Evolución de la vida: desde el origen de la Tierra a través de la existencia humana, Museo Nacional de Naturaleza y Ciencia de Japón

Desde sus comienzos, hace unos cuatro mil millones de años, las formas de vida se han vuelto cada vez más diversas debido al proceso continuo de adaptación ambiental. La evolución implica un ciclo interminable de emergencia y extinción de diferentes especies. Los seres humanos, parte del grupo de mamíferos que floreció después de la desaparición de los dinosaurios, han adquirido capacidades adaptativas altamente desarrolladas, gracias a la destreza superior y los poderes de razonamiento. Esta capacidad de adaptación ha permitido a los humanos extender su alcance a todos los rincones de la Tierra. En esta exposición, puede trazar el camino evolutivo y aprender cómo las plantas y los animales se han adaptado al entorno cambiante.

Rocas y minerales
La tierra está compuesta de partículas sólidas a la deriva en el espacio. ¿Cómo podemos saber la edad de la tierra? Las partículas sólidas originales, es decir, los minerales han sido cambiados por la actividad incesante de la tierra. Sin embargo, los meteoritos sin tal efecto se consideran los mejores especímenes para estimar la edad de la Tierra. A partir del isótopo radiactivo que data de meteoritos, la formación de la Tierra se estima hace unos 4.600 millones de años.

Fósiles
Se están formando camas estratificadas en todos los entornos de la Tierra en cualquier momento. Los fósiles en las camas son la evidencia de la historia de los entornos de la Tierra y la evolución de la vida. Con base en los cambios de las especies fósiles a través de los estratos estratificados, se puede inferir la historia evolutiva de la vida, como el origen, la diversidad y la extinción. El cronograma geológico mundial se ha realizado en base a la transición de los registros fósiles.

Registros de cambio ambiental global
Los cambios rítmicos en los entornos de la Tierra a menudo se registran en las láminas alternas que se encuentran en las rocas clásticas, así como en las bandas de crecimiento anual que se producen en los caparazones o esqueletos de algunos organismos. Por ejemplo, los cambios en la composición de especies de diatomeas que ocurren en sedimentos lacustres finamente alternos nos permiten inferir cambios anuales en el entorno del lago, mientras que las variaciones en las raciones estables de isótopos de oxígeno de las conchas de carbonato y esqueletos de moluscos y corales permiten hacer estimaciones. de los cambios anuales y diurnos de los ambientes marinos. Estos registros constituyen claves para comprender la interacción de los entornos de la Tierra con los organismos que vivieron en ellos.

Extinciones masivas
En los últimos 600 millones de años, el número de especies bióticas se ha reducido drásticamente en al menos cinco ocasiones. Las extinciones tuvieron lugar al final del período Cretáceo, hace 65 millones de años; Probablemente fueron causados ​​por una colisión entre la Tierra y un cuerpo del tamaño de un asteroide, acompañado de un enfriamiento global posterior. Las extinciones que ocurrieron al final del Período Pérmico, hace 250 millones de años, constituyeron la mayor crisis de la vida. Es probable que las extinciones finales del Pérmico hayan sido el resultado de erupciones volcánicas masivas que acompañaron la fragmentación del supercontinente Pangea, y la posterior oxidación de los océanos.

Interacciones geosfera-biosfera
El antiguo cambio ambiental global jugó un papel importante en la determinación de la evolución, extinción y radiación de los organismos. Las colisiones entre la Tierra y los cuerpos del tamaño de asteroides afectaron gravemente a los ecosistemas durante períodos que se extienden por varios millones de años. La redistribución tectónica de los océanos y los continentes alteró los sistemas de circulación tanto en la hidrosfera como en la atmósfera. La bajada eustática repetida del nivel del mar durante las edades glaciales influyó en los ecosistemas marinos poco profundos y permitió las migraciones transisthmianas de organismos terrestres.

Microfósiles
Las rocas sedimentarias que se formaron en el fondo de los océanos y lagos a menudo contienen fósiles diminutos. Estos microfósiles consisten en restos de pequeños organismos planctónicos y bentónicos, dientes y escamas de peces, y pólenes y esporas. Tales microfósiles están muy extendidos en las rocas y se usan para asignar edades a las rocas sedimentarias y para reconstruir los entornos pasados ​​de la Tierra.

Microorganismos precámbricos
En la época precámbrica, hace unos 3.000 millones de años, la biosfera estaba dominada principalmente por bacterias y otros microorganismos. Como resultado de la actividad fotosintética de estos microorganismos, se desarrollaron estromatolitos, con la liberación de oxígeno en el océano. El oxígeno liberado en el océano se combina con el hierro de las formaciones de hierro en bandas. La mayoría de los fondos blandos precámbricos fueron sellados con esteras microbianas y hoy en día las huellas de sus actividades son reconocibles en las superficies de las rocas.

Vida vendiana
Los organismos macroscópicos aparecieron por primera vez en la era de Vendia (hace 650 a 540 millones de años) de la última época precámbrica. Estos organismos fósiles han sido conocidos en todo el mundo en áreas como Ediacara de Australia y tienen una forma extraña. Algunos paleontólogos han señalado que muchos de los organismos de Vendia poseen estructuras corporales únicas y pertenecen a un grupo independiente de organismos (llamado Vendobionta) no relacionado con ningún organismo conocido hoy en día.

Animales extraños en Burgess Shale y Chengjian Faunas
Se han recuperado biotas fósiles notables de la edad cámbrica (hace unos 520 millones de años) del estrato de Burgess Shale de Columbia Británica, Canadá, estratos del área de Chengjian, provincia de Yunnan de China, entre otros. Muchos de estos fósiles, como Anomalocaris, exhiben estructuras corporales muy diferentes a las de los animales modernos. Tales animales fósiles nos cuentan un evento de evolución en una forma de “intento y error” en el mar del Período Cámbrico.

Invertebrados paleoicos
Al comienzo de la época del Cámbrico Paleozoico temprano, hace unos 540 millones de años, los animales experimentaron una “evolución explosiva”, y aparecieron la mayoría de los principales grupos de vida que se conocen hoy en día. Evolucionaron de varias maneras durante el Plaeozoico, y muchas criaturas de formas extrañas como el “monstruo Tully” habitaban en el mar. Sin embargo, casi todos los animales se extinguieron al final del Paleozoico.

Trilobites en el mar paleozoico
El trilobite, uno de los grupos de artrópodos, se había diversificado ampliamente en el mar paleozoico temprano. Los caracteres morfológicos del trilobite son bastante diversos y algunos de ellos son muy peculiares, por ejemplo, poseen proyecciones de cabeza en forma de tenedor. Debido a la extensa diversificación en relación con los otros invertebrados y los diversos caracteres morfológicos, uno puede llamarlos como el rey del mar Paleozoico. Sin embargo, estamos lejos de ser claros como el cristal para comprender cómo se relacionan esos personajes con hábitos de vida particulares. Ya no se sobreviven después de la terminación de la era Paleozoica, que fue hace unos 250 millones de años.

Evolución y éxito de los peces.
Según los registros fósiles, los peces más primitivos que adquirieron las vértebras aparecieron por primera vez en el período Cámbrico temprano (hace unos 530 millones de años). Al principio, los peces no tenían mandíbulas, pero cuando adquirieron mandíbulas, los peces se diversificaron rápidamente. En el período Devónico, no solo aparecieron todas las principales ramas taxonómicas de los peces, sino también los anfibios. En el proceso de la evolución, los peces han desarrollado mandíbulas, esqueletos de extremidades, pulmones que hicieron posibles descendientes para vivir la vida terrestre.

Origen de los mamíferos
Las sinapsidas y los reptiles evolucionaron de un grupo avanzado de anfibios como el ancestro común durante el Carbonífero tardío (hace unos 320 millones de años). Se cree que los pelycosaurios, los primeros miembros de las sinapsidas, son los antepasados ​​de los mamíferos, porque los pelicosaurios tienen una abertura detrás del ojo en el cráneo, y la misma característica se puede ver en el cráneo de los mamíferos. Las sinapsidas continuaron evolucionando, y los verdaderos mamíferos aparecieron en el Triásico Tardío (hace unos 230 millones de años).

Mamíferos mesozoicos
La mayoría de los mamíferos mesozoicos eran del tamaño de ratones o ratas, eran nocturnos y comían gusanos e insectos. Las plantas con flores aparecieron en el Cretácico Temprano (ca. 130 millones de años atrás), los insectos que prefieren las flores se diversificaron, y aparecieron los primitivos marsupiales y placentarios que desarrollaron los dientes más adecuados para comer insectos. Hacia el final del Cretácico (hace 65 millones de años), aparecieron ungulados primitivos y primates que habrían gobernado la Era Cenozoica.

Los primeros mammaks vivían en los bosques.
Al comienzo de la Era Cenozoica, los bosques tropicales y subtropicales se expandieron en todo el mundo. Los nichos en esos bosques que quedaron vacíos después de la extinción de los dinosaurios fueron ocupados por los mamíferos sobrevivientes que se hicieron más grandes y se diversificaron rápidamente. Los ungulados primitivos que comieron las hojas y raíces de los árboles se desarrollaron en el suelo, mientras que los primates y roedores primitivos se diversificaron en los árboles. La Tierra se enfrió en etapas posteriores, aparecieron nuevos tipos de habitantes del bosque.

Los primeros mammaks vivían en pastizales y tierras áridas
La temperatura de la Tierra se enfrió repentinamente y luego gradualmente desde el comienzo del Oligoceno (hace aproximadamente 34 millones de años), y aproximadamente al mismo tiempo, el área continental de latitud media comenzó a convertirse en pastizales con un clima más seco. El desarrollo de tales pastizales impulsó a algunos perisodactilos, artiodactilos y roedores a desarrollar grupos que adaptaron los pastizales. En otra área más seca, aparecieron mamíferos como los camellos que pueden sobrevivir en un ambiente mucho más seco y mamíferos que hacen nidos debajo del suelo.

Mamíferos de los continentes isleños
En América del Sur que había estado aislada de otros continentes durante un largo período de tiempo, evolucionaron mamíferos únicos. Los marsupiales y placentarios primitivos que ya existían en América del Sur a fines del Cretácico (hace 65 millones de años) y roedores y primates que invadieron al final del Eoceno (hace aproximadamente 34 millones de años) evolucionaron de manera única dentro de América del Sur. Pero, la mayoría de esos mamíferos se extinguieron bajo la influencia de los mamíferos que invadieron desde América del Norte que estaba conectado con América del Sur hace unos 3 millones de años.

Mamíferos gravitacionales
Entre los mamíferos herbívoros, se han desarrollado varias formas de protegerse de los carnívoros, como correr rápido, ir bajo tierra, trepar a los árboles y cubrir el cuerpo con armaduras. Tener cuerpos enormes es uno de ellos. El rasgo más característico de la evolución de los elefantes es la ampliación del cuerpo y el aumento de peso, y aparecieron características únicas en el esqueleto y los dientes para soportar dicho cuerpo pesado. Durante el pasado geológico, los elefantes fósiles diversificados distribuyeron todos los continentes excepto Australia y la Antártida.

Mamíferos carnívoros
Debido a que los mamíferos herbívoros se diversificaron rápidamente después del final del Cretáceo, los mamíferos carnívoros también evolucionaron rápidamente. Los carnívoros típicos son el carnívoro de orden existente, pero los creodontos extintos eran bastante predominantes durante el Cenozoico temprano. Los mesonichidos que de alguna manera están cerca de los antepasados ​​de las ballenas también eran carnívoros. En América del Sur, algunos marsupiales se volvieron carnívoros y mostraron una evolución convergente con verdaderos carnívoros.

Adaptación secundaria de los tetrápodos a la vida en el agua.
Sauropsida y Synapsida que evolucionaron de anfibios en la última Era Paleozoica pronto extendieron sus áreas de vida a tierra, aunque algunos volvieron a la vida acuática. Los reptiles acuáticos de la Era Mesozoica y los mamíferos acuáticos de la Era Cenozoica evolucionaron a través de diferentes caminos para tener apariencias externas similares. Durante un período de doscientos millones de años en entornos submarinos, la evolución convergente se produjo a gran escala.

Los precursores de los mamíferos acuáticos.
El comienzo de la Era Cenozoica vio la aparición de mamíferos que construyeron sus hogares al borde de los cuerpos de agua y regresaron al océano. Esta transición fue impulsada por la abundancia de alimentos alrededor del mar poco profundo de Tetis, creado a través del proceso de deriva continental, y por la disponibilidad de nichos vacantes después de la extinción masiva de los reptiles acuáticos de gran tamaño al final del período Cretáceo.

Convergencia a la vida en el agua.
Mientras que la evolución de reptiles y mamíferos en la tierra experimentó una diversificación de la descendencia de los antepasados ​​de formas similares, la evolución convergente estaba teniendo lugar en cuerpos de agua en los que la descendencia de formas similares surgió de ancestros de formas diferentes. Este proceso ocurrió a través de la adaptación en respuesta a la dieta y los medios de movilidad. La comparación de los reptiles acuáticos de la Era Mesozoica y los mamíferos acuáticos de la Era Cenozoica muestran un sorprendente parecido en la forma del cuerpo.

Un gigantesco reptil marino
Mire hacia atrás a la galería, en el piso inmediatamente frente a usted está el cráneo parcial del ictiosaurio gigantesco. En 1997, los paleontólogos del Museo Nacional de Ciencias se unieron a un equipo internacional para descubrir el cráneo. Se necesitaron cuatro veranos de trabajo de campo para excavar todos los fósiles. Este gran ictiosaurio, con una longitud total de 21 metros, vivió en el mar hace unos 220 millones de años. No solo es el ictiosaurio más grande, sino también el reptil marino más grande conocido por la ciencia. La ciencia está examinando los factores ecológicos y ambientales que permitieron a los ictiosaurios alcanzar un tamaño tan grande.

Aves buceando
Las aves evolucionaron a partir de dinosaurios durante el Jurásico tardío. Durante el tiempo cretáceo, algunas aves dejaron de volar por completo para vivir en el mar. Estas aves tenían un cuerpo en forma de torpedo con extremidades anteriores reducidas. Usaron sus pies para nadar. Este grupo se extinguió al final del Cretáceo, pero muchas otras aves marinas evolucionaron a partir de diferentes linajes en el tiempo Cenozoico. A pesar de que las aves marinas comenzaron de diferentes orígenes, se volvieron notablemente similares con el tiempo. Mire a los pingüinos para ver un ejemplo vivo de este proceso evolutivo.

Tetrápodos voladores
Al menos tres grupos de tetrápodos lograron volar en diferentes momentos durante diferentes períodos prehistóricos. Estos están en orden de aparición: pterosaurios; pájaros; y murciélagos. Cada grupo desarrolló un ala grande con una estructura única y diferente. Por ejemplo, los pterosaurios sostenían un ala grande principalmente con un solo dígito formado a partir de un cuarto dedo extremadamente alargado. Las aves, sin embargo, sostienen sus alas con un solo dígito evolucionado de la fusión de los huesos de tres dedos. Las alas de los murciélagos se forman con cuatro o cinco dígitos alargados.

Evolución humana

Ecolution de primates
Después de la extinción de los dinosaurios hace unos 65 millones de años, hubo una gran floración de mamíferos. Un grupo de mamíferos, los primates, desarrollaron un estilo de vida arbóreo, viviendo en los árboles. Los humanos también somos primates y muchas de nuestras características, como la visión estereoscópica (capaz de ver en tres dimensiones), las manos prensiles (capaces de agarrar) y un cerebro expandido y complejo, todos muestran que nuestros antepasados ​​alguna vez se adaptaron a un arborícola. ambiente.

La evolución de las australopitecinas y las especies contemporáneas.
En África, hace unos 6 millones de años, los humanos se separaron de un ancestro común compartido con los chimpancés. Los primeros humanos, los australopitecos o especies contemporáneas, se pararon sobre dos patas y descendieron de los árboles, expandiendo su hábitat a entornos terrestres competitivos. En esta etapa, sin embargo, sus piernas eran cortas y sus cerebros aún pequeños. Durante los siguientes 4 millones de años, los humanos continuaron su evolución dentro de África.

La evolución del Homo temprano

Reconstruyendo humanos antiguos
¿Cómo podemos reconstruir los cuerpos y las caras de los humanos antiguos a quienes ninguno de nosotros hemos conocido realmente? Los fósiles y las herramientas de piedra obtenidas durante muchos años de excavaciones se comparan en función de los conocimientos anatómicos y arqueológicos, y se calculan las características físicas y las habilidades culturales. Con un mayor uso de nuestra imaginación, podemos llegar a reconstrucciones viables.

La evolución y expansión mundial de los humanos modernos.
La especie a la que todos pertenecemos, Homo sapience, evolucionó del arcaico Homo en África después de hace 200,000 años. Invenciones tecnológicas repetidas derivadas de las complejas habilidades cognitivas de H. sapiens y permitieron la conquista de ambientes fríos, secos y otros ambientes hostiles, lo que condujo a una rápida expansión en todo el mundo. En esta sección puedes experimentar por ti mismo la historia de H. sapiens antes del surgimiento de la civilización urbana.

La expansión de los humanos modernos: fuera de África nuevamente
Con sus grandes habilidades inventivas, el Homo sapiens ha desarrollado rápidamente un entorno de vida avanzado basado en la transmisión de descubrimientos e inventos a la siguiente generación. ¿Cuándo y cómo aparecieron tales habilidades, compartidas entre los humanos modernos, en el proceso evolutivo humano? Los resultados de las investigaciones hasta la fecha sugieren que se desarrollaron por primera vez en África entre 200,000 y 50,000 años atrás.

La expansión de los humanos modernos: hacia Eurasia
Los humanos se mudaron de África a Eurasia hace unos 1,8 millones de años, pero durante mucho tiempo su distribución se limitó a las latitudes bajas y medias. En contraste, las dispersiones de Homo sapiens que comenzaron en serio hace 500,000 años fueron muy diferentes en escala y velocidad. ¿Cómo se adaptaron nuestros antepasados ​​a los diferentes entornos que encontraron en todo el mundo?

La expansión de los humanos modernos: en Oceanía
Grandes extensiones de océano se extienden entre las áreas terrestres de Eurasia y Oceanía. Hace unos 500,000 años, el Homo sapiens comenzó a cruzar este océano, muy probablemente en botes en forma de balsa. La tecnología marítima se hizo más avanzada con el tiempo y se desarrolló la tecnología de viaje oceánico distante, permitiendo a los humanos expandirse 13,000 km en todo el Pacífico Sur.

La expansión de los humanos modernos: hacia el norte de Eurasia
Hace unos 40,000 años, cuando hubo una relajación temporal en el clima glacial, el área de asentamiento del Homo sapiens comenzó a expandirse hacia las regiones del norte que anteriormente no habían sido habitadas por humanos. A pesar del deterioro posterior del clima, los humanos llegaron a las profundidades de Siberia y, varios milenios antes de hace 10.000 años, algunos cruzaron Alaska a través de América.

La expansión de los humanos modernos: en las Américas
El continente americano se extiende de norte a sur durante 14,000 km a través de una amplia gama de entornos naturales, desde los polos hasta las llanuras, desde los desiertos hasta las altas montañas, y desde los bosques pluviales boreales y templados hasta los tropicales. Sin embargo, estos entornos diversos parecen haber planteado pocos problemas para los primeros humanos que ingresaron a América del Norte antes de 10.000 años atrás y que rápidamente se expandieron hasta el fondo de América del Sur.

Museo Nacional de Naturaleza y Ciencia, Japón
Establecido en 1877, el Museo Nacional de Naturaleza y Ciencia cuenta con una de las historias más ricas de cualquier museo en Japón. Es el único museo de ciencia integral administrado a nivel nacional de Japón, y es un instituto central para la investigación en historia natural e historia de la ciencia y la tecnología.

Cada piso del Museo Nacional de Naturaleza y Ciencia está organizado en torno a un tema unificador, informado por la colección rica y de alta calidad de especímenes originales del Museo. Las exhibiciones de cada piso trabajan juntas para transmitir un mensaje, a su vez relacionado con el mensaje general de las exhibiciones permanentes, “Seres humanos en convivencia con la naturaleza”. Al presentar estos temas de manera clara y sistemática, el Museo alienta a los visitantes a pensar qué podemos hacer para proteger el medio ambiente en el que existen todos los seres vivos y construir un futuro de convivencia armoniosa entre las personas y el mundo natural.

Organizada en torno al tema “El medio ambiente del archipiélago japonés”, la Galería de Japón ofrece exhibiciones sobre la naturaleza y la historia del archipiélago japonés, el proceso por el cual se formó la población moderna de Japón y la historia de la relación entre los japoneses. personas y naturaleza.

El tema de la Galería Global es “La historia de la vida en la Tierra”, que explora las profundas interrelaciones entre los diversos seres vivos de la tierra, la evolución de la vida como cambio ambiental impulsa un ciclo de especiación y extinción, y la historia del ingenio humano.