Llamado popularmente el "Big Bang evolutivo" del planeta Tierra, la explosión cámbrica tuvo lugar hace 540 millones de años y provocó una inusitada diversificación de los animales pluricelulares.

La explosión cámbrica fue una etapa de evolución acelerada a más de 5.5 veces su ritmo ordinario durante 30 millones de años, período relativamente corto en la historia geológica del planeta; sucedió en los albores del período cámbrico y dio lugar a una diversidad taxonómica nunca antes vista. Se trata, en pocas palabras, del evento evolutivo más importante en nuestro planeta después de la primera aparición de la vida misma. Dadas sus circunstancias, Darwin lo propuso como una de las principales objeciones en contra de su teoría de la evolución por selección natural. Los partidarios de la corriente del diseño inteligente suelen emplear la explosión cámbrica en sus intentos por refutar la teoría de la evolución (por ejemplo, recientemente, en el popular libro Darwin’s Doubt).

En lo que va de este siglo se ha avanzado mucho en la comprensión de las causas que provocaron la explosión cámbrica, en la documentación y correlación de los patrones bióticos en el registro de fósiles del Neoproterozoico y el Cámbrico. Aunque se han ofrecido varias teorías sustentadas en estos datos, todavía no se han esclarecido por completo los mecanismos responsables de estas perturbaciones.

A la explosión cámbrica le debemos los primeros restos fósiles de animales con esqueletos mineralizados, un gran número de pequeños fósiles con concha (buena parte de los cuales desaparecieron del registro geológico) y multitud de especies de artrópodos. Durante este período de la era Cámbrica evolucionarían características biológicas como el exoesqueleto, los apéndices articulados y los ojos compuestos, antenas, mandíbulas prensiles y, quizá lo más importante para los animales complejos, la simetría bilateral. Además, aparecieron casi todos los planes corporales, los filos taxonómicos de los animales que existen en el presente, como los cordados (al que pertenecen los mamíferos), los artrópodos y los moluscos.

Las hipótesis más aceptadas para explicar la explosión cámbrica caben en tres categorías diferentes:

a) Cambios ambientales de origen abiótico. A finales del Neoproterozoico y principios del Cámbrico se presentaron una serie de fenómenos geoquímicos: erosión exhaustiva de la superficie continental, movilización del regolito, mineralización del mar (en particular con calcio y fosfato). Por otro lado, en la atmósfera, se consolidó la capa de ozono en una concentración suficiente para permitir la supervivencia de animales complejos en tierra firme. Crecieron los niveles de oxígeno tanto en el agua como en el aire, lo que permitió que algunos animales produjeran los tejidos necesarios para construir estructuras más complejas. Todo esto se combinó con el final de la superglaciaciónl (la teoría climática conocida como Snowball Earth), que causó un aumento en el nivel del mar y la creación de nuevos y extensos hábitats mineralizados en los litorales epicontinentales. La química del agua en estas regiones sufrió cambios bruscos al expandirse y los océanos se hicieron más alcalinos.

b) Cambios menores en el desarrollo del plan corporal de los organismos que provocaron modificaciones fenotípicas substanciales. El desarrollo de los animales en su etapa embrionaria, guiados por los genes Hox, tuvo expresiones que les permitieron convertirse en adultos con estructuras totalmente nuevas. La evolución del ojo, las antenas, las extremidades articuladas fue extraordinaria durante la explosión cámbrica. De un conjunto muy limitado de genes se originaron complejas disparidades morfológicas en un proceso de autoorganización.

c) Cambios en la ecología y el ecosistema. Los organismos ediacáricos, que habitaron la Tierra durante 100 millones de años hasta poco antes de la explosión cámbrica, desaparecen por completo del registro fósil en todo el mundo, dando origen a un proceso global de radiación adaptativa. Como se vio en b), los animales del Cámbrico obtuvieron nuevas herramientas para interactuar más profundamente con su medio ambiente y entre sí. Estas herramientas abrieron nichos evolutivos y funciones biológicas como la visión y la natación dirigida. Se presentaron cambios fundamentales en la cadena alimenticia y nuevas vías de cooperación y competencia. Se multiplicaron los tipos de depredación y anti-depredación, basta ver la variedad de mecanismos de agresión como espinas, picos, mazos, mandíbulas; y defensivos como caparazones, escleritos, prótesis tubulares. Armas para horadar o aplastar exoesqueletos, armaduras y estructuras para encajarse en bancos de arena y desaparecer en un instante.

En fin, en pocas palabras, no se trató de una sola causa; estas tres categorías de cambio y sus interrelaciones codependientes, en conjunto, explican el acelerado ritmo evolutivo de ese breve período en la Tierra hace 541-515 millones de años.

Un estudio de la Universidad de Adelaida publicado apenas el mes pasado en la revista Current Biology calculó, a partir de los datos genómicos de los artrópodos del Cámbrico y de la actualidad, que el ritmo de las evoluciones morfológica y genética durante la Explosión Cámbrica fue de 5 veces el actual: "Bastante rápido pero perfectamente consistente con la teoría de la evolución de Darwin", dijo Michael Lee, director del estudio y biólogo evolutivo.

Autor: IIEH

Fuentes:

Causas de la explosión cámbrica

El dilema de Darwin resuelto: Los biólogos miden el Big Bang evolutivo

Ritmos de evolución fenotípica y genómica durante la explosión cámbrica