El MIT construyó un modelo sobre 450 millones de años de extinciones y encontró una señal que se repite hasta hoy

Un modelo sobre extinciones masivas y adaptación concluyó que la vida queda expuesta a crisis globales cuando el cambio ambiental avanza más rápido que su capacidad de ajustarse, y que esa relación explica la gravedad de la mayoría de las grandes crisis biológicas del pasado. El trabajo, elaborado por científicos del MIT y la Universidad de Leicester, se publicó en Physical Review Letters.

El estudio plantea que las extinciones masivas pueden entenderse como un desajuste entre la velocidad del cambio ambiental y la capacidad de adaptación evolutiva de la vida a escala global. Según Physical Review Letters, el modelo también logró anticipar la gravedad de la mayoría de esos episodios al comparar la rapidez del cambio global con la fracción de vida animal que no consiguió adaptarse.

Daniel Rothman, profesor de geofísica y codirector del Lorenz Center del MIT, dijo a Physical Review Letters que los investigadores empiezan a ver “cierto nivel de organización” en la forma en que la vida responde a las tensiones del entorno.

El estudio, que Rothman firmó junto con Sergei Petrovskii, profesor de matemática aplicada de la Universidad de Leicester en Inglaterra, halló además que el rango de velocidades de adaptación entre grupos animales se parece, en términos generales, al rango de velocidades con que puede cambiar el ambiente.

De la paleontología clásica a una hipótesis global

La relación entre extinción y cambio ambiental no es nueva. A fines del siglo XVIII, Georges Cuvier planteó el catastrofismo tras estudiar huesos fósiles hallados cerca de París que no coincidían con ningún animal conocido en su época.

Cuvier dedujo que pertenecían a un grupo de mamíferos gigantes que existió en otro tiempo y luego desapareció. Rothman recordó en Physical Review Letters que esa sola idea, la posibilidad de que una especie se extinguiera, ya suponía un cambio de fondo para la ciencia de entonces.

Con el tiempo, esa visión cedió terreno ante la idea de que la historia de la Tierra se moldeó sobre todo por procesos lentos y graduales. A mediados del siglo XX, el geólogo estadounidense Norman Newell retomó el problema y planteó la hipótesis del desajuste de ritmos: la extinción aparece cuando el ambiente cambia más rápido de lo que una especie puede evolucionar para adaptarse.

Los biólogos ya habían observado ese patrón en muchos casos en los que los cambios ambientales empujaron a la desaparición de especies individuales. La pregunta de Rothman y Petrovskii era si esa misma lógica también servía para explicar extinciones a escala planetaria.

Cómo funciona el modelo del desajuste de ritmos

Para poner a prueba esa hipótesis, los autores necesitaban comparar dos series: la velocidad de los cambios del ambiente global y la velocidad con que distintos grupos de organismos se adaptan al cambio ambiental. La primera puede inferirse del registro geológico, pero la segunda casi no admite observación directa en escalas de tiempo tan largas.

Rothman explicó a Physical Review Letters que se trata de procesos que transcurren en intervalos geológicos, desde miles hasta millones de años. Esa escala impide medir de forma directa cómo se ajustan los organismos ante grandes alteraciones del entorno.

Ante esa limitación, el equipo construyó una teoría matemática general sobre el rango de tasas de adaptación entre grupos animales de todo el mundo. En este marco, adaptación significa cualquier cambio dentro de una especie, a lo largo de periodos mucho más largos que una generación, que le permita persistir mientras cambia su ambiente.

El estudio parte de una idea conocida en teoría evolutiva: una especie solo logra adaptarse si se cumplen varias condiciones a la vez. Debe existir variación en la población; esa variación tiene que heredarse; y algunas diferencias deben permitir una mejor adaptación y los organismos mejor adaptados deben dejar más descendencia.

Si una de esas condiciones falla, la población se extingue. A partir de esa lógica, los investigadores dedujeron que la probabilidad de adaptación exitosa se multiplica con cada condición cumplida.

Ese patrón puede describirse con una curva simple en forma de campana. La curva muestra qué fracción de los animales del mundo puede adaptarse a distintos ritmos y sugiere que la mayoría de los grupos se ajusta a velocidades intermedias, mientras que menos grupos lo hacen en los extremos más lentos y más rápidos.

Lo que revela el registro de 450 millones de años

Una vez definido ese patrón, los autores lo compararon con las tasas documentadas de cambio ambiental y con lo ocurrido en tiempos de extinción masiva. Para ello reunieron datos paleontológicos y geoquímicos de 27 episodios de los últimos 450 millones de años en los que el ciclo del carbono sufrió cambios significativos.

Ese indicador suele usarse como reflejo del cambio ambiental global. Luego contrastaron esas tasas con la fracción de grupos animales extinguidos en cada episodio, a partir de cifras establecidas antes por el paleobiólogo John Alroy.

El resultado fue que, en casi todas las extinciones masivas de ese periodo, apareció un desajuste entre la rapidez del cambio ambiental y la capacidad de adaptación de los animales. Cuando una fracción relevante no logró seguir ese ritmo, ocurrió la extinción masiva.

El modelo también permitió anticipar la gravedad de esos eventos. Es decir, pudo relacionar la velocidad del cambio ambiental con la proporción de vida animal que desapareció en cada crisis, según el artículo publicado en Physical Review Letters.

Uno de los casos citados es la extinción del final del Pérmico. En ese episodio, la rápida acidificación del océano habría superado la capacidad de los organismos para desarrollar defensas adecuadas y provocó la desaparición de más del 80% de las especies marinas del mundo.

Qué puede decir este modelo sobre el riesgo actual

Aunque el trabajo se concentra en crisis del pasado, los autores sostienen que también puede servir como marco para pensar el riesgo contemporáneo de extinción. La advertencia se centra en la velocidad actual del aumento del dióxido de carbono en el océano.

Rothman indicó a Physical Review Letters que ese incremento ocurre hoy a una tasa que, tras el reescalado que emplea el estudio, se parece a velocidades de cambio del ciclo del carbono apenas inferiores a las asociadas con grandes extinciones del pasado.

Esa comparación no presenta una predicción cerrada, pero sí ubica el problema en una zona de riesgo que el modelo ayuda a describir. La señal que dejan los registros antiguos es que, cuando el entorno acelera más allá de cierto umbral, la adaptación de la vida empieza a perder terreno.