El reino de los dinosaurios finalizó en primavera Understand article
El asteroide que mató a los dinosaurios cayó en la Tierra durante laen primavera. Científicos determinaron esto tras analizar los restos fósiles de peces que murieron inmediatamente después del impacto.
© Paleoart por Joschua Knüpe, basado en la investigación y por encargo de Melanie During
Hace 66 millones de años, el meteorito Chicxulub chocó con la Tierra en lo que hoy es la península de Yucatán en México, evento que marcó la desaparición de los dinosaurios y el fin del período Cretácico. Esta extinción masiva confunde a los científicos hasta hoy, ya que fue una de las más selectivas en la historia de la vida: todos los dinosaurios no avianos, los pterosaurios, las amonitas y la mayoría de los reptiles marinos desaparecieron, mientras que los mamíferos, las aves, los cocodrilos y las tortugas sobrevivieron.
Un grupo de científicos de la Universidad Libre de Ámsterdam, la Universidad de Upsala y el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón(ESRF, por sus siglas en inglés) han aclarado las circunstancias en torno a la diversidad de la extinción en los diferentes grupos. [2] La respuesta surgió de los huesos de un pez que murió momentos antes del impacto del meteorito.
Cuando el meteorito impactó la Tierra, remeció la plataforma continental y causó enormes oleajes sobre las masas de agua. Estos oleajes movilizaron grandes volúmenes de sedimento que enterraron a los peces vivos, mientras que esférulas de impacto (bolas de cristal de roca terrestre) cayeron del cielo en menos de una hora tras el impacto. Hoy, el depósito sedimentario de Tanis en Dakota del Norte, Estados Unidos, preserva un ecosistema fosilizado que incluye a los peces espátula y esturión, que perecieron directamente en el siniestro.
Imagen por cortesía de Melanie During
Imagen por cortesía de Melanie During
Los fósiles de los peces se encontraban preservados de forma óptima, con los huesos casi sin ningún signo de alteración geoquímica. Melanie During, una investigadora de la Universidad de Upsala y la VU de Ámsterdam, y autora principal de la publicación, fue al mismo lugar para excavar los preciados especímenes. «Para nosotros era evidente que necesitábamos analizar estos huesos para obtener información valiosa acerca del momento del impacto», explica.
© Jackson Leibach
El equipo se dirigió al ESRF, un acelerador de partículas que produce los rayos X más brillantes del mundo, con un espécimen de pez incompleto y secciones representativas de los huesos, y realizó una tomografía de rayos X de sincrotrón de alta resolución.
Tomografía de rayos X de sincrotrón
La tomografía computarizada (TC) se trata de una técnica para visualizar un objeto en tres dimensiones sin abrirlo o dañarlo. Esto se logra al hacer una serie de escáneres 2D a un espécimen que rota, mientras que un algoritmo computarizado lo convierte en cortes transversales que se apilan para obtener un modelo 3D. Esta es la base del escáner de TC en medicina. Una serie de escáneres de rayos X se toma desde diferentes ángulos y luego se reconstruye mediante computadora para dar a los médicos una imagen en 3D de las estructuras internas del cuerpo sin necesidad de cirugía.
En este estudio, los científicos usaron una variación de esta técnica que utiliza rayos X muy brillantes de fuentes sincrotrón como la del Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF). Estos rayos X de sincrotrón de alta energía penetran incluso en materiales muy gruesos, como los fósiles, de forma no destructiva, y su alta intensidad mejora la relación señal-ruido y la resolución espacial para ofrecer imágenes de alta calidad con detalles microscópicos
El ESRF es la herramienta perfecta para investigar estos tipos de muestras, ya que este centro ha desarrollado una especialización única en paleontología durante las últimas dos décadas. «Gracias a los datos del ESRF, encontramos que los huesos registraban crecimiento estacional, muy parecido al de los árboles, formando una nueva capa sobre la superficie del hueso cada año», explica Sophie Sanchez de la Universidad de Upsala y científica invitada por el ESRF. «Los anillos de crecimiento detectados no solo capturaron las historias de vida de los peces, sino captaron también la estacionalidad durante la etapa tardía del cretácico y además, la estación en la que se dio la catastrófica extinción», manifiesta el autor principal, Jeroen van der Lubbe, de la VU de Ámsterdam.
Los escáneres de rayos X mostraron también la distribución, formas y tamaños de las células óseas, las cuales fluctúan con las estaciones. «En todos los peces examinados, se pueden encontrar rastros de la densidad y volúmenes de las células óseas a lo largo de los años, las cuales indican si era primavera, verano, otoño o invierno. Vimos que la densidad y los volúmenes de las células estaban en ascenso, pero no habían alcanzado aún su punto máximo durante el año de la desaparición, lo que implica que el crecimiento se detuvo de manera abrupta en primavera», dijo Dennis Voeten, investigador de la Universidad de Upsala.
Imagen de Ref. [2], CC BY 4.0
A la par que los estudios de radiación de sincrotrón, el equipo llevó a cabo un análisis de isótopos estables de carbono para revelar el patrón de alimentación anual de un pez. La disponibilidad de zooplancton, la presa favorita de los peces, oscilaba de manera estacional y llegaba a su punto máximo en verano. Este crecimiento temporal de zooplancton ingerido enriqueció el esqueleto de los peces con el isótopo de carbono 13C, que es más pesado en relación con el isótopo de carbono 12C, que es más ligero. «La señal del isótopo de carbono en el historial de crecimiento de este desdichado pez espátula, confirma que la temporada de alimentación aún no había llegado a su punto culminante – la muerte llegó en primavera», asevera During.
Mira el vídeo en el que Melanie During explica su investigación.
© Uppsala University
Los hallazgos serán un aporte para las futuras investigaciones acerca de la selectividad de la extinción masiva: era primavera en el hemisferio norte y por eso, empezaban los ciclos reproductivos de los organismos, para terminar siendo interrumpidos de manera abrupta. Mientras tanto, en el hemisferio sur era otoño, donde muchos organismos probablemente se preparaban para el invierno. En general, se sabe que los organismos expuestos murieron prácticamente de inmediato. Aquellos que se refugiaron en cuevas o madrigueras, porque se encontraban hibernando, estaban mucho más propensos a sobrevivir en el Paleógeno. «Nuestros resultados ayudarán a descubrir por qué la mayoría de los dinosaurios murieron, mientras que los pájaros y los mamíferos primitivos consiguieron librarse de la extinción», concluye During.
References
[1] El artículo original en la página web de ESRF: https://www.esrf.fr/home/news/general/content-news/general/the-reign-of-the-dinosaurs-ended-in-spring.html
[2] During MAD et al. (2022) The Mesozoic terminated in boreal spring. Nature 603: 91–94. doi: 10.1038/s41586-022-04446-1
[3] Xu C et al. (2019) 3D Visualized Characterization of Fracture Behavior of Structural Metals Using Synchrotron Radiation Computed Microtomography. Quantum Beam Sci. 3: 5. doi: 10.3390/qubs3010005
Resources
- Mira un vídeo corto para un entendimiento básico de la tomografía computarizada.
- Lee un artículo sobre Microscopía tomográfica de rayos X basada en el sincrotrón.
- Un estudio de la ESRF reveló cómo los mamíferos primitivos vivían: ESRF (2021) Antiguos dientes diminutos revelan que los mamíferos primitivos vivieron más como reptiles. Science in School 51.
- El uso de rayos X en el ESRF para ver obras de arte:
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- Brown A (2011) El legado oscuro de Van Gogh. Science in School 19: 19–25.
- Capellas Espuny M (2019) Arte y ciencia, de Pompeya a Rembrandt. Science in School 48: 20–22.
- Desvelando los secretos de la fotosíntesis con los electrones libres de rayos X en la institución europea XFEL: Wilson R (2021) Energía solar a partir de las plantas: desvelando los secretos de la fotosíntesis con láseres de electrones libres de rayos X. Science in School 54.
- Descubre acerca de una técnica basada en el efecto fotoacústico que puede hacer que las imágenes médicas sean menos peligrosas : Czuchnowski J, Prevedel R (2019) El efecto fotoacústico: ver a través del sonido. Science in School 47: 14–18.
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