Un estimado colega nos comparte el presente artículo donde se expone que los fósiles de una pequeña criatura marina que murió hace más de quinientos millones de años pueden obligar a reescribir los libros de texto de ciencia sobre cómo evolucionó el cerebro. El artículo en cuestión lo escribió Daniel Stolte, se publicó el 25 de noviembre de 2022 en el Boletín de Noticias de University of Arizona y lo tradujimos nosotros para este espacio. Veamos de qué se trata…
El estudio científico publicado en Science -dirigido por Nicholas Strausfeld, Profesor Regente en el Departamento de Neurociencias de la Universidad de Arizona, y Frank Hirth, Profesor de neurociencia evolutiva en el King's College de Londres- brinda la primera descripción detallada del Cardiodictyon catenulum, un animal con forma de gusano preservado en rocas en la provincia sureña china de Yunnan. Con apenas media pulgada (menos de 1,5 centímetros) de largo y descubierto inicialmente en 1984, el fósil había ocultado un secreto crucial hasta ahora: un sistema nervioso delicadamente conservado, incluido un cerebro.
"Hasta donde sabemos, este es el cerebro fosilizado más antiguo que conocemos hasta ahora", dijo Strausfeld.
Cardiodictyon pertenecía a un grupo extinto de animales conocidos como lobopodios acorazados, que abundaban al principio de un período conocido como el Cámbrico, cuando prácticamente todos los linajes de animales principales aparecieron en un tiempo extremadamente corto, hace entre 540 y 500 millones de años. Los lobopodianos probablemente se movían en el fondo del mar usando múltiples pares de patas suaves y rechonchas y carecían de las articulaciones de sus descendientes, los euartrópodos, que en griego significa "pie articulado real".
Los parientes vivos más cercanos de los lobopodios en la actualidad son los gusanos de terciopelo que viven principalmente en Australia, Nueva Zelanda y América del Sur.
Un debate que se remonta a 1800
Los fósiles de Cardiodictyon revelan un animal con un tronco segmentado en el que se repiten disposiciones de estructuras neuronales conocidas como ganglios. Esto contrasta marcadamente con su cabeza y cerebro, los cuales carecen de evidencia de segmentación.
"Esta anatomía fue completamente inesperada porque las cabezas y los cerebros de los artrópodos modernos y algunos de sus ancestros fosilizados se han considerado segmentados durante más de cien años", dijo Strausfeld.
Según los autores, el hallazgo resuelve un largo y acalorado debate sobre el origen y la composición de la cabeza de los artrópodos, el grupo más rico en especies del mundo en el reino animal. Los artrópodos incluyen insectos, crustáceos, arañas y otros arácnidos, además de algunos otros linajes como milpiés y ciempiés.
"Desde la década de 1880, los biólogos notaron la apariencia claramente segmentada del tronco típico de los artrópodos, y básicamente lo extrapolaron a la cabeza", dijo Hirth. "Así llegó el campo de estudio a suponer que la cabeza es una prolongación anterior de un tronco segmentado".
"Pero Cardiodictyon muestra que la cabeza temprana no estaba segmentada, ni tampoco su cerebro, lo que sugiere que el cerebro y el sistema nervioso central probablemente evolucionaron por separado", dijo Strausfeld.
Los cerebros se fosilizan
Cardiodictyon era parte de la fauna de Chengjiang, un famoso depósito de fósiles en la provincia de Yunnan descubierto por el paleontólogo Xianguang Hou. Los cuerpos suaves y delicados de los lobopodios se han conservado bien en el registro fósil, pero aparte de Cardiodictyon, ninguno ha sido examinado en busca de cabeza y cerebro, posiblemente porque los lobopodios son generalmente pequeños. Las partes más destacadas de Cardiodictyon 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 piernas. Esos se habían encontrado en rocas aún más antiguas que datan del advenimiento del Cámbrico.
"Eso nos dice que los lobopodios acorazados podrían haber sido los primeros artrópodos", dijo Strausfeld, anterior incluso a los trilobites, un grupo icónico y diverso de artrópodos marinos que se extinguieron hace unos 250 millones de años.
"Hasta hace muy poco, el entendimiento común era 'los cerebros no se fosilizan'", 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 se atrevería a mirarlo con la esperanza de encontrar un cerebro".
Sin embargo, el trabajo de los últimos 10 años, en gran parte realizado por Strausfeld, ha identificado varios casos de cerebros preservados en una variedad de artrópodos fosilizados.
Un plan básico genético común para hacer un cerebro
En su nuevo estudio, los autores no solo identificaron el cerebro de Cardiodictyon, sino que también lo compararon con los de fósiles conocidos y de artrópodos vivos, incluidas arañas y ciempiés. Combinando estudios anatómicos detallados de los fósiles de lobopodios con análisis de patrones de expresión génica en sus descendientes vivos, concluyen que se ha mantenido un patrón compartido de organización cerebral desde el Cámbrico hasta hoy.
"Al comparar patrones de expresión génica conocidos en especies vivas", dijo Hirth, "identificamos una firma común de todos los cerebros y cómo se forman".
En Cardiodictyon, tres dominios cerebrales están asociados cada uno con un par característico de apéndices de la cabeza y con una de las tres partes del sistema digestivo anterior.
"Nos dimos cuenta de que cada dominio del cerebro y sus características correspondientes están especificados por la misma combinación de genes, independientemente de la especie que estudiáramos", agregó Hirth. "Esto sugirió un plan básico genético común para hacer un cerebro".
