos de crecimiento en los bosques antiguos, por ejemplo, proporciona pruebas de la estacionalidad, y las formas de las hojas de los árboles resultan ser un indicador sensible de la temperatura: las hojas con márgenes lisos son típicas de climas más cálidos, mientras que las que tienen márgenes irregulares o dentados tipifican temperaturas más frías. La proporción de los dos tipos de hojas puede utilizarse para predecir las antiguas temperaturas medias anuales con una precisión de 1°C. Del mismo modo, las direcciones de enrollamiento (izquierda frente a derecha) de algunos foraminíferos planctónicos (protozoos con caparazón) dependen de la temperatura (más enrollamiento a la izquierda en temperaturas más frías) y la relación izquierda-derecha puede utilizarse para predecir las temperaturas con precisión, al menos durante los últimos millones de años.

Además, la geoquímica de los esqueletos fósiles puede codificar información sobre las paleotemperaturas. Por ejemplo, las relaciones isotópicas de oxígeno (18O/16O) del carbonato de calcio (calcita o aragonito) de las conchas marinas normales dependen de la temperatura a la que fueron segregadas. Así, la relación 18O/16O puede utilizarse indirectamente para reconstruir la temperatura del agua de la que fueron secretadas. Véase también: Paleoclimatología

Paleogeografía

Los fósiles son guías indispensables para determinar la posición de los continentes y los mares en épocas anteriores. Los organismos aislados por barreras (como las cuencas oceánicas profundas) evolucionan, aunque en algunos casos con una evolución paralela a los de otras zonas, dando lugar a provincias geográficamente distintas. La historia de los cambios en los conjuntos fósiles proporciona pruebas del desarrollo y la ruptura de las barreras. La formación del istmo de Panamá puede datarse, por ejemplo, estudiando la distribución de los fósiles marinos y terrestres. Antes de que América del Norte y América del Sur estuvieran conectadas por este puente de tierra, las faunas marinas del Atlántico y del Pacífico eran muy similares, pero los mamíferos de los dos continentes eran completamente diferentes. Sin embargo, en las rocas sudamericanas depositadas tras la formación del istmo, hay fósiles de mamíferos norteamericanos, que habían migrado por la tierra recién formada. Asimismo, las faunas marinas del Atlántico y del Pacífico, aisladas entre sí por el surgimiento del Istmo, comenzaron a evolucionar en direcciones diferentes; esta diferencia creciente puede rastrearse en los fósiles de rocas sucesivamente más jóvenes. Los fósiles también proporcionan pruebas de que se produjo una deriva continental. Si América del Sur y África estuvieron unidas en su día, sus faunas deberían ser similares durante ese tiempo. Al separarse, las diferencias faunísticas deberían ser cada vez mayores. Véase también: Paleogeografía

Aspectos biológicos

Los aspectos biológicos clave de la paleontología apoyan los procesos evolutivos de la vida a lo largo del tiempo geológico. Véase también: Evolución animal; Macroevolución; Evolución orgánica; Evolución vegetal

Proceso evolutivo e historia de la vida

El hecho más fundamental de la paleontología es que los organismos han cambiado a lo largo de la historia de la Tierra y que cada periodo geológico tiene sus formas de vida características. Cuando Charles Darwin publicó su teoría de la evolución en 1859, las pruebas paleontológicas de la evolución eran escasas, pero empezaron a acumularse rápidamente. A principios de la década de 1860 se descubrió el “reptil emplumado” (Archaeopteryx), un eslabón casi perfecto entre los dinosaurios y las aves, y unos años más tarde se encontraron los primeros humanos fósiles. A la luz de estas pruebas y en el ámbito de una cultura más científica, se aceptó la evolución como la única explicación razonable del cambio en la historia de la vida. Para un paleontólogo, el atributo más destacado de la vida es su evolución. Véase también: Archaeopteryx; Charles Darwin y su teoría de la evolución

Un evolucionista tiene dos grandes intereses: en primer lugar, saber cómo funciona el proceso de la evolución, lo que se consigue en gran medida estudiando la genética y la estructura de la población de los organismos modernos; en segundo lugar, reconstruir los acontecimientos producidos por este proceso, es decir, trazar la historia de la vida. Este es el dominio exclusivo del paleontólogo. Cualquier grupo de animales modernos no es más que una etapa, congelada en un momento del tiempo, de un linaje dinámico y en evolución. Los fósiles son la única prueba directa de las etapas anteriores de estos linajes. Los caballos y los rinocerontes, por ejemplo, son animales muy diferentes hoy en día, pero la historia fósil de ambos grupos se remonta a una única especie ancestral que vivió a principios de la Era Cenozoica. A partir de estas pruebas, se puede construir un árbol de la vida que permita comprender las relaciones entre los organismos.

Propiedades de la vida

La evolución es la responsable de las propiedades más destacadas de la vida, como su diversidad y su adaptación al medio ambiente.

Diversidad

El paleontólogo estudia la diversidad. A continuación, puede tabular el número y la distribución geográfica de las especies de un grupo taxonómico más inclusivo, como los vertebrados, para diferentes períodos de la historia geológica. Cuando se hace esto para todos los grupos principales, surgen patrones muy definidos. La historia de la vida muestra tanto períodos de rápida diversificación -radiaciones evolutivas- como breves intervalos de rápida disminución de la diversidad -extinciones masivas-. Se trata de acontecimientos importantes en la historia de la vida, y sus causas han proporcionado un importante programa de investigación para la paleontología. Las radiaciones evolutivas pueden ser el resultado de nuevos avances adaptativos (por ejemplo, la evolución de las patas y los pulmones en los peces de aletas lobuladas), de desencadenantes ambientales (por ejemplo, el aumento de los niveles de oxígeno atmosférico) o de la disponibilidad de un “espacio de nicho” adaptativo (como ocurrió en el Cámbrico o tras las extinciones masivas).Entre las Líneas En cambio, al final del Pérmico y del Cretácico, por ejemplo, se produjo una amplia extinción de especies en muchos grupos importantes casi al mismo tiempo (Fig. 6). Véase también: Biodiversidad; Extinción; Extinción (paleontología).

Tasas de evolución a largo plazo

El registro fósil proporciona información sobre las tasas de evolución y extinción, a menudo vinculadas, de varios grandes grupos de organismos. El paleontólogo de vertebrados George Gaylord Simpson determinó las tasas medias de cambio taxonómico de muchos grupos de animales diferentes y descubrió que varios taxones tienen tasas de cambio características y que ciertos grupos evolucionan mucho más rápidamente que otros. Entre los taxones que evolucionan rápidamente se encuentran los mamíferos y los ammonites; por el contrario, otros grupos como los cangrejos de herradura y los braquiópodos lingúlidos evolucionan lentamente y proporcionan excelentes ejemplos de fósiles vivientes, es decir, organismos existentes que han cambiado muy poco en millones de años. Muchos grupos que evolucionan lentamente tienen modos de vida muy generalizados o viven en entornos protegidos, pero la razón por la que los distintos grupos muestran ritmos de cambio tan variados es uno de los grandes misterios de la paleontología. Véase también: Fósiles vivos

Patrones y procesos a gran escala

Los fósiles también proporcionan una visión muy importante de los patrones evolutivos a gran escala que no pueden estudiarse con los organismos modernos. Las nuevas especies pueden surgir por uno de estos dos procesos (1) anagénesis, o cambio gradual dentro de un linaje o línea evolutiva de poblaciones, como el aumento de tamaño en poblaciones sucesivamente más jóvenes de ostras fósiles (Fig. 5c); o (2) cladogénesis (especiación), o división de una especie en dos o más especies distintas, normalmente tras el aislamiento geográfico (Fig. 5d). Una de las observaciones más importantes sobre el registro fósil es que, en contra de las predicciones de Darwin, muchas especies surgen geológicamente de forma rápida, probablemente durante la cladogénesis, pero luego muestran estasis (poco o ningún cambio) durante gran parte de su historia. Este patrón de evolución entrecortado se denomina equilibrio puntuado. Este patrón ha demostrado ser muy común, especialmente en muchos animales invertebrados marinos, y sugiere que la mayor parte del cambio evolutivo se produce durante breves ráfagas asociadas a la cladogénesis. Además, las tendencias a largo plazo que se observan habitualmente en el registro fósil incluyen la convergencia de patrones, es decir, la evolución independiente de adaptaciones similares en grupos de organismos relacionados a distancia.

Adaptación y exaptación

El término adaptación se refiere al modo en que la forma orgánica se ajusta a la función (Fig. 5). Según la evolución darwiniana, este ajuste es moldeado por la selección natural, en realidad la eliminación de rasgos subóptimos y la acumulación, por defecto, de mutaciones o cambios que promueven la supervivencia o la reproducción. Dada la materia prima de la vida, un ingeniero difícilmente podría diseñar una máquina voladora mejor que un pájaro, y sin embargo el pájaro evolucionó naturalmente a partir de ancestros reptiles, que no volaban. Sin embargo, como comprendió Darwin, son las imperfecciones y las rarezas de la naturaleza las que proporcionan la mejor visión de la evolución. Algunos rasgos que se observan en los organismos fósiles y vivos son vestigiales, como los huesos laterales de los cascos de los caballos, que, según el registro fósil, son evidentemente restos de dedos laterales que en su día fueron funcionales. Las fuentes de los rasgos adaptativos también son variadas, pero están limitadas por la historia evolutiva. Muchos rasgos aparentemente nuevos pueden aparecer de forma abrupta simplemente acelerando o ralentizando el desarrollo de los rasgos existentes, un proceso denominado heterocronía. Por ejemplo, los organismos parásitos simples pueden evolucionar acelerando en gran medida sus tasas de maduración reproductiva; alternativamente, las proporciones del cráneo humano adulto se asemejan a las de los grandes simios juveniles, lo que sugiere que puede haber evolucionado mediante la retención de rasgos juveniles en la edad adulta. Ambas situaciones representan ejemplos de pedomorfosis: los adultos de los descendientes son adultos juveniles en comparación con sus antepasados. Véase también: Adaptación (biología); Heterocronía

Otras adaptaciones surgen de estructuras preexistentes que estaban presentes como productos secundarios no funcionales de la evolución o que se adaptaron inicialmente a otras funciones. Por ejemplo, los “pulgares” del bambú de los pandas son en realidad un elemento modificado de los huesos de sus muñecas. Tales exaptaciones son sin duda muy comunes en la evolución.

Los paleontólogos estudian el desarrollo de nuevas adaptaciones mediante diversas técnicas. Por ejemplo, pensemos en el aumento del tamaño del cerebro entre los ancestros simiescos y los humanos modernos. Para estudiar esto, un paleontólogo emplea lo siguiente:

• estudiar las rocas en las que se encuentran los huesos fósiles para buscar signos de cualquier cambio ambiental que pudiera haber hecho ventajoso el aumento del tamaño del cerebro;
• determinar las ventajas de un cerebro más grande, si es posible; por ejemplo, puede haber conferido, a los antiguos humanos, la capacidad de aprender a controlar el fuego para calentarse y cocinar (los huesos carbonizados de animales comestibles en cuevas habitadas por los antiguos humanos podrían utilizarse como prueba de tal afirmación); y
• aplicar técnicas matemáticas para obtener una medida precisa del ritmo de la evolución.

Esbozo de la historia de la vida

La gama de formas de vida representadas en el registro fósil es extraordinariamente amplia, pero puede subdividirse en dos ámbitos: los ecosistemas marinos y los terrestres.

Ecosistema marino

La vida en la Tierra se originó probablemente en el océano primitivo, y posiblemente en las grietas oceánicas, hace casi 4.000 millones de años. El registro actual de microbios procariotas simples se remonta a más de 3.500 millones de años. El registro de estas bacterias simples en forma de estromatolitos (masas de sedimentos estratificados atrapados en tapetes bacterianos mucilaginosos) es extenso en todo el Precámbrico y posteriormente. Los eucariotas con células nucleadas y orgánulos evolucionaron hace quizá 2.500 millones de años, en asociación con niveles elevados de oxígeno atmosférico; sus orgánulos pueden representar bacterias simbióticas. Las algas unicelulares y multicelulares aparecieron hace aproximadamente 2.000 millones de años. Los protistas unicelulares de tipo animal (antiguamente, protozoos) están representados de forma dudosa por fósiles de unos 800 millones de años. Los fósiles de tipo animal, incluyendo simples madrigueras, pueden remontarse al menos a 600 millones de años, mientras que las cadenas de pellets fecales conservadas en sedimentos antiguos indican la presencia de animales con intestinos. Véase también: Eucariotas; Ecología marina; Sedimentos marinos; Procariotas; Estromatolitos

Por otra parte, extraordinarios conjuntos de grandes organismos “en forma de hoja” y con simetría radial aparecen como huellas en areniscas marinas de grano fino de todo el mundo hace unos 580-550 millones de años -el periodo ediacarano de la era neoproterozoica. Las afinidades exactas de estos organismos ediacaranos (“vendobiontes” o “vendozoos”) han sido objeto de debate, ya que algunos afirman que representan animales primitivos como las medusas, las plumas de mar (cnidarios marinos coloniales que se asemejan a una pluma de ave), y tal vez gusanos anélidos; otros han argumentado que los organismos ediacaranos representan un tipo de vida diferente, posiblemente organismos simples y sin boca que murieron sin dejar descendencia. Independientemente de las afinidades de los organismos ediacaranos, el extraordinario descubrimiento, a finales de los años 90, de embriones de animales fósiles en China proporciona amplias pruebas de la existencia de animales simples, como esponjas y parientes de las medusas, hace casi 600 millones de años. Véase también: Biota ediacarana; Vendobiontes (evolución precámbrica)

El acontecimiento más dramático registrado en la historia de la vida animal se produjo hace unos 543-530 millones de años (período Cámbrico temprano): la llamada Explosión Cámbrica (Fig. 8).Entre las Líneas En menos de 10 millones de años, aparecieron en los océanos casi todos los principales planes corporales de la vida, y quizás otros que ahora están extintos. Entre ellos se encuentran los braquiópodos, los moluscos, los artrópodos (trilobites, crustáceos y muchos otros), los equinodermos (parientes primitivos de las estrellas de mar) y los cordados. Una nueva fase de diversificación en el siguiente período Ordovícico dio lugar a un número mucho mayor de agrupaciones a nivel de clase y orden. Por ejemplo, en esta época existían unas 20 clases diferentes de equinodermos, incluidos los ancestros de los crinoideos, las estrellas de mar y los erizos de mar que han persistido hasta nuestros días.

Actualmente se sabe que los vertebrados (animales con columna vertebral) se remontan a una época tan lejana como la de los invertebrados. Recientes descubrimientos en China indican que los primeros vertebrados, simples peces sin mandíbula, evolucionaron hace al menos 530 millones de años. Los conodontes representan un grupo de vertebrados primitivos, similares a las anguilas, que florecieron durante más de 300 millones de años antes de extinguirse en el Periodo Triásico. Los peces acorazados sin mandíbula (ostracodermos) y los primeros peces con mandíbula aparecieron a principios del Ordovícico, con mandíbulas que evolucionaron a partir de barras branquiales. El periodo Devónico (hace 417-365 millones de años) se denomina a menudo la “Era de los Peces” debido a la rápida diversificación de un gran número de grupos de peces con mandíbula: los pacodermos (que se diversificaron y luego se extinguieron durante el periodo), los tiburones, los peces óseos con aletas de raya y los peces con aletas lobuladas, incluidos los peces pulmonados y los crossopterigios. Véase también: Origen de los vertebrados

Las interacciones entre depredadores y presas en el ecosistema marino también se intensificaron en dos pulsos.Entre las Líneas En el Paleozoico medio se produjo una rápida diversificación de los peces depredadores con mandíbulas y de los animales con capacidad de triturar y perforar conchas. Los organismos presa potenciales muestran una variedad de respuestas probables, como el aumento del grosor de la concha y la espinosidad. Véase también: Interacciones entre depredadores y presas

Durante el Jurásico y el Cretácico, el ecosistema marino parece haberse vuelto cada vez más “de alta energía”, posiblemente debido a una mayor escorrentía de nutrientes fomentada por la meteorización de los suelos por parte de las plantas angiospermas. El ecosistema planctónico experimentó una evolución espectacular, y las diatomeas y los cocolitos se hicieron excepcionalmente comunes y formaron grandes cantidades de sedimento. Los radiolarios florecieron en entornos de alta mar y los foraminíferos planctónicos aparecieron por primera vez en el Cretácico. Este aumento de los productores primarios y secundarios fue acompañado por una evolución sin precedentes de los gremios de consumidores depredadores. Una segunda fase, quizá más intensa, de la interacción depredador-presa, denominada “revolución marina mesozoica”, dio lugar a interacciones depredador-presa muy complejas en las que participaron multitud de nuevos depredadores. Los peces teleósteos, algunos de ellos enormes, compartieron el avance clave de una vejiga natatoria para regular la flotabilidad y aumentar la maniobrabilidad. Aparecieron multitud de tiburones depredadores más eficaces, a los que se sumó un número sin precedentes de grandes reptiles marinos depredadores. Los ictiosaurios, los plesiosaurios y los cocodrilos marinos florecieron a mediados y finales de la Era Mesozoica, y los mosasaurios (parientes nadadores gigantes de los lagartos monitor) se diversificaron en el Cretácico. Con la excepción de los tiburones y los peces óseos, la mayoría de los grandes depredadores se extinguieron cerca o al final del Cretácico. Los nichos que dejaron vacantes estos grandes reptiles fueron posteriormente ocupados parcialmente por las ballenas depredadoras a partir del Eoceno. Sin embargo, las ballenas barbadas que aparecieron algo más tarde, los animales más gigantescos de la Tierra, se alimentan directamente de plancton, que tamizan del agua.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Ecosistema terrestre

El ecosistema terrestre evolucionó tarde en relación con el ecosistema marino. Las plantas terrestres con esporas, como los musgos y los líquenes, pueden haber invadido las costas rocosas ya en el Proterozoico; sin embargo, las plantas terrestres vasculares -las diminutas psilofitas- no aparecieron hasta el Ordovícico tardío o el Silúrico, hace unos 440 millones de años. Estas plantas poseían el avance adaptativo clave de las traqueidas para permitir la conducción de fluidos por el tallo, pero carecían de raíces y hojas. Los primeros animales invertebrados terrestres, probablemente parientes de los milpiés, aparecieron más o menos en la misma época, como demuestran los restos fósiles de los paleosuelos (antiguos depósitos de suelo) del Ordovícico de Pensilvania. Muchos nuevos grupos de plantas, como los licopodios, los esfenópodos (“colas de caballo”), los helechos y los ancestros de las gimnospermas, evolucionaron durante una época muy crítica de la evolución de las plantas terrestres en el periodo Devónico (hace unos 416-359 millones de años). Los bosques fósiles más antiguos que se conocen, con árboles de hasta 15 m de altura, proceden de tocones conservados en su lugar en paleosuelos del este de Nueva York. A finales del Devónico (hace aproximadamente 365 millones de años), un grupo de árboles también desarrolló las primeras semillas, un avance reproductivo que permitió la invasión de zonas más secas y altas. Véase también: Ecosistema terrestre

Junto con las plantas terrestres radiantes del Devónico aparecieron algunas de las primeras arañas e insectos. También, aproximadamente en esta época, los primeros vertebrados semiterrestres, los primeros tetrápodos, ancestros de los anfibios modernos, evolucionaron aparentemente a partir de peces de aletas lobuladas o crossopterigios. Estos animales poseían varios avances adaptativos clave, como pulmones totalmente desarrollados y extremidades tetrápodas con dedos, eficaces para caminar por tierra. Véase también: Tetrápodos

Durante el siguiente periodo carbonífero, los pantanos de carbón florecieron en los humedales costeros que bordeaban los crecientes montes Apalaches (en el este de Estados Unidos) y los correspondientes montes Hercínicos (en la Europa ancestral). Los carbones, que solían recubrir suelos muy lixiviados o subarcillas, estaban formados en gran parte por plantas primitivas, como licopodios y semillas.Entre las Líneas En Joggins (Nueva Escocia) se han hallado esqueletos de algunos de los animales más antiguos asignables a los reptiles. Estos animales poseían otro avance evolutivo clave, los huevos amnióticos, con membranas protectoras y una cáscara para evitar la desecación de los embriones; esta característica permitió a los reptiles convertirse en los primeros animales totalmente terrestres. La desecación de los pantanos de carbón durante el siguiente periodo pérmico condujo a un cambio hacia una vegetación más seca y de tierras altas, incluidas las coníferas. Además, aparecieron nuevos grupos de reptiles, como los reptiles parecidos a los mamíferos, uno de cuyos precursores fueron los pelicosaurios. Algunos, como el Dimetrodon, poseían “velas” vertebrales especializadas, que posiblemente ayudaban a la regulación térmica.Entre las Líneas En el Paleozoico tardío también florecieron los llamados reptiles mamíferos o terápsidos. Ambos grupos se extinguieron al final de la Era Paleozoica. Véase también: Paleobotánica del carbón; Pelycosauria; Reptilia; Therapsida

También durante el período Carbonífero, los insectos primitivos que no volaban desarrollaron alas y la capacidad de plegarlas, lo que les permitió un modo de vida más plenamente aéreo. Véase también: Insecta

Durante el período Triásico tardío, hace unos 220 millones de años, aparecieron los dinosaurios. Estos animales dominaron las faunas terrestres del Mesozoico, pero coexistieron con mamíferos pequeños, peludos y de sangre caliente, que también evolucionaron en el Triásico Tardío a partir de ancestros terápsidos.Entre las Líneas En particular, el vuelo evolucionó dos veces entre los arcosaurios.Entre las Líneas En primer lugar, los pterosaurios (reptiles con forma de murciélago que son un grupo hermano de los dinosaurios) aparecieron en el Triásico; en el Cretácico, estas criaturas se convirtieron en los mayores animales voladores de la historia, con una envergadura superior a los 15 m.Entre las Líneas En segundo lugar, se han encontrado restos de las primeras aves, incluidas huellas de plumas, en la caliza de Solnhofen, de grano fino y de edad jurásica, en Baviera (Alemania). Al parecer, estos animales evolucionaron a partir de pequeños dinosaurios terópodos emplumados, parientes de los grandes tiranosáuridos depredadores. Véase también: Archosauria; Dinosauria; Mammalia; Pterosauria

En cuanto a la vida vegetal, el Triásico fue una época de helechos y de las primeras coníferas, pero el Jurásico siguiente se denomina a veces la “Era de las Cícadas”, un grupo de gimnospermas relacionadas con troncos cortos y robustos y hojas palmeadas. Más tarde, a mediados del Cretácico, apareció un nuevo grupo muy importante de plantas con semillas, las angiospermas o plantas con flores (Fig. 8); su avance clave, la doble fecundación, condujo a una reproducción acelerada. Estas plantas coevolucionaron con nuevos grupos de insectos polinizadores, como las mariposas y las polillas. Los dinosaurios siguieron floreciendo durante el Cretácico y entre ellos se encontraban los mayores carnívoros terrestres de todos los tiempos, como el Tiranosaurio, que pudo llegar a pesar 6 toneladas (5.500 kg).Entre las Líneas En respuesta a estos depredadores, los dinosaurios herbívoros desarrollaron defensas variadas, como la armadura en los anquilosaurios y los cuernos en los ceratopsianos, como el Triceratops, el dinosaurio más joven conocido. Los dinosaurios, los pterosaurios y muchos animales marinos (por ejemplo, los reptiles nadadores y los ammonoideos) se extinguieron a finales del Cretácico.Entre las Líneas En esta época se produjo una gran debacle en forma de impacto de asteroide, como demuestra el enriquecimiento de iridio y cuarzo chocante en las arcillas del límite Cretácico-Terciario hace unos 65 millones de años, lo que contribuyó a la desaparición de estos organismos.

La desaparición de los dinosaurios en los ecosistemas terrestres puede haber abierto el espacio ecológico y despejado el camino para una radiación adaptativa extremadamente rápida de los mamíferos durante la Era Cenozoica, a menudo llamada la “Era de los Mamíferos”. Sin embargo, esta era podría llamarse igualmente la “Era de las Angiospermas”, la “Era de las Ranas”, la “Era de las Serpientes” o la “Era de los Pájaros Cantores”, ya que todos estos grupos también evolucionaron e irradiaron durante el Cenozoico. La evolución de las plantas C-4, con sus vías fotosintéticas más eficientes, incluidas las hierbas de crecimiento constante, estuvo estrechamente ligada al surgimiento de los ungulados, es decir, los mamíferos con pezuñas que pastan, durante la mitad del Cenozoico. Entre ellos se encontraban los ungulados de pezuña hendida y dedos pares (cerdos, camellos y bovinos), así como los rinocerontes y los caballos, un grupo de ungulados de dedos impares, cuya evolución de patas largas, dedos laterales reducidos y dientes de corona alta resistentes a la abrasión está bien documentada.

Por último, hace unos 6 millones de años, la familia de los homínidos evolucionó en África. Los fósiles documentan a los primeros miembros del género Australopithecus, que dio lugar al género Homo, de mayor cerebro, hace unos 2 millones de años. Posteriormente, el Homo sapiens evolucionó hace entre 200.000 y 100.000 años, también en África, y luego se extendió por el Viejo Mundo y, finalmente, por el puente terrestre de Bering hasta llegar a Norteamérica. Esta inmigración puede haber provocado en última instancia una oleada de extinción, especialmente de grandes mamíferos como los mamuts y los mastodontes, tal vez como resultado de la caza excesiva por parte de la única especie (los humanos) cuyas actividades siguen alterando el ecosistema terrestre de muchas maneras. Véase también: Humanos fósiles

Datos verificados por: Thompson
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Paleontología Humana en relación a la Antropología

El diccionario de antropología define paleontología humana de la siguiente forma: Disciplina especializada en el estudio de la evolución de vida humana a través del tiempo; sus orígenes y modos de desarrollo. Dichos estudios son realizados a partir de restos fósiles. [rtbs name=”evolucion-humana”]

Recursos

Notas y Referencias

Véase También

Bioestratigrafía – Estratigrafía que asigna las edades de los estratos rocosos mediante el uso de fósiles
Edad de los mamíferos terrestres europeos
Recolección de fósiles – Recogida de fósiles para estudiarlos, coleccionarlos o venderlos
Lista de yacimientos de fósiles – Artículo de la lista de Wikipedia (con directorio de enlaces)
Lista de fósiles notables
Lista de paleontólogos
Lista de fósiles transicionales
Paleoantropología – Estudio de los humanos antiguos
Paleobotánica – Estudio de la evolución orgánica de las plantas a partir de los fósiles
Paleogenética
Paleontólogo
Paleoficología – Estudio e identificación de las algas fósiles
Datación radiométrica – Técnica utilizada para datar materiales como las rocas o el carbono
Taxonomía de los invertebrados comúnmente fosilizados
Ciencias de la Tierra
Biología evolutiva
Fósiles
Geología histórica

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