Extraordinaria preservación de microestructuras óseas fósiles de "Triceratops horridus".

Se ha observado una extraordinaria preservación de células y tejidos microscópicos (vasos sanguíneos, osteocitos y fibras óseas) procedentes de muestras de dinosaurios de la especie Triceratops horridus encontradas en el yacimiento de Hell Creek, Montana (EEUU). Esta sobresaliente preservación ha desencadenado una fuerte controversia en la comunidad científica.

Figura 1. Triceratops horridus. Fuente: Lucifer Monzala.

Preservation of Triceratops horridus Tissue Cells from the Hell Creek Formation, MT.

Mark H. Armitage 

Electron Microscopy Laboratory, Micro Specialist, 587e North Ventu Park Road, STE 304, Thousand Oaks, CA 91320 micromark@juno.com (requested article to author)

De la misma manera que en las anteriores entradas, este artículo continuará los estudios y hallazgos que están llevando a cabo investigadores científicos de todas partes del mundo para entender un poquito mejor el mundo de la preservación fósil microscópica. En este artículo seguiremos el estudio que realizó Mark H. Armitage, publicado a principios de este año.

Durante los últimos 50 años, vasos sanguíneos, bandas de colágeno, células intactas, óseas (osteocitos), y otras microestructuras han sido observadas e ilustradas de varias especies distintas de dinosaurios, incluyendo Tyrannosaurus rex y Triceratops horridus .

Figura 2. Porción ósea, blanda, fibrosa y flexible del cuerno de

Triceratops horridus. Se observan osteocitos, señalados con flechas.

Fuente: Mark H. Armitage.

En 2012, Mark H. Armitage recogió un cuerno supraorbital y una costilla de la especie Triceratops horridus del yacimiento de Hell Creek, en Glandive, Montana (EEUU). Este cuerno mostraba blandas láminas de fibras óseas y estructuras parecidas a células (1). De la misma manera, la costilla contenía vasos sanguíneos y microestructuras rojas que se correspondían con células sanguíneas.  Se observaba la extraordinaria preservación de los osteocitos individuales encapsulados dentro de una lámina flexible del cuerno del individuo.

Las muestras tenían un tamaño semejante al de una mano, y en ellas se observaron microestructuras a partir del microscopio VESEM (Variabale-pressure Scanning Electron Microscopy). Las observaciones con el microscopio se llevaron a cabo en laboratorio a partir de una costosa y previa preparación que duró aproximadamente cuatro semanas.

Tras las observaciones con el microscopio VESEM se obtuvieron los siguientes resultados:

·         En cuanto a las fibras óseas, como se muestra en la Figura 2, se observaron microestructuras blandas de células óseas (osteocitos) dispuestas en láminas.

·         En relación a los vasos sanguíneos, se han observado, en la muestra de la costilla de Triceratops, gran cantidad de vasos sanguíneos blandos que se extendían a lo largo de muchos canales del sistema de Havers (Haversian system u osteón) en la costilla fracturada. Es en la superficie de estos vasos sanguíneos donde se han encontrado las células óseas (osteocitos), vislumbradas como puntos negros (Figura 3).

·         Las células óseas (osteocitos) se observan en la superficie externa de los vasos sanguíneos como microestructuras blandas, de morfología sub-elipsoidal, y presentando gran cantidad de filopodios, emergentes de cada pared externa osteocítica, y que sirven como nexos entre el conjunto de estas células óseas (Figura 4).

Figura 3. Numerosos osteocitos en la superficie de un vaso
 sanguíneo. Fuente: Mark H. Armitage.

Algunos autores como MH Schweitzer únicamente aportan la idea de que la extraordinaria preservación de microestructuras ultradelicadas como los filopodios o las células óseas es debida simplemente a que se han sobrepasado los límites de una típica y cotidiana preservación molecular a lo largo de millones de años (2). Sin embargo, Mark H. Armitage considera que la razón va más allá de esa simple y banal observación .

Parece razonable afirmar que la extraordinaria preservación de los blandos vasos sanguíneos de muestras de fémur de dinosaurios, encontradas en otro yacimiento, se debe al fuerte aislamiento que sufrieron estas microestructuras con el exterior, y la actividad de descomposición biológica que ello conlleva, debido a la fuerte encapsulación de estos tejidos dentro de un hueso de tipo compacto. Sin embargo, dentro del cuerno del Triceratops, como éste estaba compuesto de gran cantidad de tejidos vasculares, no fue posible ese fuerte aislamiento de los vasos sanguíneos, debido a que los tejidos estaban  expuestos abiertamente a condiciones subaéreas, así como el aire, el agua, animales carroñeros, minerales y sales disueltas, y a los ciclos de congelación-descongelación y fuerte calor que azotan la región de Montana. A pesar de todas estas condiciones adversas que dificultan gravemente la preservación de estas microestructuras, la preservación de los vasos sanguíneos en el cuerno de Triceratops sigue siendo sobresaliente. Es más, incluso observándose raíces de plantas, hifas de hongos y restos de insectos, las láminas fibrosas óseas de vasos sanguíneos y los osteocitos siguen preservándose de una manera muy extraordinaria.

Figura 4. Osteocito aislado del cuerno de T. horridus dispuesto en una perforación
ósea. Se observan claramente los filopodios, que actúan como nexos intercelulares. Fuente: Mark H. Armitage.

Debido a este altísimo grado de preservación bajo condiciones poco propensas, los descubrimientos acerca de estas microestructuras fosilizadas como los osteocitos o los vasos sanguíneos han dado cabida a la controversia.

Una hipótesis llevada a cabo en cuanto a la paranormal preservación de estos tejidos blandos defiende que no se trata de tejidos endógenos propios del hueso de Triceratops, sino de películas bacterianas que retienen gran parte de la morfología original de los osteocitos y filopodios de los huesos de dinosaurios (3). Sin embargo, tiempo después se demostró que los osteocitos de otras muestras de dinosaurios contenían proteínas  no pertenecientes a bacterias o películas bacterianas, así como la actina, tubulina o histona H4, por lo que se descartó esta teoría.

Por otro lado, hemos estudiado también muestras óseas de dinosaurios descalcificadas, y hemos observado que muestran aun un mayor grado de preservación estructural (mayor que el anteriormente mencionado)(4,1,5,6). Las superficies descubiertas de estos huesos muestran perforaciones óseas, extensos filopodios y agregados de colágeno (figura 4 y 5).

Figura 5. Filopodios. Los delicados extremos de los filopodios indican el alto grado de
preservación que exhiben. Fuente: Mark H. Armitage.

La figura 6 muestra células que estaban completamente aisladas de las fibras óseas. En trabajos futuros se espera que las células individuales como los osteocitos puedan ser examinadas bajo un microscopio inmunohistoquímico para detectar la presencia de proteínas endógenas.

En conclusión, las teorías acerca de las impresiones de las microestructuras óseas de los dinosaurios sobre películas bacterianas han sido descartadas, y la identificación de proteínas intracelulares e intranucleares ha sido verificada a partir de la demostración de que son tejidos endógenos de dinosaurios (6). Como consecuencia, las afirmaciones acerca de si estos tejidos de dinosaurios son originales comienzan a ser cuestionables.

Figura 6. Osteocitos aislados y descalcificados.
Fuente: Mark H. Armitage.

Los tejidos originales blandos de los dinosaurios muestran, a partir de este estudio, un altísimo grado de preservación, a pesar de las condiciones biológicas y ambientales asociadas al enterramiento, que es lo que impresiona a la comunidad científica. No obstante, la controvertida naturaleza de estos descubrimientos necesita del estudio de otras  muestras de dinosaurios en que también se preserven magníficamente estas microestructuras.

REFERENCIAS:

(1) MH Armitage and KL Anderson, Act Histo 115 (2013) 603-608.

(2) MH Schweitzer et al., Proc Royal Sci B 281 (2014) 3-10.

(3)  TG Kaye et al., PLoS One 3(7) (e2008).

(4)  R Pawlicki and M Nowogrodzka-Zagorska, Ann Anat 180 (1998) 73-77.

(5) MH Schweitzer et al., Science 307 (2005) 1952-55.

(6) MH Schweitzer et al., Science 324 (2009) 626-31. 

PERO QUÉ ERES UNA BACTERIA O UN MELANOSOMA?

Seguimos con el yacimiento excepcional Enspel, pero ahora vamos a estudiar las bacterias!!!


INTRODUCCIÓN:
La autolitificación bacteriana ha sido un método de preservación excepcional de organismos, este tipo de fosilización es muy característico en Enspel.
En este yacimiento se observaron células cocoides (Img.3:c,d,f,h) o bacilo (Img.3:e) en los tejidos blandos de los fósiles. Este fenómeno implica la mineralización de las células en una capa que recubre al organismo, causada por la precipitación de Fe, de los sedimentos circundantes, o apatito, donde el fósforo del organismo queda atrapado por esta capa. Nos encontramos que los tejidos blandos son de color negro, se cree que esto se debe a la posterior incorporación de la materia orgánica de la flora, formando así una película carbonizada.

Para ello nos basaremos en el siguiente artículo:

http://0-link.springer.com.cisne.sim.ucm.es/article/10.1007/s12549-014-0177-5/fulltext.htm

Este yacimiento fue descrito en 1983 pero desde entonces la ciencia ha avanzado mucho y ahora las células bacterianas fósiles se clasifican de una forma distinta: como melanosomas fosilizados, esféricos y alargados, esta forma depende del tipo de melanina que contienen.
Los últimos métodos para saber si son bacterias o no, no se habían aplicado en ese entonces pero ahora vemos a ver como se utilizan diversos estudios y como de ellos resultan importantes  conclusiones.
Estos estudios se basan en buscar biomarcadores indicativos de la preservación de melanina o bacterias.
Para realizar estos estudios se  analizaron plumas de un pájaro negro (Pheucticus melanocephalus, Img.:2) y muestras de cabello rubio y negro (humano contemporáneo), los cuales actuaran como estándares de feomelanina y eumelanina modernos. También se utiliza una lámina de zinc, acetato de zinc y sulfato de zinc, para la comparación de las muestras biológicas.Estos dos últimos elementos químicos se obtienen de Sepia officinalis (Img.:1). 

Img.2: Pheucticus melanocephalus

Img.1: Sepia officinalis

El salto de la paleontología al universo

La búsqueda de vida fuera de la Tierra, preocupando al ser humano desde ya muchos años. Todo tipo de métodos han sido usados para este propósito, sin éxito alguno. Las agencias espaciales encargadas de la investigación por medio de robots en otros planetas, especialmente Marte, nunca esperarían que la paleontología pudiera arrojar luz sobre el asunto.

INTRODUCCIÓN:

Durante la última década, las diferentes sondas robóticas que exploran la superficie de Marte están descubriendo una realidad distante de un planeta poco activo, seco e inhabitable. La detección de distintas morfologías exteriores denota la posibilidad de que existieron ambientes potencialmente habitables que pudieron albergar una biosfera. No obstante, las características de estos ambientes serían extremas, lo que complica el estudio de la hipotética vida de Marte.

Ilustración 1: Marte.

A partir del estudio de estas formas se tiene constancia de que Marte estuvo expuesto a tres grandes etapas ambientales: una hidrosfera neutra a ligeramente ácida y un tanto oxidante; una hidrosfera ácida y fuertemente oxidante; y una desecación y enframiento generalizado. Estas tres situaciones tienen sus análogos en la Tierra (aunque pueden estar muy limitadas), por lo que su estudio y el de su relación con formas de vida puede ser llevado a cabo. De este modo, se han observado la relación de microorganismos en condiciones ácidas e hipersalinas.

Todas estas cuestiones están desarrolladas en mayor profundidad en la publicación de David C. Fernández Remolar: Preservation of biological traces under extreme conditions as a proxy to search for life in Mars.

Permafrost y frío: más importantes de lo que solemos pensar

Figura 1: Tundra, el bioma donde más aparece el permafrost.

Fuente: www.nationalgeographic.com

El permafrost es el suelo cuyos horizontes permanecen permanentemente congelados, aun con la llegada y transcurso del verano. El nombre es una fusión de las palabras “permanent” (permanente) y “frost” (escarcha) Solo está presente en lugares cuyo clima es lo suficientemente frío (tundra y taiga, además de algunas zonas de alta montaña). Debido a la distribución mundial de climas del Holoceno, la gran mayoría está en el Hemisferio Norte. En el Hemisferio Sur solo está presente en la Antártida, en islas subantárticas y en algunas zonas de América del Sur (Andes, Patagonia, región magallánica). El permafrost posee gran importancia para la ciencia, pues acumula una gran cantidad de carbono orgánico que sería liberado a la atmósfera si el Ártico continúa calentándose, lo que aceleraría el proceso actual de calentamiento global siguiendo bucles de realimentación positiva.

Figura 2: Cambios en la distribución del permafrost del Hemisferio Norte en el siglo XX y parte del XXI. Fuente: www.berkeleyearth.org

También tiene una importancia clave para la vida cotidiana de miles de personas en países como Rusia, Canadá o Estados Unidos (Alaska), pues muchos edificios y otras infraestructuras (carreteras, vías férreas, etc.) tienen sus cimientos fijados al permafrost. Si éste se funde, el suelo cederá al peso y las infraestructuras se derrumban tras fracturarse, como si el suelo fuese de mantequilla (algo similar ocurre con las arcillas expansivas).

 

Figura 3: Ferrocarril en Alaska deformado por fusión del permafrost.

De forma homóloga, un edificio en Siberia sufre los mismos efectos. 

Fuente: www.wunderground.com

Las otras grandes utilidades del permafrost son las paleontológicas, pues el suelo helado conserva restos orgánicos de todos los tamaños en excelentes condiciones: Dientes, huesos, pelo, polen, esporas, etc.

Bioapatito y colágeno en molares de bisonte

Un estudio de 2015 realizado en Alaska (A. Cherkinsky et al., 2015) dató unos molares de Bison sp. hallados en Alaska usando colágeno y bioapatito, un mineral que forma el esmalte de los dientes. Las dataciones arrojaron resultados de entre 17000 y 47000 años de antigüedad para el colágeno y de entre 16000 y 41000 años de antigüedad para el bioapatito. Esta diferencia se debe a que la relación ¹³C/¹⁴C ha variado más en unas partes que en otras de los molares, por estar el ¹⁴C más o menos expuesto al intercambio de materia con el permafrost.

 

Figura 4: Lugar de hallazgo de los molares estudiados.

 

Figura 5: Detalle de los molares.

Genomas criogenizados

De la fauna del Pleistoceno, los mamuts son de los animales más famosos, simbolizando la fauna de los periodos glaciales que terminaron hace 10000 años. Varios ejemplares de Mammuthus primigenius han sido encontrados congelados en el permafrost boreal. Gracias al hielo, se han podido obtener una información muy valiosa para paleontólogos de todo el mundo, al poder estudiar in situ todo tipo de tejidos (incluso sangre) de una especie extinta, de la que se podrá aprender mucho sobre su alimentación, reproducción, etología y extinción.

Se ha podido secuenciar parcialmente su genoma, según un estudio publicado en la revista Nature (Miller et al., 2008), donde un equipo de investigadores de diversas universidades de Estados Unidos y Rusia lograron secuenciar más de 3300 millones de bases usando pelo de Mammuthus primigenius conservado en el permafrost.

 

Figura 6: Clados filogenéticos comparando la antigüedad de las divergencias entre diferentes especies de elefántidos y homínidos.

Más sobre mamuts: Primates depredadores

Hoy en Europa el permafrost solo se puede hallar en zonas de alta montaña (Alpes, Urales, Cáucaso), Islandia y el norte de Escandinavia; pero no siempre ha sido así. Durante el Pleistoceno, varios periodos glaciares dejaron congelada a la mayoría de Europa, ampliando la superficie de permafrost.

Durante esta época, los mamuts poblaban las vastas llanuras de Europa, al sur del inlandsis que cubría todo el noroeste de Europa desde las Islas Británicas hasta los Urales pasando por Jutlandia. Hasta su extinción en el Holoceno, Mammuthus primigenius fue cazado por Homo neanderthalensis (nuestro pariente extinto más cercano) y Homo sapiens (nuestros ancestros).

La cueva de Spy (Bélgica), es uno de los yacimientos paleolíticos más importantes de Europa, pues allí se descubrieron en el siglo XIX los restos óseos de Homo neanderthalensis que permitieron identificarlo como una nueva especie de humanos, y no como personas con deformidades. En esta cueva también se pueden hallar numerosos restos óseos que no son humanos, entre ellos, de Mammuthus primigenius. Según un estudio (M. Germonpré, et al., 2014), los cazadores humanos fueron los responsables de que la mayoría de restos óseos de mamut estuviesen allí, aunque también es posible que algunas hienas (Crocuta crocuta) consumieran fragmentos de carne de mamut resguardándose en la cueva, a la luz de las dataciones (aproximadamente 43000 años de antigüedad) hechas a restos de ambos mamíferos.

Micropaleontología de diatomeas

No solo se encuentran restos orgánicos de tamaño mediano y grande en el permafrost. También se encuentran restos microscópicos, como diatomeas, protistas, etc. Estos restos, gracias a que han estado decenas de miles de años en el permafrost, están en un excelente estado de conservación, lo que proporciona a la micropaleontología un valioso material de estudio e investigación, para poder reconstruir los ambientes en los que estos microscópicos seres vivieron y murieron.

Por ejemplo, las diatomeas. Son protistas autótrofos que forman parte del fitoplancton. Poseen una enorme diversidad de géneros y especies, además de un esqueleto silíceo con complejos motivos simétricos. Son de gran importancia para la ciencia, pues su enorme diversificación permite estudiar y reconstruir ambientes actuales y pasados. Por ejemplo, en la Laguna Potrok Aike, un maar volcánico en la Patagonia Argentina de 770000 años de antigüedad (C. Recasens, et al., 2015).

El sur de América y la cordillera andina fueron profundamente modelados por los periodos fríos del Pleistoceno (especialmente en la Patagonia y la región magallánica), causando variaciones en la extensión del permafrost austral (que hoy día es muy escaso comparado con el existente en el Hemisferio Norte). Las diatomeas son un excelente indicador de cambios en el clima y en la hidrología de la zona.

Figura 7: Batimetría de la Laguna Potrok Aike.

Solo en los sedimentos lacustres de este maar (cuyas dimensiones aproximadas son 3 km de diámetro y 100 m de profundidad) se han encontrado más de 200 especies de diatomeas. La concentración de microfósiles no es uniforme a medida que se profundiza en el sedimento, lo que implica cambios en productividad y temperatura del maar. Los cambios en la abundancia de distintas especies de diatomeas permiten añadir una pieza más en el complejo rompecabezas del clima de la Tierra desde hace 50000 años hasta el Holoceno, pasando por los diversos periodos glaciales e interglaciales del Pleistoceno.

Paleoecología de turberas

Otro ejemplo muy bueno de conservación en permafrost de restos orgánicos microscópicos son las amebas testáceas (grupo polifilético de protistas con concha interna o testa) halladas en las turberas del Parque Nacional Abisko, un lugar de gran belleza al norte de Suecia, relativamente lejano a la ciudad minera de Kiruna. Por su latitud (200 km al norte del Círculo Polar Ártico) y su clima (boreal), Abisko reúne las condiciones adecuadas para la formación de permafrost no continuo (no está permenentemente helado, se descongela en el verano ártico).

 

Figura 8: Situación de Abisko en Suecia, junto con los lugares estudiados.

Un estudio realizado por investigadores de universidades del Reino Unido, Canadá y Dinamarca (G.T. Swindles et al., 2015), ha utilizado estas amebas para hacer reconstrucciones paleohidrológicas en las turberas de Abisko. Su distribución está controlada por la profundidad del nivel freático y la humedad del suelo. El estudio también ha hecho hincapié en la importancia del permafrost como reservorio de carbono, pues el rápido y alarmante calentamiento que el Ártico ha experimentado en los últimos siglos pone en peligro la existencia de estos ecosistemas, y aumenta el riesgo de que el permafrost se funda y de que los humedales boreales se conviertan en fuentes de emisión de CH₄ a la atmósfera, un gas con un efecto invernadero muy superior al ya conocido CO₂. La temperatura media en Abisko se ha incrementado en 2.3ºC en 100 años, lo que coincide con la tendencia de calentamiento que actualmente experimenta el Ártico, que se calienta a una velocidad muy superior a la media del planeta.

Figura 9: Turberas en Abisko.

Breve conclusión

El frío es un gran conservante para los restos orgánicos, tanto microscópicos como macroscópicos. El permafrost es un enorme congelador natural que aún guarda millones de fragmentos desconocidos de pelo, huesos, dientes, microfósiles, etc; que servirán para desentrañar y resolver los complejos puzzles de la vida actual, pasada y probablemente la futura; y la climatología, disciplinas que nos afectan de forma directa, pues los Homo sapiens solo somos una especie más de las millones que han sido descritas y que quedan por describir, tanto vivas como extintas. 

Referencias

A. Cherkinsky, et al., Preservation of collagen and bioapatite fractions extracted from bison teeth in permafrost conditions, Nucl. Instr. Meth. B (2015)

Miller, W. et al., Sequencing the nuclear genome of the extinct woolly mammoth. Nature (2008), http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7220/full/nature07446.html

M. Germonpré, et al., Possible evidence of mammoth hunting at the Neanderthal site of Spy (Belgium). Quaternary International (2014)

C. Recasens, et al., Diatoms as indicators of hydrological and climatic changes in Laguna Potrok Aike (Patagonia) since the Late Pleistocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2015)

G.T. Swindles et al., Evaluating the use of testate amoebae for palaeohydrological reconstruction in permafrost peatlands. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2015)

Véase también

www.wunderground.com

www.nationalgeographic.com

www.nature.com

Navegando entre cocolitóforos

En esta nueva entrada del blog, vamos a seguir navegando por el mundo marino de la mano de nuestros humildes, y ya familiares, “cocolitóforos”. He de reconocer, que no tenía ni la menor idea de que existieran, hasta que empecé a indagar y los descubrí en los artículos de Micropaleontología Marina.

Pero en esta ocasión, os contaré que nuestros amigos los "cocolitóforos" pueden hacer más cosas, aparte de sobrevivir a extinciones masivas, como os conté en la entrada anterior. En este caso, vamos a comprobar cómo a partir de acumulaciones de estos "cocolitóforos", que cómo ya sabéis son nanofósiles calcáreos y que sólo se pueden ver con un microscópico electrónico, se puede reconstruir la paleocenografía...¡NO OS PARECE FASCINANTE!    Como si de si de una novela de misterio se tratase podremos saber cómo era este increíble mar del Cenozoico. Así que os invito a viajar conmigo al pasado marino y dedicarle un ratito para aprender sobre estos alucinantes y desconocidos personajes.

Para ello me basaré en el artículo de Ryo Imai, Meutia Farida, Tokiyuki Sato, Yasufumi Iryu "Evidence for eutrophication in the northwestern Pacific and eastern Indian oceans during the Miocene to Pleistocene based on the nannofossil accumulation rate, Discoaster abundance, and coccolith size distribution of Reticulofenestra". Marine Micropaleontology 116 (2015) 15-27.

Introducción

Los protagonistas de este artículo son nuestros amigos los cocolitóforos, que son un tipo de de nanofósil calcáreo, y que en nuestro caso son los géneros Discoaster y Reticulofenestra. Ya sabemos quienes son, necesitamos, además, saber en dónde se ha realizado el estudio. Pues bien, para tal fin, se realizaron dos perforaciones, una en el Océano Pacífico Occidental y otra en el Océano Índico Oriental de donde se pudieron extraer acumulaciones de sedimentos, donde se encontraban estos organismos, que datan desde el Mioceno hasta el Pleistoceno. La conclusión final y más interesante del estudio es que se produjo una eutrofización de las aguas.

Teniendo esta información presente, los numerosos científicos marinos que investigan en estos temas, descubrieron que dependiendo de la tasa de acumulación de los cocolitóforos, se producían dos situaciones diferentes:

• ·        La abundancia de Discoaster y la presencia de grandes Reticulofenestra oligofrófico (Bukry, 1973)
• ·         Una disminución de Discoaster y reducción del tamaño de Reticulofenestra daba una termoclina más superficial, y por lo tanto, unas condiciones eutróficas.

Las dos situaciones no se producían a la vez, sino que el cambio de una a otra se debía a la abundancia y tamaño de nuestros compañeros. A lo largo del Mioceno al Pleistoceno cambian las condiciones del agua, lo que condicionará, no sólo la cantidad de nutrientes que puede haber en ellas sino también su temperatura media, afectando a los otros organismos que habiten en estas aguas.

Protagonistas

Pero vamos a conocer un poco más a nuestros protagonistas. En primer lugar, voy a hablar de Discoaster. Es un género extinto de nanoplancton con forma de estrella. La característica que le hace importante en esta entrada es su abundancia. Durante el Mioceno fue muy abundante pero a lo largo del tiempo fue disminuyendo lo que llevó, en el Pleistoceno, a ser poco abundante y propio de aguas eutróficas (Aubry, 1992). Pasando, por tanto, de unas aguas oligotróficas a eutróficas.

Figura 1. Muestras obtenidas en las acumulaciones en el Océano Pacífico oriental de Reticulofenestra (16b) y Discoaster (21).

Por otra parte, Reticulofenestra, destaca por la importancia de su tamaño (Young,J.R, 1990 y 1994). Durante el Mioceno los organismos de este género eran "muy grandes" (teniendo en cuenta que son nanofósiles) permitiendo unas condiciones oligotróficas. A medida que nos adentramos en el Pleistoceno, su tamaño se redujo, lo que determinó al igual que Discoaster una eutrofización de las aguas.

Muestras y método de estudio

Las muestras fueron recogidas en dos zonas diferentes, una en el Océano Pacífico Occidental y otra en el Océano Índico Oriental. En ambos lugares se hicieron dos perforaciones en los que se recogieron numerosas acumulaciones de sedimentos con edades del Mioceno al Pleistoceno y en las que se encuentran estos organismos.

Figura 2. Mapa de la situación de las dos perforaciones: Hole 1210 A (Océano Pacífico Occidental) y Hole 762 B (Océano Pacífico Oriental).

Una vez obtenidas estas muestras se pasa a hacer un estudio detallado de los "modelitos" de los organismos, es decir, de sus ensamblajes. A partir de los cuales se analizan para poder describir la relación entre Discoaster y Reticulofenestra, reconstruir cambios en el desarrollo de la termoclina y la nutriclina de estas edades y poder aclarar las diferencias de la paleocenografía de la mayor parte del Cenozoico.

Análisis

Teniendo en cuenta las tres observaciones anteriores se realizan numerosos gráficos para poder deducir el por qué de la eutrofización de las aguas. Pero yo he elegido el más claro para que os enteréis mejor de la historia.

Si nos fijamos en el agujero 726 B, situado en el Océano Índico Oriental, hay dos divisiones muy claras: En primer lugar, una que data de 14 a 8,8 M.a, es decir, que abarca hasta la mitad el Mioceno superior, y donde las condiciones que se daban en el agua eran claramente oligotróficas debido a la morfología de cocolitóforos. Pero a partir de este punto las aguas pasaron a ser eutróficas (aproximadamente 8,8 M.a. 

Figura 3. Esquema representativo del cambio de las condiciones del agua a lo largo del Mioceno y el Pleistoceno, que nos indica a la conclusión final.

Sin embargo, en el agujero 1210 A, que pertenece a la perforación realizada en el Océano Pacífico, la eutrofización tardó más en llegar. Únicamente se conoce que desde hace 5,5, M.a está vigente, durando las condiciones de aguas oligotróficas de 13,6 a 7,9 M.a. Pero a diferencia de la otra zona de muestra, pudo haber una zona de transición donde se produjese un cambio de los cocolitófaros para poder tener las condiciones adecuadas, que duró desde los 7,9 M.a hasta los 5,5 M.a cuando empezó la eutrofización de las aguas.

¿Qué es lo que produjo la eutrofización?

En ambos casos, se comprueba la evolución de las condiciones de las aguas, pasando de condiciones oligotróficas a unas condiciones eutróficas, determinado por los dos géneros que venimos viendo a lo largo de esta entrada. Evolución que no se produce a la vez en ambas perforaciones, si no poco a poco a lo largo del Mioceno hasta llegar al Pleistoceno según muestran las pruebas.

Pero, lo más interesante de todo esto es lo que produjo el cambio en las condiciones de las agua de estos dos lugares ¿Por que cambiaron de tamaño nuestros amigos? Aquí es donde entra la Geología. Unos eventos climáticos y tectónicos, fueron los culpables de cambiar las morfologías de nuestros dos protagonistas, y por lo tanto, de producir el cambio de condiciones en el agua para que estos dos nanofósiles calcáreos tuviesen que cambiar de tamaño y fueran menos abundantes.

Por lo tanto, y para finalizar la entrada, la eutrofización de las aguas no está simplemente determinada por estos organismos tan minúsculos, sino también por los eventos tanto climáticos como tectónicos pueden favorecer a estos cambios en las condiciones del agua según afirmas Zhisheng en 2001 y Zheng et al, 2004.

Bibliografía 

• Aubry, M.-P., 1992. Late Paleogene calcareous nannoplankton evolution: a tale of climatic deterioration. In: Prothero, D.R., Berggren, W.A. (Eds.), Eocene–Oligocene climatic and biotic evolution. Princeton Univ. Press, NJ, pp. 272–309.
• Bukry, D., 1973. Coccolith and silicoflagellate stratigraphy, Tasman Sea and Southwestern Pacific Ocean, Deep Sea Drilling Project Leg 21. In: Burns, R.E., Andrew, J.E., et al. (Eds.), Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project 21. U.S. Government Printing Office, Washington, pp. 885–893.
• Young, J.R., 1990. Size variation of Neogene Reticulofenestra coccoliths from Indian Ocean DSDP Cores. J. Micropalaeontol. 9, 71–86
• Young, J.R., 1994. Functions of coccolith. In: Winter, A., Siesser, W. (Eds.), Coccolithophores Cambridge Univ. Press, New York, pp. 63–83.
• Zheng, H., Powell, C.M., Rea, D.K., Wang, J.,Wang, P., 2004. Late Miocene and mid-Pliocene enhancement of the East Asian monsoon as viewed from the land and sea. Glob. Planet. Chang. 41, 147–155.
• Zhisheng, A., Kutzbach, J.E., Prell, W., Porter, S., 2001. Evolution of Asian monsoons and phased uplift of the Himalaya–Tibetan plateau since Late Miocene times. Nature 411, 62–66

Pequeños fósiles supervivientes

Cuando hablamos de Paleontología nos vienen a la mente millones de imágenes de dinosaurios, "animales grandes", nombres largos en latín o incluso huesos que se encuentran enterrados bajo nuestros pies nunca pensamos en fósiles que no se ven a simple vista, es decir, de los nanofósiles. Pues os tengo que decir que también existen.

En esta entrada vamos a darle una gran importancia a estos pequeños organismos. Hablaré de de los microfósiles marinos y su relevancia en la historia geológica de la Tierra. Me basaré en el artículo: Kyoko Hagino, Jeremy R. Young, Paul R. Bownc, Jelena Godrijand, Denise K.Kulhanek, Kazuhiro Kogame, Takeo Horiguchi. Re-discovery of a “livingfossil” coccolithophore from the coastal waters of Japan and Croatia

Introducción

Este artículo estudia unos organismos unicelulares y de esqueleto calcáreo que se denominan"cocolitóforos". Estos microorganismos son humildes fitoplanctones marinos que viven cerca de la superficie, y a pesar de tu tamaño, pueden afectar al cambio climático, por un doble efecto: por contribuir al aumento de la reflexión solar y por la emisión de gases de efecto invernadero, que se traduce en un aumento de la temperatura terrestre.

Son importantes geológicamente, pues actúan cómo "fósiles traza" para resolver problemas de estratigrafía.

Tuvieron su aparición hace 225 M.a durante el Triásico tardío pero gracias a la evolución poco a poco se fueron diversificando. Hasta que hace 66 M.a se produjo la extinción masiva del Cretácico y muchos de ellos desaparecieron aunque como se observa otros han seguido viviendo.

Figura 1. Diagrama esquemático de un cocolitóforo de Tergestiella adriatica/ Cyclagerosphaera, basado en el diagrama de Young y Brown (1991).

En el texto del artículo se mencionan dos tipos diferentes de cocolitóforos:

a) Una especie denominada Tergestiella adriatica Kamptner

b) Un género que es Cyclagelosphaera, que se encuentra extinta.

El interés de este artículo es el redescubrimiento de la especie que se creía extinta T.adriatica, pero que se ha encontrado en dos lugares geográficamente muy distantes en la actualidad, como son las aguas costeras de Tomari en Japón y las de Roving, en Croacia.

Figura 2. Localización e las zonas de estudio, que corresponden a as costas marinas de Roving en Croacia y Tomari en Japón

A partir de estos dos organismos, se han realizado estudios tanto morfológicos como filogenéticos para su mejor conocimiento y para poder determinar la posible relación existente entre ellos

Métodos de estudio y resultados

Para poder estudiar y analizar los microfósiles se recogieron muestras de agua de las diferentes costas donde se encontraron los organismos de la especie T.adriatica. Una vez obtenidas estas muestras, se compararon con el género de Cyclagelosphaera. Se realizaron diferentes estudios, en primer lugar un estudio morfológico, en el que se utilizaron microscopios, tanto de luz transmitida como de barrido, y posteriormente, un estudio filogenético a partir de la secuencia de ADN para determinar cuál es el género del que desciende la T adriatica.

Los estudios morfológicos realizados, han determinado que los cocolitóforos están constituidos por un esqueleto calcáreo, compuesto por un conjunto de escamas. Estas estructuras tienen unas determinadas propiedades cristalográficas que son las que permiten determinar a los científicos las diferencias entre las distintas especies.

Figura 3. Imágenes de cocolitóforos tanto en microscopio de luz polarizada (izquierda) para ver las propiedades critalogáficas como de barrido para ver la morfología (derecha).

Figura 3. Imágenes de cocolitóforos tanto en microscopio de luz polarizada (izquierda) para ver las propiedades critalogáficas como de barrido para ver la morfología (derecha).

El resultado de estos análisis ha permitido o comprobar cómo el cocolitóforo T.adriatica tiene unas características muy similares al del género extinto Cyclagelosphaera. Esto permite concluir que T.adriatica es un descendiente directo de la Cyclagelosphaera. Una conclusión muy interesante puesto que especies vivas (T.adriatica) de organismos son muy similares a especies ya extintas (Cyclagelosphaera), lo que se denomina "fósil viviente".

Discusión

Según el artículo, la divergencia basal vista en las filogenias de los cocolitóforos corresponde a la radiación del Jurásico temprano. Los estudios filogenéticos que estos paleontólogos marinos han realizado permiten conocer que las especies de estos cocolitóforos se separaron de una filogenia denominada C+. La posición filogenética de la T.adriatica según su secuencia de ADN sugiere que diverge de un antecesor común de otros cocolitóforos, y por lo tanto, soporta la hipótesis de que la T.adriatica es un descendiente directo de la Cyclagelosphaera.

La Cyclagelosphaera es un linaje muy bien definido y representativo de los cocolitóforos del Mesozoico, denominados Watznaueriales, que aparecieron a mediados del Jurásico y que sobrevivieron a la extinción masiva del Cretácico.

Parándonos a pensar hay que conocer donde fue más abundante este organismo para poder conocer más a fondo su ambiente y distribución. Se sabe que en el Mesozoico la Cyclagelosphaera se encontraba en ambientes neríticos, es decir, zonas marinas cerca de la costa pero que no tiene contacto con el litoral. Durante el Jurásico fue muy abundante, ya que se ha podido encontrar en numerosos sitios, como son los sedimentos de algunos lagos y depósitos de calizas en las montañas Jura. Por último, se sabe que durante el Cretácico comenzó a ser mucho menos abundante, ya que las concentraciones que se han encontrado en los sedimentos son mucho menores, a excepción de la última etapa del periodo Cretácico, cuando se produjo una gran extinción donde la Cyclagelosphaera tuvo gran afinidad a ambiente neríticos, y es en parte, lo que le permitió sobrevivir a la barrera del límite K-T. Todos estos datos, nos permiten concluir que este género tenía especial afinidad a los ambientes neríticos y que fue un principal componente de latitudes medias oceánicas.

Sin embargo, mientras se observaba el "organismo viviente" T.adriatica en las costas de Japón y Croacia, se encontraron unos bancos de sedimentos del Mioceno con fósiles de Cyclagelosphaera en Nueva Jersey que nos sugieren que no se extinguió en el Eoceno sino que su habitat fue restringido a un ambiente cercano a la costa.

Supervivencia al límite K-T:

Uno de los mecanismos que pudo ayudar a la extinción de unos y no de otros organismos pudo ser debida a la adaptación a la acidificación y a la temperatura del agua del mar durante el proceso de extinción. En este estudio se ha comprobado, que los cocolitóforos calcáreos que no pudieron sobrevivir fueron aquellos que tenían un rango limitado a las condiciones del pH en el agua, mientras que los que tenían un margen más amplio pudieron adaptarse y seguir viviendo, como es el caso de la T.adriatica y la Cyclagelosphaera.

Bibliografía utilizada

Páginas web

Nanofósiles calcáreos

CoccolitoforosTergestiella adriatica


Artículos de revistas

Arenillas. I , José A. Arz , Grajales-Nishimura J., Murillo-Muñetón G., Alvarez W, Camargo-Zanoguera A., Molina E, Rosales-Domínguez C. Chicxulub impact event is Cretaceous/Paleogene boundary in age: New micropaleontological evidence 

Beaufort L., Probert I., de Garidel-Thoron T., Bendif E. M., Ruiz-Pino D. , Metzl N., Goyet C., Buchet N., Coupel P., Grelaud  M.,  Rost B.,  Rickaby  R. E. M. & de Vargas C.   Sensitivity of coccolithophores to carbonate chemistry and ocean acidification

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