El estudio de los fósiles es una de las herramientas más poderosas para entender el pasado de la Tierra. Nos permite conocer cómo eran los organismos que habitaron nuestro planeta hace millones de años, cómo se movían, qué comían y cómo interactuaban con su entorno. La ciencia que se ocupa del estudio de los fósiles es la paleontología.
Definición y Clasificación de los Fósiles
Los fósiles son los restos o señales de la actividad de organismos pretéritos. Se considera fósil a cualquier evidencia de vida del pasado con más de 5 mil años de antigüedad. Dichos restos, conservados en las rocas sedimentarias, pueden haber sufrido transformaciones en su composición o deformaciones más o menos intensas. Esto significa que no solamente los esqueletos de los animales vertebrados como peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos son fósiles, sino además otras partes de estos como dientes, cuernos, garras y conchillas. También las plantas, incluyendo piñas, troncos, ramas, frutos secos y granos de polen, pueden fosilizarse. Los fósiles, por lo general, solo muestran las partes duras del animal o planta: el tronco de un árbol, el caparazón de un caracol o los huesos de un dinosaurio o un pez.
Tipos de Fósiles
- Fósiles Corporales: Son restos de animales y plantas o partes de ellos, como huesos, dientes y conchas. Algunos fósiles son más completos, registrando una mayor cantidad de información paleobiológica. Los más espectaculares de estos "fósiles perfectos" son mamuts lanudos completos hallados en suelos congelados, cuya carne estaba tan congelada que aún se podía comer después de 20 000 años.
- Icnofósiles o Fósiles de Actividad: No obstante, el registro fósil no solo incluye huesos, dientes o conchas: también hay evidencias indirectas, como huellas, marcas de arrastre, impresiones de piel o plumas. Los icnofósiles son restos de deposiciones, huellas, huevos, nidos, bioerosión o cualquier otro tipo de impresión. Estos presentan características propias que los hacen identificables y permiten su clasificación como parataxones: icnogéneros e icnoespecies, que son clases de pistas fósiles agrupadas por sus propiedades comunes: geometría, estructura, tamaño, tipo de sustrato y funcionalidad. El término icnofacies hace referencia a la asociación característica de pistas fósiles, recurrente en el espacio y en el tiempo, que refleja directamente condiciones ambientales, tales como la batimetría, la salinidad y el tipo de sustrato.
- Microfósiles: Es un término descriptivo que se aplica al hablar de aquellos fósiles de plantas o animales cuyo tamaño es menor de aquel que puede llegar a ser analizado por el ojo humano.
- Fósiles Químicos o Biomarcadores: Finalmente deben tenerse en cuenta también aquellas sustancias químicas incluidas en los sedimentos que denotan la existencia de determinados organismos que las poseían o las producían en exclusiva. Las moléculas orgánicas son abundantes en muchos sedimentos y rocas sedimentarias y se denominan marcadores biológicos "biomarker". Su estudio e identificación requieren técnicas sofisticadas de toma de muestra y análisis, y conservan un registro muy detallado de la actividad biológica del pasado.
- Inclusiones: El ámbar (resina fósil) es un polímero natural encontrado en muchos tipos de estratos por todo el mundo, incluso en el Ártico, y se trata de la resina de árboles fosilizada hace millones de años.
El Proceso de Fosilización y sus Modalidades
La fosilización es una transformación físico-química que a lo largo de cientos de miles de años va sufriendo el organismo, ya sea este un animal o una planta, hasta convertirlo en fósil. Para que un resto corporal o una señal de un organismo merezca la consideración de fósil es necesario que se haya producido un proceso físico-químico que le afecte. En este proceso se pueden producir transformaciones más o menos profundas que pueden afectar a su composición y estructura.
La fosilización se da en casos excepcionales, ya que deben existir condiciones ambientales propicias para que pueda ocurrir, entre otras y muy especialmente la ausencia de oxígeno, principal factor de descomposición cuando un organismo muere. La descomposición es la principal fuente de pérdida de información en el registro fósil, y la mineralización es la única vía de frenarla. Los tejidos pueden conservarse como permineralizaciones, residuos orgánicos alterados o, con el deterioro prolongado, como improntas.
La Tafonomía es la ciencia que estudia la dinámica del proceso de fosilización, y proporciona información paleobiológica y geológica que ayuda a entender las características y razones de conservación del fósil.
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Mecanismos de Fosilización
Hay muchas formas diferentes en que se forman los fósiles. Los moldes fósiles son los más comunes. Para que se forme una huella fósil deben cumplirse ciertas condiciones. El primer paso es que un organismo deje una huella en un sustrato blando, como barro o ceniza volcánica. Con el paso del tiempo, estos materiales se compactan y se endurecen, formando una roca. Así, la huella queda conservada como parte del registro fósil. Cuando los restos enterrados de plantas y animales se descomponen o disuelven dejando un espacio en la roca, se forman los mohos. Estos espacios pueden preservar la textura de los restos (crestas en conchas, por ejemplo). A veces, estos moldes pueden llenarse de minerales depositados por el agua subterránea que fluye a través de la roca o sedimentos que luego se endurecen. Los cristales minerales y los sedimentos toman la forma de los restos originales y se denominan moldes.
Tabla: Tipos de Fosilización
| Tipo de Fosilización | Descripción |
|---|---|
| Permineralización o Petrificación | El organismo o sus partes se mineralizan, formando una copia fiel en piedra al ser sustituida la materia orgánica por minerales circundantes. |
| Inclusión (Gelificación/Momificación/Ámbar/Brea) | El organismo queda atrapado y preservado en hielo, por deshidratación, o encapsulado en savia de árbol fosilizada (ámbar) o petróleo crudo (brea). |
| Impresión, Impronta o Carbonización | El organismo deja una marca o huella en un sustrato blando que luego se endurece, o su materia orgánica se reduce a carbono, especialmente en plantas. |
| Carbonatación | Las partes duras del organismo se transforman en carbonato cálcico o calcita. |
| Silicificación y Opalización | La sílice disuelta se deposita en los poros del organismo, fosilizándolo como sílice u ópalo. |
| Piritización | La materia orgánica es sustituida por pirita o marcasita, producto de la combinación de hierro y ácido sulfúrico. |
| Fosfatación | El fosfato cálcico en huesos y dientes facilita la conservación con carbonato de calcio. |
Procesos Destructivos que Afectan a los Fósiles
La durabilidad de los esqueletos es la resistencia relativa de estos a la fractura y destrucción por agentes físicos, químicos y bióticos. La descomposición es la principal fuente de pérdida de información en el registro fósil. Las condiciones anóxicas son un requisito previo a la preservación de organismos ligeramente mineralizados y de partes blandas.
- Desarticulación: Es la disgregación de esqueletos constituidos por elementos múltiples a lo largo de junturas o articulaciones preexistentes, lo cual puede darse incluso antes de la muerte.
- Fragmentación: Se produce por el impacto físico de objetos y por agentes bióticos como predadores y carroñeros.
- Abrasión: Es el resultado del pulido y molienda de los elementos esqueléticos, produciendo un redondeamiento y una pérdida de los detalles superficiales.
- Bioerosión: Solo se puede identificar cuando está asociada a fósiles reconocibles como esponjas clionas y algas endolíticas.
- Corrosión y Disolución: Es el resultado de la inestabilidad química de los minerales que forman los esqueletos en la columna de agua o en los poros del sedimento.
En la práctica, los efectos de abrasión mecánica, la mayoría de los de bioerosión y de corrosión son difíciles de distinguir en los fósiles. Algunos autores proponen el término de corrasión para indicar el estado general de las conchas, resultado de cualquier combinación de estos procesos. Los procesos destructivos de desarticulación, fragmentación y corrasión son muy evidentes en el registro fósil y afectan de manera diferente a los distintos tipos de esqueletos. Por ejemplo, los esqueletos macizos son resistentes a la rotura y muy resistentes a la destrucción mecánica.
Inferencia y Deducción a partir del Análisis de Fósiles
El análisis de huellas fósiles ha sido particularmente útil para estudiar la locomoción de animales extintos. Por ejemplo, las huellas permiten calcular la longitud de la zancada, el ángulo entre las patas, el peso corporal aproximado y la velocidad del desplazamiento. Uno de los grandes aportes de las huellas fósiles es que permiten reconstruir escenas del pasado. Por ejemplo, si se encuentran varias huellas paralelas de una misma especie, podría interpretarse como evidencia de comportamiento gregario, es decir, que los animales se desplazaban en grupo. No obstante, estas interpretaciones deben hacerse con cautela, ya que es difícil asegurar con certeza la intención de los animales.
Para interpretar las huellas fósiles, los paleontólogos utilizan el principio del actualismo, que establece que los procesos que ocurren en la actualidad también sucedieron en el pasado. En este sentido, el estudio de las huellas de animales actuales -como jaguares, lobos o cocodrilos- es fundamental para entender las huellas fósiles. La paleontología brinda herramientas para entender la evolución de los seres vivos, ya que podemos encontrar en el registro fósil, evidencias de las modificaciones corporales que han sufrido los ejemplares de un grupo a lo largo de millones de años. Por ejemplo, las serpientes, hace unos 120 millones de años, tenían 4 patas.
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Los fósiles de transición son fósiles que proporcionan evidencia de que los organismos pueden haber pasado del agua a la tierra. Un ejemplo de esto es el fósil de Tiktaalik, que tiene aletas y branquias como un pez, pero también tiene huesos en las piernas y pulmones como un mamífero terrestre. Estos fósiles son importantes porque los científicos examinan el registro fósil en busca de patrones, o similitudes y diferencias a lo largo del tiempo, para contarles más sobre cómo y cuándo pueden haber vivido los organismos.
Los fósiles tienen un valor intrínseco ya que su estudio es fundamental para la Geología. Los que relacionan ciertos organismos con la génesis de yacimientos minerales (como el fitoplancton con el petróleo o el carbón) también son numerosos. Además, la geología histórica es inconcebible sin el apoyo de los datos paleontológicos que nos dan información sobre Paleogeografía. El registro fósil proporciona evidencia de que alguna vez existieron organismos extintos en la actualidad, y también proporciona una historia cronológica de cómo los organismos han evolucionado en el agua y en la tierra. Los organismos se han vuelto progresivamente más complejos con el tiempo.
El Registro Fósil y la Datación
El registro fósil es el conjunto de fósiles existentes. Es una pequeña muestra de la vida del pasado distorsionada y sesgada, y no se trata de una muestra al azar. Todos los fósiles recolectados a lo largo del tiempo y ordenados cronológicamente se conocen como registro fósil. Este registro abarca desde hace 3770 millones de años hasta la actualidad; sin embargo, el 99 % de sus representantes se encuentran desde hace 545 millones de años hasta ahora. Son comparaciones asombrosas si consideramos que el registro fósil incluye centenares de millones de años y que la fauna y la flora vivientes representan solo un instante de tiempo geológico.
Para saber la edad de las rocas y los fósiles (dataciones), los científicos pueden usar distintos métodos. Algunos son indirectos, pues a partir de la ubicación relativa de los fósiles es posible estimar las edades de unos con respecto a otros, según su posición en la secuencia de capas de sedimento. Los métodos de datación absoluta son químicos, pues brindan la edad que tiene el resto fósil o la roca que lo contiene. Se utilizan diferentes indicadores químicos, y cada uno sirve para un rango de tiempo preciso. Por ejemplo, el más conocido es el método de Carbono 14 que permite datar restos de hasta 70 mil años.
Muchos de los organismos que ahora encontramos como fósiles se extinguieron en diferentes épocas geológicas. Por ejemplo, los trilobites, ciertos corales, crinoides, braquiópodos y fusulínidos vivieron exclusivamente en el Paleozoico; los cefalópodos (amonitas), en el Jurásico; y las aves y mamíferos, así como las globotruncanas y ciertas plantas, se desarrollaron solamente en el Mesozoico.
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Desafíos en la Interpretación: Pseudofósiles
Los pseudofósiles son patrones visuales o restos en rocas, producidos por procesos geológicos, que se asemejan a formas propias de los seres vivos o sus fósiles; un ejemplo clásico son las dendritas de pirolusita (óxido de manganeso, MnO2), que parecen restos vegetales. La interpretación errónea de los pseudofósiles ha generado ciertas controversias a lo largo de la historia de la Paleontología. Por ejemplo, en el año 2003, un grupo de geólogos españoles puso en entredicho el origen orgánico de los fósiles de Warrawoona que, según William Schopf, correspondían a cianobacterias que constituían el primer rasgo de vida sobre la Tierra hace 3500 millones de años. La base de tal replanteamiento era que estructuras filamentosas, similares a estos supuestos microfósiles de Warrawoona, pueden ser producidos a temperatura y presión ambiente por la combinación, en un medio alcalino, de una sal de bario y un silicato. Un nuevo estudio publicado en 2015 por la revista Proceedings of the National Academy of Sciences resolvió finalmente la controversia, utilizando microscopía electrónica de transmisión para examinar rebanadas ultradelgadas de los candidatos a microfósiles y así construir mapas a escala nanométrica de su tamaño, forma, química y distribución de carbón mineral.
Hallazgos Notables y Fósiles Vivientes
En algunas regiones del mundo se han encontrado huellas fósiles excepcionales que han aportado información clave sobre la evolución. En México se han encontrado huellas fósiles en estados como Coahuila, Puebla y Sonora, donde se han descubierto rastros de dinosaurios y mamíferos. El geólogo británico Lyell definió a los fósiles como restos de organismos que vivieron en otras épocas y que actualmente están integrados en el seno de las rocas sedimentarias. En España, destacan yacimientos como Atapuerca y Las Hoyas. El primero es un rico yacimiento del Pleistoceno donde se han encontrado, entre otros, abundantes fósiles de homínidos. Un ejemplo de fósil corporal es un tronco petrificado de Araucarioxylon arizonicum.
Los fósiles más antiguos son los estromatolitos, que consisten en rocas formadas por la precipitación y fijación de carbonato cálcico merced a la actividad bacteriana. Esto último se ha podido saber gracias al estudio de los estromatolitos actuales, producidos por tapetes microbianos.
Los "fósiles vivientes" son un concepto interesante. Los braquiópodos son un ejemplo perfecto, ya que Lingula es un braquiópodo actual del que se encuentran fósiles a través de todo el Cenozoico. Otro ejemplo es el celacanto, una especie que se creía extinta y que luego se ha encontrado viva.
El Día Internacional del Fósil se celebra en el mes de octubre con el objetivo de crear conciencia sobre el valor que tienen los restos fósiles, para poder reconstruir la vida en el pasado de la Tierra.
Hidrocarburos como Productos de Fosilización
Los hidrocarburos se han originado de forma natural por un proceso de fosilización en anoxia (falta de oxígeno) ambiental. En estas condiciones, la materia orgánica no se ha degradado por microorganismos, sino que permanece en forma de moléculas orgánicas más complejas, sólidas, líquidas o gas. Los combustibles fósiles son aquellos combustibles originados por la descomposición parcial de materia orgánica de hace millones de años, transformada por la presión y temperatura debidas a las capas de sedimentos acumulados sobre ella. Por definición, los combustibles fósiles son considerados fuentes de energía no renovable; el consumo de este combustible es muy superior al tiempo en que tarda en generarse (millones de años). El petróleo es un aceite mineral, constituido por hidrocarburos, contenido en grandes bolsas a los estratos superiores de la corteza terrestre.