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martes, 6 de junio de 2023

Lo que aprendimos del penúltimo calentamiento global

 

Hace 56 millones de años nuestro planeta experimentó uno de los mayores calentamientos de su historia, el llamado Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno. Ahora sedimentos extraídos a más de 8 kilómetros de profundidad ayudan a los científicos entender el cambio climático actual.



Hace 56 millones de años, la Tierra experimentó uno de los eventos de calentamiento climático más extensos y rápidos de su historia: el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM por sus siglas en inglés), el cual guarda grandes similitudes con el calentamiento actual y futuro.


Excepcional tanto por su amplitud, en la que las temperaturas aumentaron entre 5ºC y 8°C, como por su brusquedad, ya que se produjo en un lapso de tiempo de 5.000 años, un periodo muy corto a escala geológica, este episodio estuvo marcado por un calentamiento de las temperaturas a escala global. Duró unos 200.000 años y provocó numerosas extinciones marinas y terrestres.

Este escenario podría repetirse hoy, y así lo ha revelado un equipo investigadores de la Universidad de Ginebra -UNIGE- gracias al análisis de los sedimentos extraídos de las aguas profundas del Golfo de México. Sus resultados se detallan en un artículo que bajo el título Carbon isotope and biostratigraphic evidence for an expanded Paleocene–Eocene Thermal Maximum sedimentary record in the deep Gulf of Mexico se publica recientemente en la revista Geology.

UN ARCHIVO GEOLÓGICO DE UNA CALIDAD SIN PRECEDENTES 

Del mismo modo que sucede en la actualidad, el PETM habría sido provocado por una alta concentración de dióxido de carbono y metano en la atmósfera, dos potentes gases de efecto invernadero. De manera similar a como ocurre hoy en día, estos gases pudieron haber sido liberados por la combinación de varios fenómenos, entre ellos la liberación de hidratos de metano atrapados en el lecho marino, el derretimiento repentino y significativo del permafrost y la inyección de magma en los sedimentos orgánicos del borde occidental de Noruega. 


Debido a las muchas similitudes entre el PETM y el calentamiento actual, el equipo de la UNIGE dirigido por Lucas Vimpere, autor principal del estudio, está estudiando detalladamente los restos geológicos de este período. ''El objetivo de nuestro estudio fue investigar la influencia de estos cambios climáticos en los sistemas sedimentarios, es decir, en los procesos de formación y depósito de sedimentos, y comprender cómo estos cambios podrían haberse transmitido desde la atmósfera hasta las profundidades del océano", explica el investigador. 

Para ello analizaron los sedimentos extraídos a más de 8 kilómetros de profundidad en el Golfo de México. Esta cuenca actúa como un sumidero gigante en el que se descarga el material erosionado y transportado desde el continente norteamericano durante millones de años. ''Por razones de coste e infraestructura, los sedimentos que se utilizan para estudiar el PETM generalmente se toman de ambientes marinos o continentales poco profundos. Sin embargo, gracias a la colaboración de una empresa petrolera pudimos obtener una muestra de una calidad sin precedentes sin ninguna alteración”, continúa Vimpere. Así, el núcleo extraído, de 543 metros de largo,  contiene un registro sedimentario del Máximo Térmico del Paleoceno Eoceno de 180 metros de espesor, lo que lo convierte en el archivo geológico más completo de este período en todo el mundo.


PETM, UN EPISODIO CLIMÁTICO GRABADO EN ARCILLA

Una de las primeras cosas que llamaron la atención de los científicos de la Universidad de Ginebra es que el testigo extraído estaba compuesto por una gran capa de arcilla seguida de otra de arena, un resultado contrario a la intuición. “En el momento del PETM, pensábamos que había habido más precipitaciones y, por lo tanto, más erosión, y que grandes cantidades de arena habían sido transportadas primero por los sistemas fluviales hacia los océanos. Sin embargo, gracias a esta muestra pudimos determinar que fueron las arcillas y no las arenas las que se transportaron en primera instancia”, explica el coautor del estudio, Sébastien Castelltort, profesor en el departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra de la Facultad de Ciencias de la UNIGE. 

"El PETM es un análogo potencial del calentamiento global actual". 

Este hecho parece indicar que el período no estuvo marcado por un aumento en la tasa anual de precipitación, si no por un aumento en su estacionalidad e intensidad, lo que resultó en una mayor erosión de los canales de los ríos y sus áreas más profundas, lo que provocó el transporte de grandes cantidades de arcillas fluviales que quedaron depositadas en las llanuras aluviales adyacentes a las profundidades del océano. "Ahora podemos considerar la presencia de arcilla en cuencas profundas como un indicador de una mayor estacionalidad de las lluvias”, detalla Lucas Vimpere, "un fenómeno que incide en el aumento de la turbidez del océano, lo que a su vez es perjudicial para la vida marina, especialmente para los corales.

“El PETM es un análogo potencial del calentamiento global contemporáneo. Como muestran los informes recientes del IPCC, en la actualidad también estamos observando un aumento en la estacionalidad y la intensidad de las lluvias. Como muestra nuestro estudio, es probable que esto desestabilice los sistemas sedimentarios de la misma manera que durante el PETM y con las mismas consecuencias para los océanos y las especies vivas”, concluye Vimpere, quien espera que estos nuevos datos puedan integrarse en modelos destinados a predecir la evolución y las consecuencias del calentamiento global actual. 

ENLACES:

https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/que-aprendimos-ultimo-calentamiento-global_19540

lunes, 12 de diciembre de 2022

🔼 Los restos más antiguos de ADN desvelan que Groenlandia era un vergel hace dos millones de años

Se trata de un hito científico que cambiará la forma de estudiar y comprender las especies y los entornos naturales del pasado



Bajo la dirección de Eske Willerslev y Kurt H. Kjær, de las universidades de Cambridge y Copenhague, un equipo internacional de más de 40 investigadores acaba de identificar, por primera vez, ADN ambiental (es decir, no de restos fósiles, sino del propio terreno) de dos millones de años de antigüedad, un hito que cambiará por completo la forma que tenemos de entender y describir la historia de la evolución.


Los pequeños fragmentos de ADN aparecieron en sedimentos de la Edad de Hielo en el norte de Groenlandia, y los científicos pudieron comprobar que son hasta un millón de años más antiguos que el ADN hallado anteriormente en la misma región pero obtenido de un hueso de mamut siberiano.



Con este auténtico tesoro entre las manos, Willerslev, Kjær y el resto del equipo consiguieron reconstruir todo un ecosistema de hace dos millones de años, uno que fue capaz de resistir a un cambio climático extremo. En total, se analizaron 41 muestras útiles y su análisis se acaba de publicar en 'Nature'.

«Finalmente -asegura Kjær- se ha abierto un nuevo capítulo que abarca un millón de años adicionales de historia y, por primera vez, podemos mirar directamente el ADN de un ecosistema pasado tan atrás en el tiempo… El ADN puede degradarse rápidamente, pero hemos demostrado que, en las circunstancias adecuadas, ahora podemos retroceder más en el tiempo de lo que nadie podría haberse atrevido a imaginar».

Kjær explica que las muestras de ADN se encontraron enterradas en lo más profundo de un sedimento que, hace dos millones de años, se había acumulado poco a poco durante por lo menos 20.000 años: «el sedimento -afirma- finalmente se conservó en hielo o permafrost y, lo que es más importante, los humanos no lo perturbaron durante dos millones de años».


Todas las muestras, de apenas unas pocas millonésimas de milímetro de largo, se obtuvieron en la Formación København, un depósito de sedimentos de casi 100 metros de espesor escondido en la boca de un fiordo en el Océano Ártico, en el punto más al norte de Groenlandia. El clima allí en aquél momento variaba entre ártico y templado y las temperaturas oscilaban entre los 10 y los 17 grados centígrados, es decir, mucho más altas que en la actualidad.

Aunque pequeñas e incompletas, las muestras de ADN ocultaban un auténtico tesoro de información. En ellas, en efecto, los investigadores descubrieron evidencia de animales, plantas y microorganismos, incluidos renos, liebres, lemmings, abedules y álamos. Los investigadores incluso encontraron que los mastodontes, un mamífero de la Edad de Hielo, llegaron hasta Groenlandia antes de extinguirse un poco más tarde. Anteriormente se pensaba que el rango de los animales parecidos a elefantes no se extendía tan lejos como Groenlandia desde sus orígenes conocidos en América del Norte y Centroamérica.


Una labor detectivesca

El trabajo de análisis, una auténtica labor detectivesca, fue llevado a cabo por 40 investigadores de Dinamarca, Reino Unido, Francia, Suecia, Noruega, Estados Unidos y Alemania, y consiguió desvelar todos los secretos ocultos en los fragmentos de ADN. El proceso fue laborioso: primero fue necesario establecer si efectivamente había ADN escondido en la arcilla y el cuarzo. Y si lo había, ¿sería posible separarlo con éxito del sedimento para examinarlo? La respuesta, finalmente, fue un rotundo sí.

Los pequeños fragmentos de ADN aparecieron en sedimentos de la Edad de Hielo en el norte de Groenlandia, y los científicos pudieron comprobar que son hasta un millón de años más antiguos que el ADN hallado anteriormente en la misma región pero obtenido de un hueso de mamut siberiano.



Con este auténtico tesoro entre las manos, Willerslev, Kjær y el resto del equipo consiguieron reconstruir todo un ecosistema de hace dos millones de años, uno que fue capaz de resistir a un cambio climático extremo. En total, se analizaron 41 muestras útiles y su análisis se acaba de publicar en 'Nature'.


«Finalmente -asegura Kjær- se ha abierto un nuevo capítulo que abarca un millón de años adicionales de historia y, por primera vez, podemos mirar directamente el ADN de un ecosistema pasado tan atrás en el tiempo… El ADN puede degradarse rápidamente, pero hemos demostrado que, en las circunstancias adecuadas, ahora podemos retroceder más en el tiempo de lo que nadie podría haberse atrevido a imaginar».


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Kjær explica que las muestras de ADN se encontraron enterradas en lo más profundo de un sedimento que, hace dos millones de años, se había acumulado poco a poco durante por lo menos 20.000 años: «el sedimento -afirma- finalmente se conservó en hielo o permafrost y, lo que es más importante, los humanos no lo perturbaron durante dos millones de años».


Todas las muestras, de apenas unas pocas millonésimas de milímetro de largo, se obtuvieron en la Formación København, un depósito de sedimentos de casi 100 metros de espesor escondido en la boca de un fiordo en el Océano Ártico, en el punto más al norte de Groenlandia. El clima allí en aquél momento variaba entre ártico y templado y las temperaturas oscilaban entre los 10 y los 17 grados centígrados, es decir, mucho más altas que en la actualidad.


Los investigadores toman muestras de sedimentos para ADN ambiental en Groenlandia

Los investigadores toman muestras de sedimentos para ADN ambiental en Groenlandia CORTESÍA DE NOVA, HHMI TANGLED BANK STUDIOS Y HANDFUL OF FILMS

Aunque pequeñas e incompletas, las muestras de ADN ocultaban un auténtico tesoro de información. En ellas, en efecto, los investigadores descubrieron evidencia de animales, plantas y microorganismos, incluidos renos, liebres, lemmings, abedules y álamos. Los investigadores incluso encontraron que los mastodontes, un mamífero de la Edad de Hielo, llegaron hasta Groenlandia antes de extinguirse un poco más tarde. Anteriormente se pensaba que el rango de los animales parecidos a elefantes no se extendía tan lejos como Groenlandia desde sus orígenes conocidos en América del Norte y Centroamérica.


Una labor detectivesca

El trabajo de análisis, una auténtica labor detectivesca, fue llevado a cabo por 40 investigadores de Dinamarca, Reino Unido, Francia, Suecia, Noruega, Estados Unidos y Alemania, y consiguió desvelar todos los secretos ocultos en los fragmentos de ADN. El proceso fue laborioso: primero fue necesario establecer si efectivamente había ADN escondido en la arcilla y el cuarzo. Y si lo había, ¿sería posible separarlo con éxito del sedimento para examinarlo? La respuesta, finalmente, fue un rotundo sí.


Los investigadores compararon cada fragmento con extensas bibliotecas de ADN recolectadas de animales, plantas y microorganismos actuales. Empezó así a surgir la imagen de un paisaje poblado por árboles, arbustos, pájaros, animales y microorganismos de todo tipo. Algunos de los fragmentos fueron fáciles de clasificar como predecesores de las especies actuales, otros sólo pudieron vincularse a nivel de género, y algunos pertenecieron a especies imposibles de ubicar en las bibliotecas de ADN de animales, plantas y microorganismos que aún viven en el siglo XXI.


Una etapa desconocida

Las muestras de dos millones de años también ayudan a los académicos a construir una imagen de una etapa previamente desconocida en la evolución del ADN de una variedad de especies que aún existen en la actualidad. En palabras de Kjær: «Las expediciones son costosas y muchas de las muestras se tomaron en 2006, cuando el equipo estaba en Groenlandia para otro proyecto. Han estado almacenadas desde entonces. De hecho, no fue hasta que se desarrolló una nueva generación de equipos de secuenciación y extracción de ADN que pudimos localizar e identificar fragmentos de ADN extremadamente pequeños y dañados en las muestras de sedimentos. Y eso significó que por fin podíamos mapear un ecosistema de hace dos millones de años».

El trabajo también resultará de gran utilidad para saber qué especies son capaces de sobrevivir a grandes cambios climáticos, pero sobre todo abre una nueva era en el estudio de las especies y los ecosistemas extintos. Según explica Willerslev. «por lo general, el ADN sobrevive mejor en condiciones frías y secas, como las que prevalecieron durante la mayor parte del período desde que el material se depositó en Kap København. Ahora que hemos extraído con éxito el ADN antiguo de la arcilla y el cuarzo, creemos que es posible que la arcilla haya conservado ADN antiguo también en ambientes cálidos y húmedos en sitios encontrados en África».

Por ello, si fuera posible recuperar ADN antiguo en los granos de arcilla de África, «podremos recopilar información innovadora sobre el origen de muchas especies diferentes, tal vez incluso nuevos conocimientos sobre los primeros humanos y sus ancestros. Las posibilidades son infinitas».

ENLACES:

https://www.abc.es/ciencia/restos-antiguos-hallados-permiten-reconstruir-ecosistema-millones-20221207111931-nt.html?dicbo=v2-3ac35fe0443013796144c1d2a7c37b9d

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