Un fósil (del latín clásico Fosilis , literalmente 'obtenido mediante excavación') [1] es cualquier resto, impresión o rastro conservado de cualquier ser que alguna vez estuvo vivo de una era geológica pasada . Los ejemplos incluyen huesos , caparazones , exoesqueletos , huellas en piedra de animales o microbios , objetos conservados en ámbar, cabello , madera petrificada y restos de ADN . La totalidad de los fósiles se conoce como registro fósil .
La paleontología es el estudio de los fósiles: su edad, método de formación y significado evolutivo . Los ejemplares suelen considerarse fósiles si tienen más de 10.000 años. [2] Los fósiles más antiguos tienen alrededor de 3,48 mil millones de años [3] [4] [5] a 4,1 mil millones de años. [6] [7] La observación en el siglo XIX de que ciertos fósiles estaban asociados con ciertos estratos rocosos llevó al reconocimiento de una escala de tiempo geológica y las edades relativas de diferentes fósiles. El desarrollo de técnicas de datación radiométrica a principios del siglo XX permitió a los científicos medir cuantitativamente las edades absolutas de las rocas y los fósiles que albergan.
Hay muchos procesos que conducen a la fosilización , incluida la permineralización , moldes y moldes, mineralización autigénica , reemplazo y recristalización, adpresión, carbonización y bioinmuración.
Los fósiles varían en tamaño, desde bacterias de un micrómetro (1 µm) [8] hasta dinosaurios y árboles, de muchos metros de largo y que pesan muchas toneladas. Un fósil normalmente conserva sólo una porción del organismo fallecido, generalmente aquella porción que fue parcialmente mineralizada durante la vida, como los huesos y dientes de los vertebrados , o los exoesqueletos quitinosos o calcáreos de los invertebrados . Los fósiles también pueden consistir en las marcas dejadas por el organismo mientras estaba vivo, como huellas de animales o heces ( coprolitos ). Estos tipos de fósiles se denominan trazas fósiles o icnofósiles , a diferencia de los fósiles corporales . Algunos fósiles son bioquímicos y se denominan quimiofósiles o biofirmas .
Aunque el registro fósil está incompleto, numerosos estudios han demostrado que hay suficiente información disponible para darnos una buena comprensión del patrón de diversificación de la vida en la Tierra. [9] [10] [11] Además, el registro puede predecir y llenar vacíos como el descubrimiento de Tiktaalik en el Ártico de Canadá . [12]
El proceso de fosilización varía según el tipo de tejido y las condiciones externas:
La permineralización es un proceso de fosilización que ocurre cuando un organismo es enterrado. Los espacios vacíos dentro de un organismo (espacios llenos de líquido o gas durante la vida) se llenan de agua subterránea rica en minerales . Los minerales precipitan del agua subterránea, ocupando los espacios vacíos. Este proceso puede ocurrir en espacios muy pequeños, como dentro de la pared celular de una célula vegetal . La permineralización a pequeña escala puede producir fósiles muy detallados. [13] Para que se produzca la permineralización, el organismo debe quedar cubierto por sedimento poco después de la muerte; de lo contrario, los restos son destruidos por los carroñeros o la descomposición. [14] El grado de descomposición de los restos cuando se cubren determina los detalles posteriores del fósil. Algunos fósiles consisten únicamente en restos de esqueletos o dientes; otros fósiles contienen restos de piel , plumas o incluso tejidos blandos. [15] Esta es una forma de diagénesis .
En algunos casos, los restos originales del organismo se disuelven por completo o se destruyen de otro modo. El agujero restante con forma de organismo en la roca se llama molde externo . Si este vacío se llena posteriormente con sedimento, el molde resultante se parece al aspecto del organismo. Un endocasto , o moho interno , es el resultado de sedimentos que llenan el interior de un organismo, como el interior de un bivalvo o caracol o el hueco de un cráneo . [16] Los endocasts a veces se denominan Steinkerns , especialmente cuando los bivalvos se conservan de esta manera. [17]
Esta es una forma especial de formación de moldes y vaciados. Si la química es correcta, el organismo (o fragmento de organismo) puede actuar como núcleo para la precipitación de minerales como la siderita , lo que da como resultado la formación de un nódulo a su alrededor. Si esto sucede rápidamente antes de que el tejido orgánico se descomponga significativamente, se pueden conservar detalles morfológicos tridimensionales muy finos. Los nódulos de los lechos fósiles del Carbonífero Mazon Creek en Illinois, EE.UU., se encuentran entre los ejemplos mejor documentados de dicha mineralización. [18]
El reemplazo ocurre cuando la cáscara, el hueso u otro tejido se reemplaza con otro mineral. En algunos casos, la sustitución mineral de la capa original se produce de forma tan gradual y a escalas tan finas que las características microestructurales se conservan a pesar de la pérdida total del material original. Se dice que una concha está recristalizada cuando los compuestos esqueléticos originales todavía están presentes pero en una forma cristalina diferente, como desde aragonita hasta calcita . [19]
Los fósiles de compresión , como los de los helechos fósiles, son el resultado de la reducción química de las complejas moléculas orgánicas que componen los tejidos del organismo. En este caso el fósil consiste en material original, aunque en un estado geoquímicamente alterado. Este cambio químico es una expresión de diagénesis . A menudo lo que queda es una película carbonosa conocida como fitoleim, en cuyo caso el fósil se conoce como compresión. Sin embargo, a menudo el fitoleim se pierde y lo único que queda es una impresión del organismo en la roca: una impresión fósil. Sin embargo, en muchos casos las compresiones y las impresiones se producen juntas. Por ejemplo, cuando se rompe la roca, el fitoleim a menudo quedará adherido a una parte (compresión), mientras que la contraparte será solo una impresión. Por este motivo, un término abarca los dos modos de conservación: adpresión . [20]
Debido a su antigüedad, una excepción inesperada a la alteración de los tejidos de un organismo mediante la reducción química de las moléculas orgánicas complejas durante la fosilización ha sido el descubrimiento de tejidos blandos en fósiles de dinosaurios, incluidos vasos sanguíneos, y el aislamiento de proteínas y evidencia de fragmentos de ADN. . [21] [22] [23] [24] En 2014, Mary Schweitzer y sus colegas informaron la presencia de partículas de hierro ( goethita -aFeO(OH)) asociadas con tejidos blandos recuperados de fósiles de dinosaurios. Basándose en varios experimentos que estudiaron la interacción del hierro en la hemoglobina con el tejido de los vasos sanguíneos, propusieron que la hipoxia en solución junto con la quelación del hierro mejora la estabilidad y la preservación de los tejidos blandos y proporciona la base para una explicación de la preservación imprevista de los tejidos blandos fósiles. [25] Sin embargo, un estudio un poco más antiguo basado en ocho taxones que van desde el Devónico hasta el Jurásico encontró que en todos estos fósiles se conservaban fibrillas razonablemente bien conservadas que probablemente representan colágeno y que la calidad de la conservación dependía principalmente de la disposición. de las fibras colágenas, con un empaquetamiento apretado que favorece una buena conservación. [26] No parecía haber correlación entre la edad geológica y la calidad de la preservación, dentro de ese período de tiempo.
Los fósiles carbonizados o carbonizados consisten en restos orgánicos que se han reducido principalmente al elemento químico carbono. Los fósiles carbonizados consisten en una fina película que forma una silueta del organismo original, y los restos orgánicos originales eran típicamente tejidos blandos. Los fósiles carbonizados consisten principalmente en carbón, y los restos orgánicos originales tenían una composición típicamente leñosa.
La bioinmuración ocurre cuando un organismo esquelético crece demasiado o subsume a otro organismo, preservando este último, o una impresión de él, dentro del esqueleto. [29] Por lo general, es un organismo esquelético sésil , como un briozoo o una ostra , que crece a lo largo de un sustrato , cubriendo otros esclerobiones sésiles . A veces, el organismo bioinmurado tiene un cuerpo blando y luego se conserva en relieve negativo como una especie de molde externo. También hay casos en los que un organismo se asienta sobre un organismo esquelético vivo que crece hacia arriba, preservando al colono en su esqueleto. La bioinmuración se conoce en el registro fósil desde el Ordovícico [30] hasta el Reciente. [29]
Los fósiles índice (también conocidos como fósiles guía, fósiles indicadores o fósiles de zona) son fósiles utilizados para definir e identificar períodos geológicos (o etapas faunísticas). Trabajan sobre la premisa de que, aunque diferentes sedimentos pueden tener un aspecto diferente dependiendo de las condiciones en las que fueron depositados, pueden incluir restos de la misma especie de fósil. Cuanto más corto sea el intervalo temporal de las especies, con mayor precisión se podrán correlacionar los diferentes sedimentos, por lo que los fósiles de especies que evolucionan rápidamente son particularmente valiosos. Los mejores fósiles índice son comunes, fáciles de identificar a nivel de especie y tienen una amplia distribución; de lo contrario, la probabilidad de encontrar y reconocer uno de los dos sedimentos es escasa.
Los rastros fósiles consisten principalmente en huellas y madrigueras, pero también incluyen coprolitos ( heces fósiles ) y marcas dejadas al alimentarse. [31] [32] Los rastros de fósiles son particularmente importantes porque representan una fuente de datos que no se limita a animales con partes duras fácilmente fosilizadas y reflejan comportamientos animales. Muchos vestigios datan de mucho antes que los fósiles corporales de animales que se cree que fueron capaces de producirlos. [33] Si bien la asignación exacta de rastros de fósiles a sus creadores es generalmente imposible, los rastros pueden, por ejemplo, proporcionar la evidencia física más temprana de la aparición de animales moderadamente complejos (comparables a las lombrices de tierra ). [32]
Los coprolitos se clasifican como trazas fósiles a diferencia de los fósiles corporales, ya que dan evidencia del comportamiento del animal (en este caso, la dieta) más que de su morfología. Fueron descritas por primera vez por William Buckland en 1829. Antes de esto, se las conocía como " piñas de abeto fósiles " y " piedras de bezoar ". Tienen un propósito valioso en paleontología porque proporcionan evidencia directa de la depredación y la dieta de organismos extintos. [34] Los coprolitos pueden variar en tamaño desde unos pocos milímetros hasta más de 60 centímetros.
Un fósil de transición es cualquier resto fosilizado de una forma de vida que exhibe rasgos comunes tanto a un grupo ancestral como a su grupo descendiente derivado. [35] Esto es especialmente importante cuando el grupo descendiente se diferencia marcadamente por su anatomía general y modo de vida del grupo ancestral. Debido a lo incompleto del registro fósil, normalmente no hay forma de saber exactamente qué tan cerca está un fósil de transición del punto de divergencia. Estos fósiles sirven como recordatorio de que las divisiones taxonómicas son construcciones humanas que se han impuesto en retrospectiva a un continuo de variación.
Microfósil es un término descriptivo que se aplica a plantas y animales fosilizados cuyo tamaño está justo al nivel o por debajo del nivel en el que el fósil puede analizarse a simple vista. Un punto de corte comúnmente aplicado entre fósiles "micro" y "macro" es 1 mm. Los microfósiles pueden ser organismos completos (o casi completos) en sí mismos (como los foraminíferos y cocolitóforos marinos ) o partes componentes (como dientes pequeños o esporas ) de animales o plantas más grandes. Los microfósiles son de importancia crítica como reservorio de información paleoclimática y los bioestratígrafos también los utilizan comúnmente para ayudar en la correlación de unidades de roca.
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La resina fósil (coloquialmente llamada ámbar ) es un polímero natural que se encuentra en muchos tipos de estratos en todo el mundo, incluso en el Ártico . La resina fósil más antigua data del Triásico , aunque la mayoría data del Cenozoico . Se cree que la excreción de resina por ciertas plantas es una adaptación evolutiva para protegerse de los insectos y sellar heridas. La resina fósil a menudo contiene otros fósiles llamados inclusiones que fueron capturados por la resina pegajosa. Estos incluyen bacterias, hongos, otras plantas y animales. Las inclusiones animales suelen ser pequeños invertebrados , predominantemente artrópodos como insectos y arañas, y muy raramente un vertebrado como un pequeño lagarto. La preservación de inclusiones puede ser exquisita, incluidos pequeños fragmentos de ADN .
Un fósil derivado , reelaborado o remanié es un fósil encontrado en una roca que se acumuló significativamente más tarde que cuando murió el animal o la planta fosilizada. [36] Los fósiles reelaborados se crean mediante la erosión que exhuma (libera) los fósiles de la formación rocosa en la que fueron depositados originalmente y su redeposición en un depósito sedimentario más joven.
Fossil wood is wood that is preserved in the fossil record. Wood is usually the part of a plant that is best preserved (and most easily found). Fossil wood may or may not be petrified. The fossil wood may be the only part of the plant that has been preserved;[37] therefore such wood may get a special kind of botanical name. This will usually include "xylon" and a term indicating its presumed affinity, such as Araucarioxylon (wood of Araucaria or some related genus), Palmoxylon (wood of an indeterminate palm), or Castanoxylon (wood of an indeterminate chinkapin).[38]
The term subfossil can be used to refer to remains, such as bones, nests, or fecal deposits, whose fossilization process is not complete, either because the length of time since the animal involved was living is too short or because the conditions in which the remains were buried were not optimal for fossilization.[39] Subfossils are often found in caves or other shelters where they can be preserved for thousands of years.[40] The main importance of subfossil vs. fossil remains is that the former contain organic material, which can be used for radiocarbon dating or extraction and sequencing of DNA, protein, or other biomolecules. Additionally, isotope ratios can provide much information about the ecological conditions under which extinct animals lived. Subfossils are useful for studying the evolutionary history of an environment and can be important to studies in paleoclimatology.
Subfossils are often found in depositionary environments, such as lake sediments, oceanic sediments, and soils. Once deposited, physical and chemical weathering can alter the state of preservation, and small subfossils can also be ingested by living organisms. Subfossil remains that date from the Mesozoic are exceptionally rare, are usually in an advanced state of decay, and are consequently much disputed.[41] The vast bulk of subfossil material comes from Quaternary sediments, including many subfossilized chironomid head capsules, ostracod carapaces, diatoms, and foraminifera.
En el caso de restos como las conchas de moluscos , que frecuentemente no cambian su composición química a lo largo del tiempo geológico y, en ocasiones, incluso pueden conservar características tales como las marcas de color originales durante millones de años, la etiqueta "subfósil" se aplica a conchas que se entiende que son miles de años, pero son de edad Holoceno y, por lo tanto, no son lo suficientemente antiguos como para pertenecer a la época del Pleistoceno . [ cita necesaria ]
Los fósiles químicos, o quimiofósiles, son sustancias químicas que se encuentran en rocas y combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) y que proporcionan una firma orgánica para la vida antigua. Los fósiles moleculares y las proporciones de isótopos representan dos tipos de fósiles químicos. [42] Los rastros más antiguos de vida en la Tierra son fósiles de este tipo, incluidas anomalías de isótopos de carbono encontradas en circones que implican la existencia de vida ya hace 4,1 mil millones de años. [6] [7]
La paleontología busca mapear cómo evolucionó la vida a lo largo del tiempo geológico. Un obstáculo importante es la dificultad de calcular las edades de los fósiles. Los yacimientos que preservan fósiles normalmente carecen de los elementos radiactivos necesarios para la datación radiométrica . Esta técnica es nuestro único medio para dar una edad absoluta a las rocas de más de 50 millones de años, y puede tener una precisión del 0,5% o mejor. [43] Aunque la datación radiométrica requiere un cuidadoso trabajo de laboratorio, su principio básico es simple: se conocen las velocidades a las que varios elementos radiactivos se desintegran , por lo que la relación entre el elemento radiactivo y sus productos de desintegración muestra cuánto tiempo hace que el elemento radiactivo se incorporó a la roca. Los elementos radiactivos son comunes sólo en rocas de origen volcánico, por lo que las únicas rocas con fósiles que pueden datarse radiométricamente son las capas de ceniza volcánica, que pueden servir de término para los sedimentos intermedios. [43]
En consecuencia, los paleontólogos se basan en la estratigrafía para fechar los fósiles. La estratigrafía es la ciencia de descifrar la "torta de capas" que es el registro sedimentario . [44] Las rocas normalmente forman capas relativamente horizontales, siendo cada capa más joven que la que está debajo. Si se encuentra un fósil entre dos capas cuyas edades se conocen, se afirma que la edad del fósil se encuentra entre las dos edades conocidas. [45] Debido a que las secuencias de rocas no son continuas, sino que pueden romperse por fallas o períodos de erosión , es muy difícil hacer coincidir lechos de rocas que no sean directamente adyacentes. Sin embargo, los fósiles de especies que sobrevivieron durante un tiempo relativamente corto pueden utilizarse para emparejar rocas aisladas: esta técnica se llama bioestratigrafía . Por ejemplo, el conodonte Eoplacognathus pseudoplanus tiene un alcance corto en el período Ordovícico Medio. [46] Si las rocas de edad desconocida tienen rastros de E. pseudoplanus , tienen una edad del Ordovícico medio. Estos fósiles índice deben ser distintivos, estar distribuidos globalmente y ocupar un corto período de tiempo para ser útiles. Se producen resultados engañosos si los fósiles índice están fechados incorrectamente. [47] La estratigrafía y la bioestratigrafía en general sólo pueden proporcionar dataciones relativas ( A era antes que B ), lo que a menudo es suficiente para estudiar la evolución. Sin embargo, esto es difícil durante algunos períodos de tiempo, debido a los problemas que implica hacer coincidir rocas de la misma edad en todos los continentes . [47] Las relaciones de árbol genealógico también ayudan a delimitar la fecha en que aparecieron por primera vez los linajes. Por ejemplo, si los fósiles de B o C datan de hace X millones de años y el "árbol genealógico" calculado dice que A fue un antepasado de B y C, entonces A debe haber evolucionado antes.
También es posible estimar cuánto tiempo hace que divergieron dos clados vivos, es decir, aproximadamente cuánto tiempo hace que vivió su último ancestro común, suponiendo que las mutaciones del ADN se acumulan a un ritmo constante. Estos " relojes moleculares ", sin embargo, son falibles y sólo proporcionan una sincronización aproximada: por ejemplo, no son lo suficientemente precisos y fiables para estimar cuándo evolucionaron por primera vez los grupos que aparecen en la explosión del Cámbrico , [48] y estimaciones producidas por diferentes técnicas. puede variar en un factor de dos. [49]
Los organismos rara vez se conservan como fósiles en las mejores circunstancias, y sólo se ha descubierto una fracción de esos fósiles. Esto se ilustra por el hecho de que el número de especies conocidas a través del registro fósil es menos del 5% del número de especies vivas conocidas, lo que sugiere que el número de especies conocidas a través de los fósiles debe ser mucho menos del 1% de todas las especies que existen. he vivido alguna vez. [50] Debido a las circunstancias especializadas y raras necesarias para que una estructura biológica se fosilice, sólo se puede esperar que un pequeño porcentaje de formas de vida esté representada en los descubrimientos, y cada descubrimiento representa sólo una instantánea del proceso de evolución. La transición en sí sólo puede ilustrarse y corroborarse mediante fósiles de transición, que nunca demostrarán un punto medio exacto. [51]
El registro fósil está fuertemente sesgado hacia los organismos con partes duras, lo que deja a la mayoría de los grupos de organismos de cuerpo blando con poco o ningún papel. [50] Está repleta de moluscos , vertebrados , equinodermos , braquiópodos y algunos grupos de artrópodos . [52]
Los sitios de fósiles con una conservación excepcional, que a veces incluyen tejidos blandos conservados, se conocen como Lagerstätten , que en alemán significa "lugares de almacenamiento". Estas formaciones pueden haber sido el resultado del entierro de cadáveres en un ambiente anóxico con un mínimo de bacterias, lo que desaceleró la descomposición. Lagerstätten abarca el tiempo geológico desde el período Cámbrico hasta el presente . En todo el mundo, algunos de los mejores ejemplos de fosilización casi perfecta son las lutitas cámbricas de Maotianshan y Burgess , las pizarras del Devónico Hunsrück , la piedra caliza jurásica de Solnhofen y las localidades carboníferas de Mazon Creek .
Los estromatolitos son estructuras de acreción en capas formadas en aguas poco profundas mediante la captura, unión y cementación de granos sedimentarios por biopelículas de microorganismos , especialmente cianobacterias . [53] Los estromatolitos proporcionan algunos de los registros fósiles más antiguos de vida en la Tierra, que se remontan a hace más de 3.500 millones de años. [54]
Los estromatolitos eran mucho más abundantes en la época precámbrica. Si bien se presume que los restos fósiles arcaicos más antiguos son colonias de cianobacterias , los fósiles más jóvenes (es decir, proterozoicos ) pueden ser formas primordiales de clorofitas eucariotas (es decir, algas verdes ). Un género de estromatolitos muy común en el registro geológico es Collenia . El estromatolito más antiguo de origen microbiano confirmado data de hace 2.724 millones de años. [55]
Un descubrimiento de 2009 proporciona pruebas sólidas de que los estromatolitos microbianos se remontan a hace 3.450 millones de años. [56] [57]
Los estromatolitos son un constituyente importante del registro fósil de los primeros 3.500 millones de años de la vida, y alcanzaron su punto máximo hace unos 1.250 millones de años. [56] Posteriormente disminuyeron en abundancia y diversidad, [58] que al comienzo del Cámbrico había caído al 20% de su pico. La explicación más respaldada es que los constructores de estromatolitos fueron víctimas de criaturas que pastaban (la revolución del sustrato del Cámbrico ), lo que implica que hace más de mil millones de años eran comunes organismos suficientemente complejos. [59] [60] [61]
La conexión entre la abundancia de pastoreo y estromatolitos está bien documentada en la radiación evolutiva del Ordovícico más joven ; La abundancia de estromatolitos también aumentó después de que las extinciones del final del Ordovícico y del Pérmico diezmaran a los animales marinos, volviendo a caer a niveles anteriores a medida que los animales marinos se recuperaban. [62] Las fluctuaciones en la población y la diversidad de los metazoos pueden no haber sido el único factor en la reducción de la abundancia de estromatolitos. Factores como la química del medio ambiente pueden haber sido responsables de los cambios. [63]
Si bien las propias cianobacterias procarióticas se reproducen asexualmente mediante división celular, desempeñaron un papel decisivo en la preparación del entorno para el desarrollo evolutivo de organismos eucariotas más complejos . Se cree que las cianobacterias (así como las gammaproteobacterias extremófilas ) son en gran medida responsables del aumento de la cantidad de oxígeno en la atmósfera primitiva de la Tierra a través de su fotosíntesis continua . Las cianobacterias utilizan agua , dióxido de carbono y luz solar para crear su alimento. A menudo se forma una capa de moco sobre capas de células cianobacterianas. En las esteras microbianas modernas, los desechos del hábitat circundante pueden quedar atrapados dentro del moco, que puede ser cementado por el carbonato de calcio para formar finas laminaciones de piedra caliza . Estas laminaciones pueden acumularse con el tiempo, dando como resultado el patrón de bandas común a los estromatolitos. La morfología domal de los estromatolitos biológicos es el resultado del crecimiento vertical necesario para la infiltración continua de luz solar a los organismos para la fotosíntesis. Las estructuras de crecimiento esféricas en capas denominadas oncolitos son similares a los estromatolitos y también se conocen a partir del registro fósil . Las trombolitas son estructuras coaguladas pobremente laminadas o no laminadas formadas por cianobacterias comunes en el registro fósil y en los sedimentos modernos. [55]
El área del cañón del río Zebra de la plataforma Kubis en las montañas Zaris profundamente disecadas en el suroeste de Namibia proporciona un ejemplo extremadamente bien expuesto de los arrecifes de trombolitos, estromatolitos y metazoos que se desarrollaron durante el período Proterozoico; los estromatolitos aquí se desarrollaron mejor en ubicaciones de aguas arriba en condiciones de mayores velocidades de corriente y mayor afluencia de sedimentos. [64]
Se ha sugerido que los biominerales podrían ser indicadores importantes de vida extraterrestre y, por tanto, podrían desempeñar un papel importante en la búsqueda de vida pasada o presente en el planeta Marte . Además, se cree que los componentes orgánicos ( biofirmas ) que a menudo se asocian con biominerales desempeñan funciones cruciales en reacciones bióticas y prebióticas . [sesenta y cinco]
El 24 de enero de 2014, la NASA informó que los estudios actuales de los rovers Curiosity y Opportunity en Marte ahora buscarán evidencia de vida antigua, incluida una biosfera basada en microorganismos autótrofos , quimiotróficos y/o quimiolitoautótrofos , así como agua antigua, incluida el fluvio. -Ambientes lacustres ( llanuras relacionadas con antiguos ríos o lagos ) que pudieron haber sido habitables . [66] [67] [68] [69] La búsqueda de evidencia de habitabilidad , tafonomía (relacionada con los fósiles) y carbono orgánico en el planeta Marte es ahora un objetivo principal de la NASA . [66] [67]
Los pseudofósiles son patrones visuales en las rocas que se producen mediante procesos geológicos en lugar de procesos biológicos. Pueden confundirse fácilmente con fósiles reales. Algunos pseudofósiles, como los cristales de dendrita geológica , se forman a partir de fisuras naturales en la roca que se llenan con la filtración de minerales. Otros tipos de pseudofósiles son el mineral de riñón (formas redondas en el mineral de hierro) y las ágatas musgosas , que parecen hojas de musgo o de plantas. Alguna vez se pensó que las concreciones , nódulos esféricos u ovoides que se encuentran en algunos estratos sedimentarios, eran huevos de dinosaurio y, a menudo, también se confunden con fósiles.
La recolección de fósiles se remonta al menos al comienzo de la historia registrada. Los fósiles en sí se conocen como registro fósil. El registro fósil fue una de las primeras fuentes de datos que sustentaron el estudio de la evolución y sigue siendo relevante para la historia de la vida en la Tierra . Los paleontólogos examinan el registro fósil para comprender el proceso de evolución y la forma en que han evolucionado especies particulares .
Los fósiles han sido visibles y comunes a lo largo de la mayor parte de la historia natural, por lo que la interacción humana documentada con ellos se remonta a la historia registrada, o incluso antes.
Hay muchos ejemplos de cuchillos de piedra paleolíticos en Europa, con equinodermos fósiles colocados precisamente en la empuñadura, que se remontan al Homo heidelbergensis y los neandertales . [70] Estos pueblos antiguos también perforaron agujeros en el centro de esas conchas fósiles redondas, aparentemente usándolas como cuentas para collares.
Los antiguos egipcios recogieron fósiles de especies que se parecían a los huesos de las especies modernas que adoraban. El dios Set estaba asociado con el hipopótamo , por lo que en los templos de esa deidad se guardaban huesos fosilizados de especies parecidas a los hipopótamos. [71] Las conchas fósiles de erizo de mar de cinco rayos se asociaron con la deidad Sopdu , la estrella de la mañana, equivalente a Venus en la mitología romana. [70]
Los fósiles parecen haber contribuido directamente a la mitología de muchas civilizaciones, incluida la antigua griega. El historiador griego clásico Heródoto escribió sobre un área cerca de Hiperbórea donde los grifos protegían el tesoro de oro. De hecho, hubo minería de oro en esa región aproximada , donde los cráneos picudos de Protoceratops eran comunes como fósiles.
Un erudito griego posterior , Aristóteles , finalmente se dio cuenta de que las conchas marinas fósiles de las rocas eran similares a las encontradas en la playa, lo que indica que los fósiles alguna vez fueron animales vivos. Anteriormente los había explicado en términos de exhalaciones vaporosas , [72] que el erudito persa Avicena modificó en la teoría de los fluidos petrificantes ( succus lapidificatus ). El reconocimiento de las conchas marinas fósiles como originarias del mar fue fundamentado en el siglo XIV por Alberto de Sajonia , y aceptado de alguna forma por la mayoría de los naturalistas en el siglo XVI. [73]
Roman naturalist Pliny the Elder wrote of "tongue stones", which he called glossopetra. These were fossil shark teeth, thought by some classical cultures to look like the tongues of people or snakes.[74] He also wrote about the horns of Ammon, which are fossil ammonites, whence the group of shelled octopus-cousins ultimately draws its modern name. Pliny also makes one of the earlier known references to toadstones, thought until the 18th century to be a magical cure for poison originating in the heads of toads, but which are fossil teeth from Lepidotes, a Cretaceous ray-finned fish.[75]
The Plains tribes of North America are thought to have similarly associated fossils, such as the many intact pterosaur fossils naturally exposed in the region, with their own mythology of the thunderbird.[76]
There is no such direct mythological connection known from prehistoric Africa, but there is considerable evidence of tribes there excavating and moving fossils to ceremonial sites, apparently treating them with some reverence.[77]
In Japan, fossil shark teeth were associated with the mythical tengu, thought to be the razor-sharp claws of the creature, documented some time after the 8th century AD.[74]
En la China medieval, los huesos fósiles de mamíferos antiguos, incluido el Homo erectus, a menudo se confundían con " huesos de dragón " y se utilizaban como medicina y afrodisíacos . Además, algunos de estos huesos fósiles son recolectados como "arte" por eruditos, quienes dejaron escrituras en varios artefactos, indicando el momento en que se agregaron a una colección. Un buen ejemplo es el famoso erudito Huang Tingjian de la dinastía Song durante el siglo XI, quien conservó un fósil de concha marina específico con su propio poema grabado en él. [78] En sus Ensayos de Dream Pool publicados en 1088, el erudito y funcionario chino de la dinastía Song, Shen Kuo , planteó la hipótesis de que los fósiles marinos encontrados en un estrato geológico de montañas ubicado a cientos de millas del Océano Pacífico eran evidencia de que alguna vez existió allí una costa prehistórica y cambiado a lo largo de siglos . [79] [80] Su observación de bambúes petrificados en la zona climática seca del norte de lo que ahora es Yan'an , provincia de Shaanxi , China, lo llevó a avanzar en las primeras ideas de un cambio climático gradual debido al bambú que crece naturalmente en áreas de clima más húmedo. [80] [81] [82]
En la cristiandad medieval , las criaturas marinas fosilizadas en las laderas de las montañas se consideraban una prueba del diluvio bíblico del Arca de Noé . Después de observar la existencia de conchas marinas en las montañas, el antiguo filósofo griego Jenófanes (c. 570 – 478 a. C.) especuló que una vez el mundo estuvo inundado por una gran inundación que enterró a las criaturas vivientes en el barro seco. [83] [84]
En 1027, el persa Avicena explicó la pedregosidad de los fósiles en El libro de la curación :
Si es cierto lo que se dice acerca de la petrificación de animales y plantas, la causa de este (fenómeno) es una poderosa virtud mineralizante y petrificante que surge en ciertos lugares pedregosos, o emana repentinamente de la tierra durante terremotos y hundimientos, y petrifica todo lo que viene. en contacto con él. De hecho, la petrificación de los cuerpos de plantas y animales no es más extraordinaria que la transformación de las aguas. [85]
Desde el siglo XIII hasta la actualidad, los estudiosos señalaron que los cráneos fósiles de Deinotherium giganteum , encontrados en Creta y Grecia, podrían haber sido interpretados como los cráneos de los cíclopes de la mitología griega , y son posiblemente el origen de ese mito griego. . [86] [87] Sus cráneos parecen tener un solo orificio para los ojos en el frente, al igual que sus primos elefantes modernos , aunque en realidad es la abertura de su trompa.
En la mitología nórdica , las conchas de equinodermo (el botón redondo de cinco partes que queda de un erizo de mar) estaban asociadas con el dios Thor , no sólo incorporándose en piedras de trueno , representaciones del martillo de Thor y posteriores cruces en forma de martillo cuando se adoptó el cristianismo, sino que También se guarda en las casas para obtener la protección de Thor. [70]
Estas se convirtieron en las coronas de pastor del folclore inglés, utilizadas como decoración y como amuletos de buena suerte, colocadas en las puertas de casas e iglesias. [88] En Suffolk , los panaderos utilizaban una especie diferente como amuleto de buena suerte, quienes se referían a ellos como panes de hadas, asociándolos con las hogazas de pan de forma similar que horneaban. [89] [90]
Durante el Renacimiento surgieron puntos de vista más científicos sobre los fósiles . Leonardo da Vinci coincidió con la opinión de Aristóteles de que los fósiles eran restos de vida antigua. [91] : 361 Por ejemplo, Leonardo notó discrepancias con la narrativa bíblica del diluvio como explicación de los orígenes fósiles:
Si el Diluvio hubiera llevado las conchas a distancias de trescientas y cuatrocientas millas desde el mar, las habría llevado mezcladas con otros objetos naturales, todos amontonados; pero incluso a tales distancias del mar vemos las ostras todas juntas y también los mariscos y las sepias y todas las demás conchas que se juntan, encontradas todas juntas muertas; y las conchas solitarias se encuentran separadas unas de otras como las vemos todos los días en las orillas del mar.
Y encontramos ostras reunidas en familias muy numerosas, entre las cuales se pueden ver algunas con las conchas todavía unidas, lo que indica que fueron abandonadas allí por el mar y que aún vivían cuando se abrió el estrecho de Gibraltar. En las montañas de Parma y Piacenza se pueden ver multitud de conchas y corales con agujeros todavía adheridos a las rocas... [92]
En 1666, Nicholas Steno examinó un tiburón y asoció sus dientes con las "piedras de la lengua" de la antigua mitología grecorromana, concluyendo que no eran en realidad lenguas de serpientes venenosas, sino dientes de algunas especies extintas hace mucho tiempo. especies de tiburones. [74]
Robert Hooke (1635-1703) incluyó micrografías de fósiles en su Micrographia y fue uno de los primeros en observar forámenes fósiles . Sus observaciones sobre fósiles, que según él eran restos petrificados de criaturas algunas de las cuales ya no existían, se publicaron póstumamente en 1705. [93]
William Smith (1769-1839) , un ingeniero de canales inglés, observó que rocas de diferentes edades (basadas en la ley de superposición ) conservaban diferentes conjuntos de fósiles, y que estos conjuntos se sucedían entre sí en un orden regular y determinable. Observó que las rocas de lugares distantes podían correlacionarse según los fósiles que contenían. A esto lo denominó principio de sucesión faunística . Este principio se convirtió en una de las principales pruebas de Darwin de que la evolución biológica era real.
Georges Cuvier llegó a creer que la mayoría, si no todos, los fósiles de animales que examinó eran restos de especies extintas. Esto llevó a Cuvier a convertirse en un defensor activo de la escuela de pensamiento geológico llamada catastrofismo . Cerca del final de su artículo de 1796 sobre elefantes vivos y fósiles, dijo:
Todos estos hechos, coherentes entre sí y no contrastados por informe alguno, me parecen probar la existencia de un mundo anterior al nuestro, destruido por alguna catástrofe. [94]
El interés por los fósiles y la geología en general se expandió a principios del siglo XIX. En Gran Bretaña, los descubrimientos de fósiles de Mary Anning , incluido el primer ictiosaurio completo y un esqueleto completo de plesiosaurio , despertaron el interés tanto del público como de los académicos. [95]
Los primeros naturalistas entendieron bien las similitudes y diferencias de las especies vivas, lo que llevó a Linneo a desarrollar un sistema de clasificación jerárquico que todavía se utiliza en la actualidad. Darwin y sus contemporáneos vincularon por primera vez la estructura jerárquica del árbol de la vida con el entonces muy escaso registro fósil. Darwin describió elocuentemente un proceso de descenso con modificación o evolución, mediante el cual los organismos se adaptan a las presiones ambientales naturales y cambiantes o mueren.
Cuando Darwin escribió Sobre el origen de las especies mediante la selección natural o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida , los fósiles de animales más antiguos eran los del período Cámbrico , del que ahora se sabe que tienen unos 540 millones de años. Le preocupaba la ausencia de fósiles más antiguos debido a las implicaciones sobre la validez de sus teorías, pero expresó su esperanza de que se encontraran tales fósiles, señalando que: "sólo se conoce con precisión una pequeña porción del mundo". Darwin también reflexionó sobre la aparición repentina de muchos grupos (es decir, filos ) en los estratos fosilíferos del Cámbrico más antiguos conocidos. [96]
Desde la época de Darwin, el registro fósil se ha ampliado a entre 2.300 y 3.500 millones de años. [97] La mayoría de estos fósiles precámbricos son bacterias microscópicas o microfósiles . Sin embargo, ahora se conocen fósiles macroscópicos del Proterozoico tardío. La biota de Ediacara (también llamada biota vendiana) que data de hace 575 millones de años constituye colectivamente un conjunto ricamente diverso de eucariotas multicelulares tempranos .
El registro fósil y la sucesión faunística forman la base de la ciencia de la bioestratigrafía o determinación de la edad de las rocas a partir de fósiles incrustados. Durante los primeros 150 años de la geología , la bioestratigrafía y la superposición fueron los únicos medios para determinar la edad relativa de las rocas. La escala de tiempo geológico se desarrolló basándose en las edades relativas de los estratos rocosos determinadas por los primeros paleontólogos y estratígrafos .
Desde los primeros años del siglo XX, se han utilizado métodos de datación absoluta , como la datación radiométrica (que incluye potasio/argón , argón/argón , series de uranio y, para fósiles muy recientes, la datación por radiocarbono ) para verificar las edades relativas obtenidas por fósiles y proporcionar edades absolutas para muchos fósiles. La datación radiométrica ha demostrado que los estromatolitos más antiguos conocidos tienen más de 3.400 millones de años.
El registro fósil es la epopeya evolutiva de la vida que se desarrolló a lo largo de cuatro mil millones de años a medida que las condiciones ambientales y el potencial genético interactuaron de acuerdo con la selección natural.
El Museo Virtual de Fósiles [98]
La paleontología se ha unido a la biología evolutiva para compartir la tarea interdisciplinaria de delinear el árbol de la vida, que inevitablemente conduce hacia atrás en el tiempo, hasta la vida microscópica precámbrica, cuando evolucionaron la estructura y las funciones celulares. El tiempo profundo de la Tierra en el Proterozoico y aún más profundo en el Arcaico sólo se "cuenta mediante fósiles microscópicos y señales químicas sutiles". [99] Los biólogos moleculares, utilizando la filogenética , pueden comparar la homología de secuencia de aminoácidos o nucleótidos de proteínas (es decir, similitud) para evaluar la taxonomía y las distancias evolutivas entre organismos, con una confianza estadística limitada. El estudio de los fósiles, por otra parte, puede determinar más específicamente cuándo y en qué organismo apareció por primera vez una mutación. La filogenética y la paleontología trabajan juntas para aclarar la visión aún oscura de la ciencia sobre la apariencia de la vida y su evolución. [100]
El estudio de Niles Eldredge sobre el género de trilobites Phacops apoyó la hipótesis de que las modificaciones en la disposición de las lentes oculares de los trilobites se produjeron de forma intermitente durante millones de años durante el Devónico . [101] La interpretación de Eldredge del registro fósil de Phacops fue que las consecuencias de los cambios de lente, pero no el proceso evolutivo que ocurrió rápidamente, fueron fosilizadas. Este y otros datos llevaron a Stephen Jay Gould y Niles Eldredge a publicar su artículo fundamental sobre el equilibrio puntuado en 1971.
El análisis tomográfico de rayos X con sincrotrón de microfósiles embrionarios bilaterales del Cámbrico temprano arrojó nuevos conocimientos sobre la evolución de los metazoos en sus primeras etapas. La técnica de la tomografía proporciona una resolución tridimensional hasta ahora inalcanzable en los límites de la fosilización. Los fósiles de dos enigmáticos bilaterales, el Markuelia con forma de gusano y un supuesto protostoma primitivo , Pseudooides , proporcionan un vistazo al desarrollo embrionario de la capa germinal . Estos embriones de 543 millones de años respaldan el surgimiento de algunos aspectos del desarrollo de los artrópodos antes de lo que se pensaba anteriormente, a finales del Proterozoico. Los embriones conservados de China y Siberia se sometieron a una rápida fosfatización diagenética , lo que dio como resultado una conservación exquisita, incluidas las estructuras celulares. [ jerga ] Esta investigación es un ejemplo notable de cómo el conocimiento codificado por el registro fósil continúa aportando información que de otro modo sería inalcanzable sobre el surgimiento y desarrollo de la vida en la Tierra. Por ejemplo, la investigación sugiere que Markuelia tiene una mayor afinidad con los gusanos priapulidos y es adyacente a la ramificación evolutiva de Priapulida , Nematoda y Arthropoda . [102] [ jerga ]
A pesar de los importantes avances en el descubrimiento e identificación de especímenes paleontológicos, en general se acepta que el registro fósil está muy incompleto. [103] [104] Se han desarrollado enfoques para medir la integridad del registro fósil para numerosos subconjuntos de especies, incluidas aquellas agrupadas taxonómicamente, [105] [106] temporalmente, [107] ambiental/geográficamente, [108] o en suma. . [109] [110] Esto abarca el subcampo de la tafonomía y el estudio de los sesgos en el registro paleontológico. [111] [112] [113]
Según una hipótesis, un jarrón corintio del siglo VI a. C. es el registro artístico más antiguo de un fósil de vertebrado, quizás una jirafa del Mioceno combinada con elementos de otras especies. [114] Sin embargo, un estudio posterior que utilizó inteligencia artificial y evaluaciones de expertos rechaza esta idea, porque los mamíferos no tienen los huesos de los ojos que se muestran en el monstruo pintado. Morfológicamente, la pintura del vaso corresponde a un reptil carnívoro de la familia Varanidae que aún vive en regiones ocupadas por los antiguos griegos. [115]
El comercio de fósiles es la práctica de comprar y vender fósiles. Muchas veces esto se hace ilegalmente con artefactos robados de sitios de investigación, lo que cuesta muchos especímenes científicos importantes cada año. [116] El problema es bastante pronunciado en China, donde se han robado muchos especímenes. [117]
La recolección de fósiles (a veces, en un sentido no científico, la caza de fósiles) es la recolección de fósiles para estudios científicos, pasatiempos o ganancias. La recolección de fósiles, tal como la practican los aficionados, es la predecesora de la paleontología moderna y muchos todavía recolectan y estudian fósiles como aficionados. Tanto profesionales como aficionados coleccionan fósiles por su valor científico.
El uso de fósiles para abordar problemas de salud tiene sus raíces en la medicina tradicional e incluye el uso de fósiles como talismanes . El fósil específico que se debe utilizar para aliviar o curar una enfermedad a menudo se basa en su parecido con los síntomas o el órgano afectado. La utilidad de los fósiles como medicina es casi exclusivamente un efecto placebo , aunque es posible que el material fósil tenga alguna actividad antiácida o suministre algunos minerales esenciales . [118] El uso de huesos de dinosaurio como "huesos de dragón" ha persistido en la medicina tradicional china hasta los tiempos modernos, y los huesos de dinosaurio del Cretácico medio se utilizaron para este propósito en el condado de Ruyang a principios del siglo XXI. [119]
un fósil que consiste en una masa pétrea que entró en un objeto natural hueco (como una concha de bivalvo) en forma de barro o sedimento, se consolidó y permaneció como un molde después de la disolución del molde.
![Fósil carbonizado de un gusano cicloneural que alguna vez fue identificado erróneamente como sanguijuela[27] de la biota silúrica de Waukesha en Wisconsin.](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/Probable_leech_from_the_Waukesha_Biota.jpg/1280px-Probable_leech_from_the_Waukesha_Biota.jpg)
