¿Qué es un fósil guía? el Jesúsverso y Ammu te lo cuentan

Artículo redactado por Jesús Mesian, Jesús Gamarra González y Ammu (con la colaboración ilustrativa de Elena Moreno Gibello y Ammu)

¡Buenas ammucurios@s! Hoy me encuentro bien acompañada de dos colaboradores, Jesús Mesian y Jesús Gamarra. Si, estoy en el jesusverso, y eso implica que tenemos que hablar de cosas muy importantes e interesantes de nuestro pasado. Agarraos, porque nos vamos en la máquina del tiempo de los Jesús para contaros entre los 3 una historia fascinante.

En el mundo de la paleontología podemos encontrar muchos fósiles como nos ha enseñado Jesús Mesian a lo largo de los distintos períodos en la escala geológica y de la historia de la Tierra (y los que nos quedan…). Sin embargo, no hemos mencionado aún un término esencial, que Jesús Gamarra conoce muy bien, y puede explicarnos en detalle: el fósil guía.

En primer lugar, querido Jesús Mesian recordemos…

¿Qué es un fósil?

Los fósiles son los restos o evidencias de seres que estuvieron vivos hace más de cinco mil años. Esto significa que no solamente los esqueletos de los animales vertebrados (peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos) son fósiles, sino también otras partes de estos (dientes, cuernos, garras…). Así mismo, las plantas (piñas, troncos, ramas, frutos secos, granos de polen) y no nos olvidemos de las huellas (icnitas), impresiones (marcas de las flores y hojas en la tierra), inclusiones de seres vivos en ámbar o moldes de sus cuerpos que también forman parte del registro fósil.

Si queréis saber más, como soy un divulgador serio os dejo por aquí un artículo que ya hice para contaros qué es un fósil en versión extendida.

Para contestar a esto, dejamos a la Jefa, que nos introduzca. Ammu, tu turno.

¿Qué es un fósil guía?
Denominamos fósil guía a aquellos fósiles que son muy característicos de un periodo o intervalo temporal concreto de la historia de nuestro planeta y que sirven para poder datar con precisión las rocas pertenecientes a dicho momento geológico.

Por otro lado, los fósiles guía también se llaman “directores”, “característicos”, “tipo” o “índice”. Pero, claro está que no todos los fósiles pueden entrar como hemos mencionado en esta categoría, es literalmente un estatus de solo unos pocos. Como las entradas para un concierto VIP.

Imagen 1. Escala geológica y algunos ejemplos de fósiles guía. Imagen extraída de: https://www.researchgate.net/figure/Figura-33-Registro-paleontologico-general-de-fosiles-guias-durante-el-Fanerozoico_fig5_320532579

Características de un fósil guía

El estatus de un fósil guía requiere de una serie de condiciones:

1. Ser abundantes.
2. Ser fáciles de identificar.
3. Tener una distribución corta en la escala temporal geológica.
4. Presentar una amplia distribución geográfica y en distintos tipos de roca.

Y como no soy experta le paso el teclado a quién sí lo es, Jesús Gamarra, tu turno.

Gracias Ammu. Pues como bien dices, los paleontólogos hemos de seguir este criterio a la hora de establecer uno o más fósiles guía determinantes de un momento temporal concreto, porque:

1. Si no fuesen abundantes, serían complicados de encontrar, lo que dificultaría la datación del yacimiento o la formación en la que se encontrasen.
2. Si fueran complicados de identificar, podría haber errores y confusiones con otros organismos similares que no tienen por qué seguir estas condiciones, lo que daría lugar a errores en nuestra datación.
3. Si tuviesen una amplia distribución en la escala temporal, el intervalo a datar sería muy amplio y, por lo tanto, poco preciso.
4. Si sólo se encontrasen en regiones muy localizadas, podrían igualmente servir para datar esa zona, pero no se podría comparar con las dataciones de otras regiones, por lo que habría que buscar otro fósil guía presente en ambas zonas.

Los fósiles guía nos permiten una datación relativa, no absoluta. Lo único que podemos saber en la naturaleza con certeza es que los isótopos radiactivos de los elementos químicos, que se encuentran en todos los organismos y rocas, se convierten con el paso del tiempo en sus isótopos más estables: esto ocurre de tal forma que, con el transcurso del tiempo, cada vez habrá más isótopo estable y menos radiactivo. En esto consiste la datación absoluta, como la datación por radiocarbono, la de uranio-torio, la de potasio-argón… un mundo fascinante que ya os contó mi tocayo Jesús Mesian en esta entrada (podéis leer más aquí).

Imagen 2. Infografía resumen de la datación relativa y absoluta. Imagen extraída de:https://www.biolocus.es/datacion-relativa/

Por otro lado, tenemos las dataciones relativas. Como su propio nombre indica, son relativas, no absolutas (podéis profundizar más en el artículo de Jesús Mesian). En ellas encontramos los anillos de los árboles, la superposición geológica de los estratos, o la sucesión faunística. Un fósil guía se basa en el principio de la sucesión faunística, según la cual, los animales que habitaron en un momento del pasado fueron reemplazados por otros animales posteriormente, llegando a desaparecer mientras los nuevos se establecían. Lo mismo pasó con las plantas. Por ejemplo, si tenemos un corte en una carretera en el que hay dos estratos, teniendo el de debajo fósiles de dinosaurio y en el de arriba fósiles de mamuts, podremos decir que el de arriba es más moderno porque los dinosaurios se extinguieron para dar luego lugar, millones de años después, a la aparición de los grandes mamíferos como el mamut, ¿verdad?

Imagen 3. Recreación de un mamut. Imagen extraída de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mammoth-ZOO.Dvur.Kralove.jpg

La datación mediante un fósil guía no es algo tan sencillo como el ejemplo que acabamos de dar, ni tan evidente: como veremos, hay muchísimos fósiles guía a lo largo de los cientos de millones de años, que no sólo permiten distinguir tan a grosso modo entre dos o más estratos: si tenemos suerte, la sucesión de varias formaciones con fósiles guía característicos en cada una de ellas nos podrá indicar cambios mínimos en la sucesión faunística, incluso de hasta pocos miles de años. Esto, en paleontología, es un nivel de precisión muy alto, sobre todo si hablamos en un contexto de, por ejemplo, una formación cuyos estratos pueden comprender en total varios millones de años desde sus capas inferiores a las superiores. Esto nos permite a los paleontólogos y geólogos observar cambios faunísticos y temporales a muy poca escala, además del paso del tiempo entre los estratos más antiguos y los más modernos.

¿Cómo se forma un fósil guía?

En realidad, un fósil guía se forma como cualquier otro tipo de fósil. Somos nosotros los humanos quienes, en función de los criterios que hemos visto, consideramos un fósil guía más apto que otro. Jesús Mesian ya os lo contó en este artículo.

Generalmente, buena parte de los fósiles guía que se emplean en paleontología se forman en ambientes marinos y lacustres, donde los fósiles de toda una serie de invertebrados microscópicos que en ambientes continentales no existen permiten estudiar los cambios temporales con mucha más precisión. Pero no nos equivoquemos: en ambientes terrestres también hay fósiles guía -y muchos-, si bien suelen ser, como veremos más adelante, pólenes y microvertebrados (pequeños reptiles, roedores, etc.).

¿Y por qué los mejores fósiles guías son de muy pequeño tamaño? Esto se debe a que los organismos pequeños generalmente tienen una tasa reproductiva mucho más rápida que los de mayor tamaño: no hay nada más que ver el período de gestación de un ratón, de 22 días, frente al de un elefante, de 22 meses. Cuanto más rápidamente de a luz un organismo, antes podrá volver a estar disponible para reproducirse, y tendrá un ciclo reproductivo mucho más rápido que el de un organismo. Esta gran velocidad reproductiva de los pequeños organismos hace que, a parte de generar muchos más descendientes, las posibilidades de que aparezcan mutaciones genéticas diferentes en cada uno de ellos sean más altas: un ratón da a luz entre 8 a 12 crías, mientras que un elefante tiene únicamente una. No hablar ya de otros organismos, como invertebrados, cuyas crías de una sola puesta pueden contarse por cientos. Estas mutaciones podrán ser transmitidas más velozmente si el animal, tras un corto desarrollo, alcanza pronto la madurez sexual. De nuevo, esto ocurre más rápidamente en pequeños organismos: un ratón es maduro sexualmente a las 6-8 semanas tras nacer, mientras que el elefante la alcanza a los 12 o 14 años. ¿Y qué pasa si se transmiten rápidamente las mutaciones genéticas a los descendientes? El proceso es complejo, pero en resumen, si esas mutaciones son beneficiosas, pasan el famoso filtro de la selección natural y se van acumulando, esto se llama evolución. En relativamente poco tiempo, es posible que aparezca una nueva especie si se diferencia de la población original.

Y, ¿a qué viene todo este párrafo? Esto explica que, en el registro fósil, los mejores fósiles guía sean de este tipo de organismos, con una alta tasa de reproducción y aparición de nuevas especies por acumulación de mutaciones. Estas especies, de corta duración geológica, caracterizan momentos temporales muy concretos.

¿Por qué existen estos fósiles?

La necesidad de escoger un fósil guía es, como hemos visto, la datación de los estratos. El registro de los más de 542 millones de años del eón Fanerozoico es amplísimo, y no sólo basta con dividirlo en sus eras Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica, que estáis descubriendo en este blog con Jesús Mesian (de momento). Estas eras, a su vez, se dividen en períodos, y los períodos en otro intervalo menor, las épocas, y las épocas en pisos. Y te preguntarás “¿por qué dividimos tanto el tiempo geológico?” Hay tantas divisiones y subdivisiones para entenderlo mejor y caracterizarlo. Estas subdivisiones se realizaron, entre otros métodos, a partir del establecimiento de fósiles guía que caracterizaban cada una de ellas.

¿Y cómo, a partir de un fósil, puedes conocer la edad? Pues porque se pueden correlacionar esa información que nos aportan las dataciones absolutas y combinarla con la datación relativa de los fósiles guía. De esta forma, cada vez que veamos un fósil guía con el que alguien ha trabajado y estudiado anteriormente, podemos saber qué edad tienen y utilizarlo de referencia para conocer su edad.

Por ejemplo, si datamos isotópicamente una roca en la que hay un determinado organismo fósil, sabemos su edad exacta. Si ya en otro lugar vemos ese mismo fósil, sabremos su edad. Cuantas más características de las que ya hemos mencionado cumpla un determinado fósil, más concreto será y nos permitirá atribuirle con mayor precisión una datación a los estratos donde aparecen.

¿Para qué sirven?

Hola, soy yo Ammu, cojo testigo un momento, para resaltar este punto, y ahora dejo nuevamente a los expertos.

En ciencia, como en todo lo estudiado por el ser humano, se necesita categorizar, como hemos comentado, para poder entender y dividir el conocimiento a pequeñas dosis. Previamente, ya hemos contestado en parte, para qué sirven los fósiles guía, su principal función es ayudarnos a ver las sucesiones faunísticas y sobre todo, para indicarnos la edad relativa de un estrato o capa de roca. 

¿Y a ti qué? ¿A quién le importa eso? ¿Para qué va a servir? Pues lo cierto, es que además de conocer cómo han ido cambiando las especies a lo largo de la historia de nuestro planeta. También y principalmente conocer a las rocas y su edad en profundidad, nos permite saber cómo se han ido moviendo las placas tectónicas. Sí, estas que se encargan de provocar volcanes, terremotos, tsunamis, y que te alejan o acercan a distintos continentes cada año unos pocos centímetros.

Le devuelvo el teclado a Jesús Mesian, que me dice que os quiere explicar dónde podéis encontrarlos y contaros algún ejemplo con Jesús Gamarra.

¿Dónde podemos encontrar fósiles guía?

Si alguna vez queremos buscar fósiles guía, debemos tener en cuenta qué rocas pueden contener fósiles de cualquier tipo, y esto ocurre solo en las rocas sedimentarias, depositadas al mismo tiempo que los seres vivos fosilizados. Pues bien, este segundo caso es el más extraño, pero es donde se encuentra uno de los fósiles guía más conocidos: el trilobites.

¿Qué ejemplos hay?

Ejemplos comunes de fósiles guías incluyen a los trilobites, ammonites y foraminíferos.

TRILOBITES

Los trilobites son quizás el ejemplo más conocido de fósiles guías. Eran artrópodos marinos que vivieron desde el Cámbrico hasta el Pérmico, hace aproximadamente 521 a 252 millones de años.Características destacadas:

• Distribución geográfica amplia

• Evolución rápida y distintiva

Los trilobites ayudan a datar rocas del Paleozoico y han sido un recurso fundamental en estudios geológicos.

Imagen 4. Ejemplar de Trilobites género Metacryphaeus. Ilustración pintada por Elena Moreno Gibello (@ele_mogi en instagram). Esta se basa en una fotocopia de la Ilustración de la biblioteca pública de Nueva York. URL: https://www.album-online.com/detail/es/OWE0YzY3MA/a-trilobite-is-extinct-small-arthropod-subphylum-trilobita-that-lived-alb3804813

AMMONITES

Las amonitas o ammonites eran moluscos marinos que existieron desde el Devónico hasta el Cretácico, hace aproximadamente 400 a 66 millones de años. Son muy útiles para datar rocas del Mesozoico.Características principales:

• Extinción masiva cerca del final del Cretácico

• Conchas en espiral con patrones de sutura distintivos

Estas características hacen que las amonitas sean ideales para la correlación y datación de sedimentos marinos.

Imagen 5. Ejemplar de Ammonites. Imagen extraída de: https://ammonites.net/fosiles-guia/

FORAMINÍFEROS

Los foraminíferos son organismos unicelulares y eucariotas, provistos de concha mineralizada por carbonatos y en algunos casos por sílice u otras sustancias, que pertenecen al reino de los protistas. Aparecieron en el Cámbrico (principios del Paleozoico) y persisten en la actualidad en infinidad de ambientes marinos; poblando desde el litoral hasta los fondos de mares y océanos cálidos y fríos.

Desde el punto de vista paleontológico se suelen dividir en dos grandes grupos:

¬ Los macroforaminíferos; que alcanzan tamaños centimétricos y que, por lo tanto, al poseer una concha relativamente grande, gruesa y pesada, para su tamaño, vivían cerca del lecho marino formando parte del bentos.

¬ Los microforaminíferos: cuyas delgadas conchas poseen un tamaño inferior al milímetro, por lo que viven suspendidos en la zona fótica de las aguas marinas formando parte de plancton.

Imagen 6. Tres ejemplares de microforaminíferos (los hemos bautizado Jesús M, Ammu y Jesús G). Imagen extraída de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:00029_10_mm_foraminifera.jpg

NANOFÓSILES CALCÁREOS

Los nanofósiles calcáreos son microfósiles compuestos de carbonato de calcio, como los Cocolitóforos, que son utilizados para datar sedimentos marinos profundos. Estos fósiles son tan pequeños que requieren un microscopio para ser observados. ¿Y para qué sirven? Pues, son principalmente usados en paleontología y en geología, porque:

• Ayudan en la identificación de eventos climáticos y cambios en la química oceánica (pasada, presente y pudiendo hacer predicciones futuras).
• Importantes en la bioestratigrafía del Mesozoico tardío y el Cenozoico.

Por tanto, como comentamos anteriormente, es muy útil para una datación de alta precisión.

Imagen 7. Ejemplar de Discoaster surculus, de 15 micras de ancho. La extinción de esta especie marca oficialmente el comienzo del período Cuaternario. Imagen extraída de: https://es.wikipedia.org/wiki/Nanof%C3%B3sil#/media/Archivo:Discoaster_surculus_01.jpg

CONODONTOS

Los conodontos son microfósiles de dientes de organismos marinos extintos, que vivieron desde el Cámbrico tardío hasta el Triásico. Cabe destacar, que estos fósiles son esenciales para datar rocas del Paleozoico tardío y el Mesozoico temprano, ya que permiten correlacionar capas rocosas de diferentes regiones del mundo.

ROEDORES Y LAGOMORFOS

Moviéndonos ya a la tierra y viajando a tiempos más recientes, los roedores y lagomorfos suponen unos buenos fósiles guía en yacimientos del Cenozoico debido a sus altas tasas de reproducción y aparición de especies, así como su abundancia en los yacimientos. Son vitales sus dientes, que es fundamentalmente lo que mejor se preserva y donde más se distinguen sus cambios entre especies. De entre los roedores destacan por ejemplo los múridos (ratones y ratas), los cricétidos (hámsters), los esciúridos (ardillas y ardillas voladoras), y entre los lagomorfos, los lepóridos (conejos y liebres) o los ocotónidos (picas).

Imagen 8: Un hámster (Mesocricetus auratus), un cricétido actual cuyos parientes fósiles han sido muy utilizados como fósiles guía en yacimientos cenozoicos. Fuente: Caronna, Wikimedia.

GRANDES VERTEBRADOS

A otra escala mucho más amplia, y no tan precisos como los pequeños organismos que hemos visto hasta ahora, encontramos a los grandes vertebrados. No siempre son tan poco resolutivos como el ejemplo que vimos antes entre dinosaurios y mamuts, si no que su presencia o ausencia en un yacimiento puede confirmar, a grandes rasgos, la pertenencia de ese yacimiento a un periodo concreto. Voy a poner un ejemplo que me toca de cerca, puesto que yo, Jesús Gamarra, estoy realizando mi tesis doctoral en un yacimiento justo del límite Mioceno medio a Mioceno superior, y más concretamente, de los pisos de las biozonas Aragoniense (Mioceno medio) – Vallesiense (Mioceno superior). Justo en este límite, hace unos 11,5 millones de años, hay una llegada de faunas orientales en Europa Occidental, marcadas por la presencia del género de caballo primitivo de tres dedos Hippotherium, cuya aparición denota que los sedimentos en los que aparecen son ya del Vallesiense temprano. Pues bien, en este yacimiento encontramos restos de este caballo concentrados en los niveles superiores, utilizando a Hippotherium como un claro fósil guía que indica que esos estratos son Vallesienses. El objetivo de las excavaciones es llegar a un punto en el que ya no hayan restos de Hippotherium y poder observar justo ese cambio, y poder datarlo con análisis absolutos. No obstante, hay que recalcar que el género Hippotherium tuvo una distribución temporal larga, no sólo limitándose al Vallesiense temprano, si no llegando hasta el final del Plioceno. Por ello, es un buen fósil guía para distinguir ciertos momentos a una escala mucho mayor de la que nos puede indicar un animal pequeño.

Imagen 10: fósiles de Hippotherium, un género de caballo primitivo de tres dedos que caracteriza el comienzo del Vallesiense (Mioceno Superior). Fuente: Ghedoghedo, Wikimedia.

Conclusión

¡Cogiendo la máquina de regreso al presente! Mientras volvemos… queríamos dejaros algunas conclusiones.

Los fósiles guía son por tanto, una herramienta indispensable en el mundo de la geología y la paleontología. Sin ellos, literalmente, no habría guía que nos indicará con tanta precisión la historia de nuestro planeta. 

Gracias a los expertos que os han contado tantas cosas, que Ammu ni idea… Jesús Gamarra y Jesús Mesian gracias por este bonito viaje.

Nos vemos pronto en un nuevo blog, descubriendo siempre nuevos mundos, ampliando el conocimiento y mientras… Os recomendamos que leáis el Glosario de Geología, Glosario de Paleontología y el Glosario de Zoología y Paleozoología. 

Artículo editado por Ammu.

Bibliografía

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Más sobre los autores:

Jesús Gamarra González paleontólogo, geólogo, divulgador científico e ilustrador científico profesional de animales prehistóricos. Conocido en Twitter (X), Instagram y TikTok como Gamarraptor, y en YouTube con su canal Yisusaurus. Ha querido colaborar con el proyecto de Ammu Neuroscience and Biology en este artículo.

Jesús Mesian es un aficionado y apasionado de la paleontología y los dinosaurios, en su canal de twitch (@lacocinadesanji) lee noticias de paleontología y a leído muchos de los libros de Francesc Gascó (@pakozoico o @dinozoic) para ayudar a divulgar sobre estos temas que tanto le gustan. Ha querido colaborar con el proyecto de Ammu Neuroscience and Biology en este artículo.

Ammu Neuroscience and Biology es el nombre del proyecto de Ana María Morón Usero, bióloga, neurocientífica y divulgadora científica, que creo este proyecto de divulgación y gestiona las redes sociales (@ammuneuroscien @ammuneuro @ammuneuroscien2 @ammuneuroscienceandbiology), creación y redacción de todo el contenido de las mismas, así como el canal de youtube (@ammuneuroscienceandbiology) y twitch (@ammuneuroscien). Escribiendo en medios como Microbacterium o el COBCM además, de este blog propio.

Que la ciencia y la fuerza os acompañe. 

Jesús Mesian, Jesús Gamarra o Gamarraptor y Ammu.