La evolución y la diversidad de los reptiles se debe a una larga serie de cambios climáticos que se prolongaron durante cerca de 60 millones de años. Así lo señala un equipo de investigadores dirigido por el Departamento de Biología Evolutiva y Organísmica y del Museo de Zoología Comparada de la Universidad de Harvard (Estados Unidos), y publicado en la revista Sciences Advances.
Estos cambios climáticos provocaron dos de las mayores extinciones masivas de la vida al final del Pérmico, la primera hace 261 millones de años y la otra hace 252 millones, esta última eliminando el 86% de todas las especies animales del mundo.
Las extinciones del final del Pérmico son importantes no solo por su magnitud, sino también porque marcan el inicio de una nueva era en la historia del planeta, cuando los reptiles se convirtieron en el grupo dominante de animales vertebrados que vivían en la tierra.
Los reptiles evolucionaron a gran velocidad
Tras la extinción del Pérmico, en el Periodo Triásico (hace 252-200 millones de años), los reptiles evolucionaron a gran velocidad, creando una explosión de diversidad de reptiles. Esta expansión fue clave para la construcción de los ecosistemas modernos y de muchos ecosistemas extintos.
La mayoría de los paleontólogos creían que estos rápidos ritmos de evolución y diversificación se debían a la extinción de competidores que permitían a los reptiles hacerse con nuevos hábitats y recursos alimenticios que varios grupos de sinápsidos habían dominado antes de su extinción.
Los investigadores han comprobado que la rápida evolución y radiación de los reptiles comenzó mucho antes, antes del final del Pérmico. "Descubrimos que estos periodos de rápida evolución de los reptiles estaban íntimamente relacionados con el aumento de las temperaturas. Algunos grupos cambiaron muy rápido y otros menos, pero casi todos los reptiles evolucionaron mucho más rápido de lo que lo habían hecho antes", afirma el autor principal, el becario postdoctoral Tiago R Simoes".
En este estudio, Simoes y la autora principal, la profesora Stephanie E. Pierce, ambas de Harvard, trabajaron junto a sus colaboradores, el profesor Michael Caldwell, de la Universidad de Alberta (Canadá) y el doctor Christian Kammerer, del Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte, para examinar a los primeros amniotas, que representan a los precursores de todos los mamíferos, reptiles y aves modernos, así como a sus parientes más cercanos extinguidos, en la fase inicial de su evolución.
En ese momento, los primeros grupos de reptiles y ancestros de los mamíferos se separaban unos de otros y evolucionaban por sus propios caminos evolutivos. "Los reptiles representan un sistema terrestre ideal y raro para estudiar esta cuestión, ya que tienen un registro fósil relativamente bueno y sobrevivieron a una serie de crisis climáticas, incluidas las que condujeron a la mayor extinción de la historia de la vida compleja, la extinción masiva del Pérmico-Triásico", explica Simoes.
Los reptiles eran relativamente escasos durante el Pérmico
Los reptiles eran relativamente escasos durante el Pérmico en comparación con los ancestros mamíferos. Sin embargo, las cosas dieron un giro importante durante el Triásico, cuando los reptiles experimentaron una explosión masiva en el número de especies y la variedad morfológica. Esto condujo a la aparición de la mayoría de los principales grupos de reptiles vivos (cocodrilos, lagartos, tortugas) y de varios grupos que ahora están totalmente extinguidos.
Los investigadores crearon un conjunto de datos basado en una amplia recopilación de datos de primera mano de más de 1.000 especímenes fósiles de 125 especies de reptiles, sinápsidos y sus parientes más cercanos durante aproximadamente 140 millones de años antes y después de la extinción del Pérmico-Triásico.
A continuación, analizaron los datos para detectar cuándo se originaron estas especies por primera vez y a qué velocidad evolucionaban utilizando técnicas analíticas de última generación, como el análisis evolutivo bayesiano, que también se utiliza para comprender la evolución de virus.
Luego combinaron el nuevo conjunto de datos con datos sobre la temperatura global que abarcan varios millones de años en el registro geológico para ofrecer una amplia visión de la principal respuesta adaptativa de los animales a los cambios climáticos.
"Nuestros resultados revelan que los periodos de cambios climáticos rápidos y de calentamiento global están asociados a tasas excepcionalmente altas de cambio anatómico en la mayoría de los grupos de reptiles, ya que se adaptaron a las nuevas condiciones ambientales, y este proceso comenzó mucho antes de la extinción del Pérmico-Triásico, desde hace al menos 270 millones de años, lo que indica que la diversificación de los planes corporales de los reptiles no se desencadenó con el evento de extinción P-T, como se pensaba anteriormente, sino que de hecho comenzó decenas de millones de años antes", explica Pierce.
Los lepidosaurios dieron lugar a los primeros lagartos
"Un linaje de reptiles, los lepidosaurios, que dieron lugar a los primeros lagartos y tuataras, viró en la dirección opuesta a la mayoría de los grupos de reptiles y pasó por una fase de tasas de cambio muy lentas en su anatomía general", apunta Simoes. "Esencialmente, sus planes corporales fueron limitados por la selección natural, en lugar de ir por libre y cambiar radicalmente como la mayoría de los otros reptiles en ese momento".
Los investigadores sugieren que esto se debe a la preadaptación de su tamaño corporal para afrontar mejor las altas temperaturas. "La fisiología de los organismos depende realmente de su tamaño corporal, los reptiles de cuerpo pequeño pueden intercambiar mejor el calor con el entorno que les rodea", explica Simoes.
Los primeros lagartos y tuataras eran mucho más pequeños que otros grupos de reptiles, no tan diferentes de sus parientes modernos, y por ello estaban mejor adaptados para hacer frente a los cambios drásticos de temperatura. Los ancestros mucho más grandes de los cocodrilos, las tortugas y los dinosaurios no podían perder calor con tanta facilidad y tenían que cambiar rápidamente su cuerpo para adaptarse a las nuevas condiciones ambientales".
También trazaron un mapa de cómo cambió el tamaño del cuerpo en las distintas regiones geográficas durante este periodo de tiempo. Revelaron que las presiones climáticas sobre el tamaño corporal eran tan altas que había un tamaño corporal máximo para que los reptiles sobrevivieran en las regiones tropicales durante los períodos letalmente calurosos de esta época.
"Los reptiles de gran tamaño tomaron básicamente dos rutas para hacer frente a estos cambios climáticos, o bien emigraron más cerca de las regiones templadas o invadieron el mundo acuático donde no tenían que preocuparse por el sobrecalentamiento porque el agua puede absorber el calor y mantener su temperatura mucho mejor que el aire", señala Pierce.