Los fósiles de una pequeña criatura marina que se extinguió hace más de quinientos millones de años podrían requerir una reescritura de un libro de texto de ciencia sobre el desarrollo del cerebro.

Los fósiles de una pequeña criatura marina que se extinguió hace más de quinientos millones de años podrían requerir una reescritura de un libro de texto de ciencia sobre el desarrollo del cerebro.

Un estudio publicado en Science -dirigido por Nicolás Strausfeld,Profesor Regents en el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Arizona y franco hirt, un lector de neurociencia evolutiva en King’s College London – proporciona la primera descripción detallada de Caténulo de cardiodicción, un animal parecido a un gusano preservado en rocas en el sur de la provincia china de Yunnan. El fósil de casi media pulgada (menos de 1,5 centímetros) de largo, descubierto por primera vez en 1984, había ocultado hasta ahora un secreto crucial: un sistema nervioso cuidadosamente conservado, incluido un cerebro.

«Hasta donde sabemos, este es el cerebro fosilizado más antiguo conocido hasta la fecha», dijo Strausfeld.

Cardiodicción pertenecía a un grupo extinto de animales conocidos como lobopodos acorazados, que abundaron a principios de un período conocido como el Cámbrico, cuando prácticamente todos los principales linajes de animales surgieron en un período extremadamente corto de entre 540 y 500 millones de años. Es probable que los lobopodos se movieran en el lecho marino usando múltiples pares de patas blandas y romas que carecían de las articulaciones de sus descendientes, los euartrópodos, que en griego significa «verdadero pie articulado». Los parientes vivos más cercanos de los lobopodos en la actualidad son los gusanos de terciopelo, que viven principalmente en Australia, Nueva Zelanda y América del Sur.

Un debate que se remonta al siglo XIX

fósiles de Cardiodicción muestran un animal con una probóscide segmentada en la que hay conjuntos repetidos de estructuras neurales conocidas como ganglios. Esto está en marcado contraste con su cabeza y cerebro, los cuales no muestran signos de segmentación alguna.

«Esta anatomía fue completamente inesperada, ya que se pensó que las cabezas y los cerebros de los artrópodos modernos y algunos de sus ancestros fósiles estaban segmentados durante más de cien años», dijo Strausfeld.

Según los autores, el hallazgo desencadena un largo y acalorado debate sobre el origen y la composición de la cabeza de los artrópodos, el grupo de animales con mayor biodiversidad del mundo. Los artrópodos incluyen insectos, crustáceos, arañas y otros arácnidos, así como algunos otros linajes como los ciempiés y los ciempiés.

«Desde la década de 1880, los biólogos han notado la apariencia claramente segmentada de la probóscide, que es típica de los artrópodos, y esencialmente la han transferido a la cabeza», dice Hirth. «Entonces el sujeto llegó a creer que la cabeza es una extensión anterior de un tronco segmentado».

«Pero Cardiodicción muestra que la cabeza primitiva no estaba segmentada, ni tampoco su cerebro, lo que sugiere que el cerebro y el sistema nervioso del tronco probablemente evolucionaron por separado», dijo Strausfeld.

petrificar cerebros

Cardiodicción era parte de la fauna de Chengjiang, un famoso sitio de fósiles en la provincia de Yunnan descubierto por el paleontólogo Xianguang Hou. Los cuerpos suaves y delicados de los lobopodos han sobrevivido bien en el registro fósil, pero aparte de eso Cardiodicción Ninguno ha sido examinado por sus cabezas y cerebros, posiblemente porque los lobopodos son generalmente pequeños. Las partes más destacadas de Cardiodicción eran una serie de estructuras triangulares en forma de silla de montar que definían cada segmento y servían como puntos de unión para pares de patas. Estos se habían encontrado en rocas aún más antiguas, que se remontan al advenimiento del Cámbrico.

«Esto nos dice que los lobopodos acorazados pueden haber sido los primeros artrópodos», dijo Strausfeld, quien incluso es anterior a los trilobites, un grupo icónico y diverso de artrópodos marinos que se extinguieron hace unos 250 millones de años.

«Hasta hace poco, el entendimiento común era que ‘los cerebros no se petrifican'», dijo Hirth. «Entonces, en primer lugar, no esperaría encontrar un fósil con un cerebro preservado. Y en segundo lugar, este animal es tan pequeño que ni siquiera te atreverías a mirarlo con la esperanza de encontrar un cerebro».

Sin embargo, el trabajo de los últimos 10 años, en gran parte de Strausfeld, ha identificado varios casos de cerebros preservados en una variedad de artrópodos fosilizados.

Un modelo genético compartido para hacer un cerebro

En su nuevo estudio, los autores no solo identificaron el cerebro de Cardiodicción pero también en comparación con los fósiles conocidos y los artrópodos vivos, incluidas las arañas y los ciempiés. Al combinar estudios anatómicos detallados de los fósiles de lobopodos con análisis de los patrones de expresión génica de sus descendientes vivos, concluyen que se ha mantenido un patrón común de organización cerebral desde el Cámbrico hasta el presente.

«Al comparar patrones conocidos de expresión génica en especies vivas», dijo Hirth, «identificamos una firma común de todos los cerebros y cómo se forman».

en el Cardiodiccióncada uno de los tres dominios del cerebro está asociado con un par característico de apéndices de la cabeza y una de las tres partes del sistema digestivo anterior.

«Nos dimos cuenta de que cada dominio del cerebro y sus rasgos correspondientes están especificados por la misma combinación de genes, independientemente de la especie que estudiemos», agrega Hirth. «Esto sugirió un modelo genético común para hacer un cerebro».

Lecciones para la evolución del cerebro de los vertebrados

Hirth y Strausfeld dicen que es probable que los principios descritos en su estudio se apliquen a otras criaturas además de los artrópodos y sus parientes inmediatos. Esto tiene implicaciones importantes cuando se compara el sistema nervioso de los artrópodos con el de los vertebrados, que tienen una arquitectura similarmente diferente en la que el prosencéfalo y el mesencéfalo son genética y evolutivamente distintos de la médula espinal, dijeron.

Strausfeld dijo que sus hallazgos también ofrecen un mensaje de continuidad en un momento en que el planeta está cambiando drásticamente bajo la influencia de los cambios climáticos.

«En un momento en que los principales eventos geológicos y climáticos estaban remodelando el planeta, simples criaturas marinas como Cardiodicción dio lugar al grupo de organismos más diverso del mundo, los euartrópodos, que finalmente se extendieron a todos los hábitats emergentes de la Tierra, pero ahora están amenazados por nuestra propia especie efímera”.

El tratado The Lower Cambrian Lobopodian Cardiodicción Resuelve el origen de los cerebros de los euartrópodos” fue coautor de Xianguang Hou del Laboratorio Clave de Paleontología de Yunnan en la Universidad de Yunnan en Kunming, China, y Marcel Sayre, quien tiene cargos en la Universidad de Lund en Lund, Suecia, y el Departamento de Ciencias Biológicas en la Universidad Macquarie de Sydney.

Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Fondo Regents de la Universidad de Arizona y el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas del Reino Unido.


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