La inteligencia artificial ha descubierto patrones asombrosos en la extinción biológica masiva de la Tierra

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La inteligencia artificial ha descubierto patrones asombrosos en la extinción biológica masiva de la Tierra
La inteligencia artificial ha descubierto patrones asombrosos en la extinción biológica masiva de la Tierra
Anonim

La idea de que las extinciones masivas permiten que evolucionen muchas especies nuevas es un concepto central para la evolución, pero una nueva investigación que utiliza inteligencia artificial para estudiar fósiles ha demostrado que esto rara vez es cierto, y debe haber otra explicación, escriben los científicos en un nuevo estudio publicado en Revista científica Eurekalert.

La obra histórica de Charles Darwin Sobre el origen de las especies termina con un excelente resumen de su teoría de la evolución: “Desde este punto de vista, la vida, con sus múltiples facultades, se inspiró originalmente en varias formas o en una, y que si bien este planeta se mueve cíclicamente de acuerdo con la invariable ley de la gravedad, desde un comienzo tan simple, se han desarrollado y se están desarrollando infinitas formas, las más bellas y asombrosas . De hecho, los científicos ahora saben que la mayoría de las especies que alguna vez existieron están extintas.

En general, a lo largo de toda la historia de la Tierra, la extinción de especies estuvo más o menos equilibrada por la aparición de otras nuevas, con varios grandes desequilibrios temporales, que los científicos denominan extinciones masivas. Los científicos han creído durante mucho tiempo que las extinciones masivas crean períodos productivos de evolución de las especies, o "radiación", un patrón llamado " destrucción creativa".

Un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto de Ciencias de la Vida en la Tierra (ELSI) en el Instituto de Tecnología de Tokio estudió la coexistencia de especies fósiles utilizando el aprendizaje automático y descubrió que las emisiones y las extinciones rara vez están relacionadas y, por lo tanto, es probable que existan extinciones masivas. para producir raramente emisiones de magnitud comparable.

Destrucción creativa es fundamental para los conceptos clásicos de evolución. Parece claro que hay períodos en los que muchas especies desaparecen repentinamente y muchas especies nuevas aparecen repentinamente.

Sin embargo, las emisiones comparables en escala a las extinciones masivas, que en este estudio se denominan emisiones masivas, recibieron mucho menos análisis que las extinciones. Este estudio compara los efectos tanto de la extinción como de la radiación durante el período para el que los fósiles están disponibles, el llamado eón fanerozoico. El fanerozoico (del griego para "vida explícita") representa los últimos ~ 550 millones de años del total de ~ 4.500 millones de años de la historia de la Tierra y es importante para los paleontólogos: antes de este período, la mayoría de los organismos existentes eran microbios que no podían fácilmente forman fósiles, por lo tanto, la historia evolutiva previa es difícil de rastrear.

Una nueva investigación sugiere que la destrucción creativa no es una buena descripción de cómo surgieron o se extinguieron las especies en el Fanerozoico, y sugiere que muchos de los períodos más prominentes de radiación evolutiva ocurrieron cuando la vida se expandió a nuevas extensiones evolutivas y ecológicas, como durante el Cámbrico. explosión, la diversidad de animales y la expansión carbonífera de los biomas forestales. Se desconoce si esto es cierto para los ~ 3 mil millones de años anteriores, cuando los microbios dominaban, ya que la escasez de información registrada sobre una diversidad tan antigua no permitió un análisis similar.

Los paleontólogos han identificado varios de los eventos de extinción masiva más graves en el registro fósil del fanerozoico. Estos incluyen principalmente las cinco grandes extinciones masivas, como la extinción masiva al final del Pérmico, cuando se estima que más del 70% de las especies estaban extintas.

Los biólogos han sugerido que ahora podemos estar entrando en un período de "sexta extinción masiva", que creen que es causado principalmente por actividades humanas, incluida la caza y los cambios en el uso de la tierra causados por el desarrollo agrícola

Un ejemplo bien conocido de extinciones masivas anteriores de los "Cinco Grandes" es la extinción del Cretácico-Terciario (generalmente abreviada como "KT", usando la ortografía alemana Cretácico), que parece haber sido causada por un meteorito que golpeó la Tierra hace unos 65 millones de años.. quien destruyo a los dinosaurios.

Al observar fósiles, los científicos llegaron a la conclusión de que Las extinciones masivas conducen al surgimiento de formas de vida especialmente productivas.… Por ejemplo, generalmente se acepta que la extinción masiva de dinosaurios durante K-T creó una brecha que permitió a organismos como los mamíferos, para repoblar e "irradiar", lo que hizo posible la evolución de todo tipo de nuevas especies de mamíferos, en última instancia, sentar las bases para el surgimiento del hombre.

En otras palabras, si el evento de "destrucción creativa" no hubiera ocurrido, quizás no hubiéramos discutido este tema.

El nuevo estudio comenzó con una conversación informal en el Ágora, una gran sala común donde los estudiantes y visitantes de ELSI suelen cenar y tener nuevas conversaciones. Los dos autores del artículo, la bióloga evolutiva Jennifer Hoyal Cuthill (actualmente investigadora de la Universidad de Essex en el Reino Unido) y el físico / experto en aprendizaje automático Nicholas Guttenberg (actualmente investigador de Cross Labs que trabaja en colaboración con GoodAI en la República Checa), están al comienzo del trabajo, eran estudiantes postdoctorales en ELSI, discutiendo si el aprendizaje automático podría usarse para visualizar y comprender fósiles. Durante una visita a ELSI, poco antes de que la pandemia de COVID-19 comenzara a restringir los viajes internacionales, trabajaron frenéticamente para expandir su análisis y estudiar la correlación entre los eventos de extinción y radiación. Estas discusiones les permitieron relacionar sus nuevos datos con la amplitud de ideas existentes sobre extinciones masivas y radiación.

Rápidamente descubrieron que los patrones evolutivos identificados por el aprendizaje automático diferían en aspectos clave de las interpretaciones tradicionales

El equipo utilizó una nueva aplicación de aprendizaje automático para estudiar la coexistencia temporal de especies en el registro fósil del fanerozoico al examinar más de un millón de registros en una base de datos masiva de casi doscientas mil especies.

El autor principal del estudio, el Dr. Hoyal Cathill, dijo: "Algunos de los aspectos más desafiantes para comprender la historia de la vida son las escalas de tiempo y el número de especies. Las nuevas aplicaciones de aprendizaje automático pueden ayudarnos al permitirnos visualizar esta información en forma legible por humanos. hablar, sostener en las palmas de las manos quinientos millones de años de evolución y recibir nuevos conocimientos de lo que vemos ".

Usando sus métodos objetivos, encontraron que las "cinco grandes" extinciones masivas identificadas previamente por los paleontólogos fueron atribuidas por el aprendizaje automático a un 5% de perturbaciones significativas en las que la extinción estaba antes que la radiación o viceversa, así como siete extinciones masivas adicionales, dos combinadas. extinciones masivas: radiación y quince radiaciones masivas. Sorprendentemente, en contraste con descripciones anteriores que resaltan la importancia de la radiación después de la extinción, este trabajo mostró que la radiación masiva y las extinciones más comparables solo coincidían ocasionalmente en el tiempo, refutando la idea de una relación causal entre ellas.

El coautor, el Dr. Nicholas Gutenberg, dijo: "El ecosistema es dinámico, no es necesario romper una pieza existente para crear algo nuevo".

El equipo descubrió además que la radiación en realidad puede causar cambios importantes en los ecosistemas existentes, una idea que los autores denominan "creación destructiva". Descubrieron que, en promedio, durante el eón fanerozoico, las especies que componían el ecosistema en un momento dado casi todas desaparecían después de 19 millones de años. Pero cuando ocurren extinciones masivas o radiación, la tasa de cambio de especies es mucho mayor.

Esto permite una nueva mirada a cómo está sucediendo la actual "Sexta Extinción". El período Cuaternario, que comenzó hace 2,5 millones de años, ha sido testigo de repetidos choques climáticos, incluidos cambios abruptos en las glaciaciones, cuando las regiones de alta latitud de la Tierra estaban cubiertas de hielo. Esto significa que la actual "Sexta Extinción" está destruyendo la biodiversidad que ya ha sido perturbada, y los autores estiman que se necesitarán al menos 8 millones de años para que vuelva a un promedio a largo plazo de 19 millones de años

El Dr. Hoyal Cathill comenta que " Cada extinción que ocurre ante nuestros ojos destruye una especie que pudo haber existido durante millones de años antes de ese momento, dificultando el proceso normal de "aparición de nuevas especies" para reemplazar las perdidas.".

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