domingo, 23 de noviembre de 2008

[editar] Fosildiagénesis

La comprensión de los procesos diagenéticos es fundamental para interpretar correctamente la mineralogía original, estructura de esqueletos y conchas, sus afinidades taxonómicas y su paleoecología. Un problema que se nos plantea muy frecuentemente es deducir cual ha sido la mineralogía original de grupos extintos (corales rugosos, arqueociátidos, estromatopóridos...). La transición hasta el estado de fósil depende mucho de la composición esquelética.

[editar] Esqueletos carbonatados

Después del enterramiento el carbonato se altera en mayor o menor magnitud durante la diagénesis temprana.

[editar] Esqueletos de aragonito

El aragonito normalmente se transforma en calcita mediante uno de estos procesos principalmente:

  • Disolución total: Si las aguas de la zona vadosa no están saturadas en carbonatos se produce la disolución total del esqueleto y el relleno por calcita. El área vacía reproduce un molde de la concha y no se conserva la estructura de la concha. Se pueden formar drusas con cristales hacia el centro. El tiempo que dura el proceso es variable.
  • Calcificación: En este segundo caso los esqueletos de las conchas preservan las estructuras relictas (distintas capas o lamelas de las conchas). Incluso se pueden preservar cristales enteros de aragonito que nos dan una información muy valiosa. El reemplazamiento se produce de forma gradual y respeta la estructura original.

[editar] Esqueletos de calcita

En general, los esqueletos fósiles que estaban constituidos por calcita mantienen frecuentemente esta composición original (a menos que se hayan silicificado o dolomitizado). El contenido en magnesio tiende a reducirse, de forma que puede haber alteración diagénica con alto o bajo contenido de calcita. Existen técnicas especiales como la catodoluminiscencia que permiten determinar su contenido original a partir de áreas relictas que han conservado su composición original.

[editar] Nódulos de carbonato y calizas litográficas

La preservación de partes blandas está asociada en muchas ocasiones con la precipitación de carbonatos en forma de nódulos y estratificados, como es el caso de las calizas litográficas. Los nódulos carbonatados están constituidos por siderita o calcita y asociados a sedimentos arcillosos ricos en microorganismos. Contienen fósiles que a menudo se conservan en tres dimensiones incluyendo a veces partes blandas fosilizadas. Su tamaño varía entre 10 y 30 centímetros aunque se han encontrado de hasta 10 metros (incluyendo un plesiosaurio completo). El contenido en microorganismos y su descomposición son los factores primarios que controlan el grado de anoxia, Eh y pH. En presencia de oxígeno, la respiración microbiana produce CO2 que se acumula en el agua de los poros del sedimento, favoreciendo la disolución de los carbonatos

2H_2O + 2CaCO_3 + CO_2  \Longleftrightarrow  4 HCO_3^- + 2Ca

En ausencia de oxígeno las bacterias del sedimento utilizan una serie de oxidantes alternativos en el proceso de la respiración (Mn, NO3-, Fe o SO42-) y cuando todos los oxidantes han desaparecido son las reacciones de fermentación las que dominan produciéndose metano. Las calizas litográficas se forman en medios lacustres y marinos, son de grano muy fino y finamente bandeadas. Un ejemplo son las famosas calizas de Solnhofen del Jurásico de Baviera que contienen los fósiles de Archaeopteryx. El carbonato en estos depósitos se puede originar a partir de una fuente biogénica (como algas calcáreas) o como un precipitado químico.

[editar] Fósiles piritizados

La pirita sedimentaria se encuentra como un componente menor de sedimentos marinos clásticos tanto actuales como antiguos. Los estudios en sedimentos actuales han demostrado que la formación de pirita autigénica se suele dar en la diagénesis muy temprana a tan sólo unos centímetros por debajo de la interfase agua-sedimento. Un aumento de la cantidad de microorganismos y/o la profundidad de enterramiento, impide la difusión de oxígeno en el sedimento y los microorganismos se ven obligados a respirar anaeróbicamente. La mineralización detiene la pérdida de información asociada a la descomposición de macroorganismos y la precipitación de pirita en la diagénesis temprana es un importante medio para la preservación de los fósiles. En los tejidos blandos como músculos y también quitina, durante la diagénesis temprana se puede producir la piritización. Cuando la descomposición es más avanzada y por lo tanto más tardía la formación de pirita, se destruirán tejidos blandos y sólo los compuestos biológicos resistentes (denominados refractarios) como celulosa y lignina se conservan. Las partes biogénicas duras como las conchas (carbonato cálcico y magnesio) y los huesos (fosfato de calcio) son algunas de las estructuras biológicas más resistentes a la descomposición. De las dos, el carbonato de calcio es el más inestable y por consiguiente el que con más probabilidad puede ser reemplazado por pirita. La pirita sedimentaria presenta varias morfologías:

  • Framboides: Agregados esféricos de microcristales en forma de cubos y octágonos en sedimentos arcillosos. Su tamaño varía de unas micras a aproximadamente 1 milímetro de diámetro.
  • Sedimentos piritizados: Son sedimentos infiltrados en cavidades biogénicas que han sido consolidadas por pirita. Pueden llegar a reemplazar a los granos detríticos.
  • Relleno de cavidades: El relleno por pirita euhedral de cavidades es muy común en sedimentos arcillosos. Dichas cavidades constituyen en muchos casos el espacio que ocupaban moluscos, braquiópodos y alveolos de huesos.
  • Incrustaciones: Son precipitaciones en la superficie exterior de los fósiles.
  • Texturas pseudomórficas: La pirita puede reemplazar tanto minerales detríticos como fósiles, incluyendo también la preservación de estructuras sedimentarias, madrigueras y coprolitos.

La formación de pirita está controlada por la concentración de carbono orgánico, sulfato y minerales detríticos férricos. En un ambiente marino normal los minerales férricos y los sulfatos están presentes en abundancia y la formación de pirita es controlada por el suministro de carbono orgánico. Sin embargo, en ambientes de agua dulce la formación de pirita está muy limitada por la baja concentración de sulfato.

[editar] Preservación fósil como fosfato primario

El fósforo es un elemento fundamental en la vida. Se concentra en tejidos duros, como huesos o algunas cutículas, o más a menudo en partes blandas. Por consiguiente no sorprende que esté involucrado en la fosilización. El esqueleto de vertebrados está principalmente compuesto de hidroxiapatito (Ca10(PO4)6(OH)2). Algunos OH pueden ser reemplazados localmente, por iones de F-, sobre todo en dientes, produciendo un hidroxi-fluorapatito menos soluble. Los caparazones fosfáticos de invertebrados tienen composiciones similares con alguna variación. La composición de los huesos fósiles contienen más flúor. El volumen medio del flúor de los huesos de peces marinos y de agua dulce es respectivamente 4300 ppm y 300 ppm, mientras que los fósiles contienen 22.100 ppm y 19.900 ppm de flúor.

[editar] Esqueletos calcáreos

Los esqueletos de carbonato de calcio pueden pasar a apatito sin cambio en la morfología externa. En ambientes naturales, esta alteración diagénica está asociada a depósitos de fosfato. La transformación bacteriana de organismos calcáreos en apatito se ha demostrado en laboratorio. Estas observaciones y experimentos hacen pensar en el siguiente posible mecanismo:

  1. El fósforo necesario para reemplazar carbonato por apatito procede de los microorganismos del sedimento.
  2. Los microorganismos (bacterias, algas, hongos) promueven la descomposición, liberando iones fosfato y acidificando el agua intersticial de los sedimentos (esta acidificación que puede ser muy localizada, promueve la disolución de los carbonatos). El fosfato liberado se combina con calcio para formar apatito que se forma preferentemente en la interfase carbono/microorganismo reemplazando al carbonato disuelto. Este reemplazamiento preserva la forma externa de la concha original y al igual que en la fosilización del apatito primario, el flúor juega un papel importante al ser la composición final carbonato-flúor-apatito.

[editar] Esqueletos silíceos

La fosfatización de sílice primaria también aparece en algunos esqueletos de radiolarios aunque este proceso todavía no es bien conocido.

El examen microscópico de muestras de fosforitas muestra que numerosos microorganismos sin caparazón mineralizado (algas, hongos, bacterias) mineralizan como apatito, aunque no tuvieran ningún precursor mineral. Un ejemplo bien conocido son los coprolitos fosfatizados donde la propia materia orgánica es reemplazada por apatito que conserva la forma exacta del objeto. Por ejemplo, las estrías de contracción de algunos coprolitos. La fosfatización de partes blandas también es frecuente; se conocen muchos ejemplos en artrópodos (copépodos, ostrácodos) que aparecen en nódulos calcáreos y fosfáticos dentro de calizas nodulares, o en coprolitos de grandes vertebrados.

Estudios en fosforitas y sobre la síntesis experimental del apatito han permitido realizar una estimación de las condiciones probables en la fosilización del apatito. Debido a sus requisitos de estabilidad, el apatito se forma preferentemente en un ambiente deficiente en oxígeno, a veces incluso en condiciones totalmente reductoras, como indica su frecuente asociación con pirita. Este ambiente se consigue fácilmente en medios con abundante materia orgánica, que es a su vez la principal fuente de fósforo.

La sílice puede reemplazar a la calcita y al aragonito de las conchas y permineralizar la madera. También puede formar nódulos o capas de sílex, reemplazando sedimentos carbonatados o precipitando directamente, envolviendo o rellenando fósiles o incluso restos de bacterias, microfósiles orgánicos y plantas que se preservan excepcionalmente, como en las capas de sílex de Rhynie (Escocia).

Hay tres modos comunes de reemplazo mineral de la concha:

  • Como una corteza blanca granular.
  • Como un reemplazo finamente granular.
  • Como anillos concéntricos de sílice.
Tronco de árbol fosilizado en Cornago, La Rioja (España)

[editar] Plantas fósiles

Las plantas están compuestas por varias partes (tallo, ramas, raíces, hojas, polen, frutos, semillas) algunas de las cuales se separan durante la vida, mientras otras lo hacen después de la muerte. Una adecuada comprensión de los procesos de dispersión que afectan a estas partes es muy importante en la interpretación correcta de las asociaciones paleoflorísticas. Estudios sobre dispersión de hojas por el viento muestran que viene determinada por su peso y forma.

Los restos vegetales se pueden conservar de varias formas:

[editar] Importancia científica

Recientemente ha podido constatarse la posibilidad de extraer ADN fósil, y amplificarlo mediante PCR. La evolución de estos conocimientos ha sido muy rápida, ya que si a finales de los 90 existían reticencias sobre la veracidad de los restos fósiles de ADN,[13] para el año 2000 ya existían publicaciones y se había establecido una metodología.[14] Por aquél entonces ya se habían extraído secuencias cortas de fósiles de Neandertal y de mamut. Años después, también hay multitud de ejemplos en plantas[15] e incluso bacterias.[16] Así, Golenberg y su equipo obtuvieron una secuencia parcial de DNA de cloroplasto perteneciente a un fósil de Magnolia latahensis.[17] No obstante, se ha mantenido la controversia sobre la fiabilidad de los procedimientos utilizados.[18] Este ADN fósil permitiría establecer relaciones filogenéticas entre distintos taxones, además de facilitar una visión global de las ramas evolutivas.[19] Además, facilita la estimación en la tasa de mutación existente entre taxones relacionados.[17] [20] Los métodos propuestos son:

  • Extracción de ámbar: Esta sugerencia, en un principio inviable y ficticia, fue alimentada en la fantasía popular a través del libro (y posterior película) Parque Jurásico. En este libro se sugería que insectos chupadores atrapados en ámbar podían preservar magníficamente ADN de otros animales, como por ejemplo, dinosaurios. De manera sorprendente, se ha constatado que esta técnica da resultado. Incluso se ha extraído ADN conservado en insectos con una antigüedad superior a 100 millones de años.[21]
  • Extracción de cristales en huesos: Se ha observado que en los huesos a veces se forman cristales. Los científicos demostraron que el ADN contenido en estos cristales se conservaba en un relativo buen estado.[22]
  • Extracción directa del fósil: Científicos argentinos aseguran que el ADN se mantiene incluso millones de años, por lo que se encuentran directamente en los restos.[23]

Además de su interés en paleontología, los fósiles tienen una importancia considerable en geología. Como cada especie fósil ha vivido en una época determinada, aproximadamente conocida, su presencia en una capa del terreno permite datarla. Así, efectivamente, las escalas cronológicas que se usan en estratigrafía, han podido ser fundadas en la sucesión y evolución de las especies en el curso de los tiempos geológicos.

Tal es su importancia, que la Tafonomía es la disciplina que se especializa en el estudio de la formación de los fósiles.

[editar] Referencias

  1. Museo Geológico Virtual de Venezuela. Glosario de Fósiles. Archivado desde el original, el 2007-12-23.
  2. Donoghue, PCJ, Bengtson, S, Dong, X, Gostling NJ, Huldtgren, T, Cunningham, JA, Yin, C, Yue, Z, Peng, F and Stampanoni, M (2006) Synchrotron X-ray tomographic microscopy of fossil embryos. Nature 442, 680-683
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  6. 10.000 años muy bien llevados. Archivado desde el original, el 2007-12-22.
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  8. Seilacher, A. 1953. Studien zur palichnologie. I. über die methoden der palichnologie. Neues Jahrb. Geologie Paläontologie Abhandlungen 96:421-452
  9. Un español replantea la forma de detectar la vida primitiva. Archivado desde el original, el 2007-12-27.
  10. Fernández-López,S.R.2000.La naturaleza del registro fósil y el análisis de las extinciones. Coloquios de Paleontología. 51, 267-280
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  14. Lindahl, T. 2000. Fossil DNA. Current Biology 10: 616.
  15. Sangtae K., Douglas E. S., Pamela S. S., & Youngbae S. 2004. DNA sequences from Miocene fossils: an ndhF sequence of Magnolia latahensis (Magnoliaceae) and an rbcL sequence of Persea pseudocarolinensis (Lauraceae).American Journal of Botany;91:615-620.
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[editar] Bibliografía

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[editar] Véase también

[editar] Enlaces externos

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Tags: fósil, paleontología, esqueletos, tejidos, fosilización, muerte, organismo

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