fósil

     Última actualizacón: 15 marzo 2018 a las 19:47

Hace unos días los medios de comunicación y las redes sociales se hicieron eco de una nueva “revolución” en la paleoantropología. Me estoy refiriendo a la publicación en la revista Science de un estudio realizado por el equipo que trabaja en el yacimiento de Dmanisi, en Georgia.

Portada revista Science (18 octubre 2013)

Las conclusiones, tras analizar uno de los restos craneales de homínidos más completos y antiguos conocidos fuera de África ―con cerca de 1.8 millones de años de antigüedad― y su relación con otros fósiles del mismo yacimiento, apuntaban a que la variabilidad de los homininos de Dmanisi relativizarían las diferencias que hasta ahora habían servido para identificar especies como Homo habilis, Homo rudolfensis, Homo ergaster u Homo erectus (para Lordkipanidze, autor principal de la investigación, «las diferencias entre estos fósiles de Dmanisi no son más pronunciadas que las que existen entre cinco humanos modernos o cinco chimpancés»). Siguiendo este razonamiento, los investigadores sostienen que todos ellos formarían parte de una misma especie, siendo como mucho variantes regionales o «razas» de un único linaje que habría ocupado durante cientos de miles, o incluso millones de años, la práctica totalidad de los continentes euroasiático y africano.

Para poder llegar a esta conclusión, eso sí, los autores han partido de la premisa de que los cinco individuos encontrados en Dmanisi vivieron en el mismo lugar y en el mismo tiempo geológico, pertenecieron a la misma población y, por ende, a la misma especie. De esta forma, en lugar de varias especies de Homo ecológicamente especializadas, los autores creen que existió una sola especie que surgió en África. El equipo al menos ha sido cauto a la hora de proponer un nombre científico y ha preferido denominarlo el «Homo temprano».

Los cinco cráneos de Dmanisi

Ni que decir tiene que este estudio ha suscitado un intenso debate y duras críticas por parte de otros colegas. Sin embargo, no quiero extenderme ahora en este asunto que dejaré para una próxima anotación donde analizaré en detalle la cuestión (recomiendo en cualquier caso la lectura de «Dmanisi nos trae de cráneo» por María Martinón-Torres, responsable del grupo de antropología dental del CENIEH, y «Los nombres escritos en las rocas«, de Emiliano Bruner)

En su lugar quería resaltar el vivo interés que estas investigaciones despiertan en el público en general: se hace patente cuando se escuchan comentarios en la calle sobre la evolución humana, se leen las anotaciones en blogs que normalmente no tratan estos temas, así como el impacto en las redes sociales como Facebook o Twitter. Como ya sabrán ustedes ―que leen habitualmente lo que escribo― soy un apasionado de la paleoantropología, siento una gran curiosidad por comprender la evolución humana y trato de explicar la expansión de Homo sapiens por el planeta tras su salida de África (me refiero a la serie monográfica “El viaje más largo”). Sin embargo creo que no les he facilitado los conceptos esenciales para comprender en profundidad lo que trato de explicar y el reto que supone la investigación de nuestros orígenes. El objetivo por tanto de esta anotación (y algunas más) será tratar de paliar este error.

La paleoantropología

Comencemos por explicar qué es la paleoantropología. Podemos definir esta disciplina, en un sentido amplio, como la rama de la antropología que estudia la evolución humana y su registro fósil. Por lo tanto, entran dentro de su campo de investigación la evolución humana y de los primates, la prehistoria, así como el trasfondo biológico y geológico esenciales para una compresión global de esos temas. La mejor manera de ver el amplio abanico de disciplinas que engloba su ámbito de actuación es examinado el siguiente diagrama:

Vemos como la paleoantropología participa tanto de aspectos de la biología, la antropología y arqueología, así como la geología. En esta y sucesivas anotaciones vamos a introducirnos en cada uno de estos ámbitos para comprender mejor su importancia y su interrelación.

La paleontología es la ciencia que estudia los seres orgánicos que vivieron en épocas pasadas con el objetivo de establecer sus relaciones mutuas y con el medio ambiente donde vivieron, así como su ordenación en el tiempo ―la etimología griega se compone de tres raíces: «παλαιός» (palaios: antiguo), «συτσς» (ontos: el ser, lo que es) y «λογος» (logos: tratado, fundamento, razón).

Este estudio es posible gracias a los restos de tales organismos que han llegado hasta nosotros formando parte de las rocas sedimentarias, los fósiles, la primera fuente de conocimiento acerca de la vida extinta ―la palabra fósil deriva del latín fossilis, y fue empleada por Plinio el Viejo para designar de forma genérica cualquier objeto enterrado bajo tierra (en su sentido original, un fósil era cualquier cosa curiosa que estaba enterrada, de ahí que entraran en su definición los minerales y las rocas).

En la actualidad, y empleada como sustantivo, se aplica exclusivamente a los restos o vestigios de un organismo que vivió en el pasado y que han sufrido un proceso de fosilización gracias al cual se han conservado. Los fósiles se pueden encontrar incrustados en las rocas como partes duras petrificadas del organismo, o como moldes de su configuración externa o interna. Las huellas también tienen la consideración de fósiles.

La paleontología, por tanto, es la ciencia que se ocupa del estudio de los fósiles en todos sus aspectos, analizando en detalle sus estructuras y buscando una interpretación lógica a las diversas particularidades que nos ofrecen, teniendo presente lo que observamos en los animales y vegetales actuales. Su objetivo es llegar a un conocimiento total de los seres vivos que precedieron en el tiempo a los actuales, de su género de vida, condiciones ambientales y bióticas en que se desarrollaron, causas de su muerte o desaparición, así como las posibles relaciones genéticas entre ellos.

En definitiva, la paleoantropología es, siguiendo esta argumentación, el estudio de los fósiles humanos y de sus antepasados.

El proceso de fosilización

Yacimiento de Dmanisi – cortesía de David Lordkipanidze

La fosilización es el conjunto de procesos que hacen que un organismo, alguna de sus partes, o los rastros de su actividad, pasen a formar parte del registro fósil. Su escala de duración se mide en millones de años, tiempo durante el que se desencadenan transformaciones más o menos profundas que afectan a su composición y estructura. En realidad, la conservación en el tiempo de los restos de seres vivos es un fenómeno excepcionalmente raro ya que la mayoría de sus componentes tienden a descomponerse rápidamente después de la muerte y a desaparecer sin dejar rastro. De ahí que el trabajo de los científicos sea extremadamente complicado ya que tienen que contentarse, en la mayoría de los casos, con materiales muy escasos (aunque en ocasiones haya sorpresas llamativas como el caso de Autralopithecus afarensis – Lucy, donde se ha podido recuperar un esqueleto casi completo)

Como todos sabemos, cuando un ser vivo muere comienza su descomposición. Esto es lo que llamamos biodegradación y comprende aquellos procesos de descomposición de la materia orgánica que constituye las partes blandas del organismo por la actividad de microorganismos como bacterias, hongos, algas, protozoos y nematodos (la propia flora intestinal de los cadáveres segrega enzimas que también contribuyen a la biodegradación). Tampoco debemos olvidar la actividad de insectos, carnívoros carroñeros y saprótrofos en general.

Sin embargo, en ocasiones nos encontramos con que estos restos orgánicos quedan rápidamente incluidos en un material protector que los aísla del contacto de la atmósfera y de los microorganismos, dando comienzo una serie de transformaciones químicas que reemplazarán los compuestos orgánicos por minerales, generalmente calcita, sílice, pirita o carbono, que es lo que hace que perduren en el tiempo. Esta transformación depende en parte de la composición originaria del resto orgánico, y en parte también de las condiciones geoquímicas del sustrato en las que se encuentre durante el proceso.

La carbonatación es el proceso de fosilización más frecuente y consiste en la sustitución de los restos orgánicos duros por carbonato cálcico en forma de calcita. El carbonato cálcico en forma de calcita es el mineral de mayor presencia y movilidad en las rocas sedimentarias, y en consecuencia, es también el agente fosilizante más frecuente. Este hecho, unido a que es el principal componente de conchas y esqueletos de muchos organismos (como moluscos y corales), hace que esta forma de fosilización sea la más habitual y permite que los restos mantengan su composición original. Por otro lado, el fosfato de calcio forma parte de muchos restos esqueléticos, como los huesos de los vertebrados donde hasta el setenta por ciento del hueso está constituido por hidroxiapatita, un mineral de fosfato de calcio (también llamado mineral de hueso). Una gran proporción del esmalte dental también es fosfato de calcio. En general, durante el proceso de fosilización es sustituido por carbonato cálcico, aunque siempre queda una parte de fosfato que sirve en ocasiones para reconocer la naturaleza de un fragmento fósil que no se puede determinar directamente.

Coral fósil (CC)

Por ejemplo, el esqueleto de los corales está formado por calcita lo que facilita su rápida fosilización y la conservación extraordinaria de sus detalles. La concha de muchos moluscos también está formada por carbonato cálcico en forma de aragonito, que termina transformándose en calcita al ser ésta la estructura más estable para el carbonato cálcico.

De otro lado, la carbonificación es la forma más habitual de fosilización de los restos vegetales ―compuestos principalmente por celulosa― y de los artrópodos ―en los que su esqueleto está formado por quitina― donde la materia orgánica se transforma en una masa pastosa rica en carbono. Cuando los restos son de origen animal da lugar a los sapropeles, de los que eventualmente pueden formarse hidrocarburos; mientras que cuando se trata de restos vegetales, la acumulación de troncos y hojas en un ambiente con ausencia de oxígeno produce en primer lugar humus, y si el proceso continúa con un aumento de la presión y con una progresiva sustitución del resto de los componentes orgánicos por carbono, acaba formándose carbón (turba, lignito, hulla o antracita).

Estos son solo algunos ejemplos para ilustrar que la fosilización afecta de manera diferente a los organismos o a sus partes, en función de su composición, estructura y comportamiento en las sucesivas etapas del proceso, así como según las condiciones ambientales a las que han estado sometidos. Ninguno de estos factores determina por sí mismo, o garantiza, que sus restos lleguen a fosilizar. Se han recuperado fósiles de organismos de cuerpo blando, sin porciones esqueléticas mineralizadas, que estaban constituidos exclusivamente por compuestos orgánicos fácilmente biodegradables; mientras que han sido destruidos numerosos restos esqueléticos duros que estaban constituidos por minerales relativamente estables (las partes esqueléticas se vuelven ante todo porosas por la destrucción de la materia orgánica asociada, y luego, a causa de esta porosidad, pueden llegar a desaparecer por disolución química).

La tafonomía

El término tafonomía fue propuesto por primera vez por el paleontólogo ruso (y escritor de ciencia ficción) Iván Antónovich Yefrémov en un artículo publicado en 1940 titulado Taphonomy: new branch of paleontology. La tafonomía ―palabra que deriva del griego «τάφος» (taphos: enterramiento), y «νόμος» (nomos: ley)― se ocupa del estudio de los procesos de fosilización y de la formación de los yacimientos de fósiles.

Para cumplir su objetivo toma en consideración dos hechos básicos de la paleontología: en primer lugar, que los fósiles no representan, normalmente, al organismo tal y como era antes de la muerte; y en segundo término, que las asociaciones fósiles tampoco representan, normalmente, las comunidades vivas de dichos organismos. Es importante tener esto presente ―aunque pueda parecer una obviedad― para evitar interpretaciones erróneas a la hora de analizar los fósiles: éstos únicamente son los restos, casi siempre incompletos, de organismos descompuestos que han quedado enterrados en los sedimentos.

Veamos los factores biológicos y geológicos básicos que contribuyen a la formación de yacimientos, o que son la causa de que nunca lleguen a formarse:

• Factores biológicos. En primer término, es preciso tener en cuenta la dinámica de las poblaciones y las causas que condicionan la concentración de los seres vivos a causa, por ejemplo, de su alimentación. En segundo lugar, las causas que condicionan la acumulación de cadáveres (como el caso de un grupo de animales que, huyendo a la carrera de un depredador, caen a un río o por un acantilado). También se dan factores biológicos negativos, como la destrucción sistemática de los restos por los animales carnívoros o los carroñeros; así como algunos procesos bacterianos que no dan lugar a la fosilización.
• Factores geológicos. Para la fosilización se requiere:

Que los restos orgánicos se acumulen en un área de sedimentación;

Que la sedimentación se realice con cierta velocidad, para que cubra los restos en poco tiempo, evitando que se destruyan.

Que los sedimentos sean de tal naturaleza que permitan la conservación de esos restos (como vimos por ejemplo al describir los procesos de fosilización, si hay déficit de carbonato cálcico los restos se disuelven sin fosilizar).

Por lo tanto, entre los factores geológicos se cuentan los procesos hidrodinámicos, en los que interviene la velocidad de la corriente de agua; los procesos de formación de la roca sedimentaria donde quedan depositados los restos (llamada diagénesis), los fenómenos de deformación de la corteza (diastrofismo tectónico y metamorfismo) que suelen destruir los fósiles (por ejemplo, en las rocas metamórficas los fósiles son muy raros ya que generalmente se han destruido al alterarse la composición y la estructura del sustrato en el que se encuentran).

Etapas de la formación de un yacimiento

Del conjunto de animales o vegetales existentes en una determinada zona (biocenosis) se produce la muerte y acumulación de cadáveres (tanatocenosis). En esta fase es normal que desaparezcan las especies raras, poco numerosas, por una simple ley estadística; de ahí que la tanatocenosis contendrá un término medio de la biocenosis donde, en general, solo estarán representadas las formas más abundantes.

La siguiente etapa consiste en que los restos queden depositados en un área de sedimentación. Esto suele producirse con posterioridad al transporte de los restos (por cursos de agua, condiciones meteorológicas etc.) donde que se pierden muchos elementos como las formas muy grandes o muy pequeñas y, en general, aquellos que por flotar en el agua (como los restos vegetales, las conchas de ciertos ammonites etc.) no quedan depositados en la misma área de sedimentación de la mayoría.

La etapa siguiente es la fosilización en la que se eliminan normalmente las formas carentes de esqueleto o que lo tienen cartilaginoso o poco mineralizado como hemos visto con anterioridad.

Las diferentes etapas recorridas suponen una serie de auténticas “cribas” que dan origen a una progresiva “selección” por lo que, en un yacimiento dado, los animales o vegetales allí asociados pueden no haber formado una única biocenosis y sería erróneo suponer que vivieron juntos, igual que de la escasez de restos vegetales sería erróneo suponer que el continente era desértico (la ausencia de determinados fósiles en los yacimientos nunca demuestra que no existiesen, sino únicamente que sus restos no llegaron a las áreas de sedimentación o que no pudieron fosilizar).

Por último, suponiendo que se den todas las circunstancias adecuadas para que llegue a formarse un yacimiento de fósiles en la superficie, éste va ganando profundidad en la litosfera por depósitos sucesivos de nuevos sedimentos (aunque esta profundidad no debe ser excesiva para que no lleguen a actuar sobre el yacimiento los procesos de diastrofismo que lo destruirían). Así, queda incorporado a las rocas sedimentarias durante millones de años, sometido a todas las vicisitudes geológicas por las que pase la formación sedimentaria a que pertenece. Y si todos esos procesos geológicos no lo han destruido, entonces está en condiciones de aflorar de nuevo —como consecuencia de los procesos de erosión que ponen al descubierto zonas de la litosfera cada vez más profundas— permitiendo que los encontremos y analicemos.