El fósil encontrado. Imagen: Jie Yang. Fuente: Universidad de Cambridge.
Un sistema nervioso fosilizado de 520 millones de años de edad, tan bien conservado que los nervios fosilizados son visibles de forma individual, es el ejemplo mejor y más completo encontrado hasta ahora, y podría ayudar a desentrañar cómo evolucionó el sistema nervioso en los primeros animales. Se trata de un crustáceo del sur de China.
Los resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, están ayudando a los investigadores a entender cómo evolucionó el sistema nervioso de los artrópodos -bichos con patas articuladas-. Encontrar cualquier tejido blando fosilizado es raro, pero este hallazgo en particular, realizado por investigadores del Reino Unido, China y Alemania, representa el ejemplo más detallado descubierto hasta ahora de un sistema nervioso conservado.
El animal, llamado Chengjiangocaris kunmingensis, vivió durante la explosión del Cámbrico, un período de rápido desarrollo evolutivo que tuvo lugar hace aproximadamente quinientos millones de años, cuando la mayoría de los principales grupos de animales aparecen por primera vez en el registro fósil. C. kunmingensis pertenece a un grupo de animales llamados fuxianhuiids, y fue un antepasado de los artrópodos modernos: el grupo diverso que incluye insectos, arañas y crustáceos.
"Se trata de una visión única del aspecto que tenía el sistema nervioso ancestral", dice el coautor del estudio Javier Ortega-Hernández, del departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge, en la nota de prensa de ésta. "Es el ejemplo más completo de un sistema nervioso central desde el período Cámbrico."
En los últimos cinco años, los investigadores han identificado sistemas nerviosos fosilizados parcialmente de varias especies diferentes de la época, pero en su mayoría han sido cerebros fosilizados. Y en la mayoría de esos especímenes, los fósiles solamente conservaron detalles del perfil del cerebro, es decir, la cantidad de información disponible era limitada.
C. kunmingensis parecía una especie de crustáceo, con un amplio casco, casi con forma de corazón, y un cuerpo largo con pares de patas de diferentes tamaños. A través de una cuidadosa preparación de los fósiles, que implicó socavar la roca circundante con una aguja fina, los investigadores fueron capaces de ver no sólo las partes duras del cuerpo, sino también los tejidos blandos fosilizados.
La gran mayoría de fósiles que tenemos son en su mayoría de huesos y otras partes duras del cuerpo, tales como dientes o exoesqueletos. Dado que el sistema nervioso y los tejidos blandos están esencialmente hechos de sustancias similares a la grasa, encontrarlos conservados en forma de fósiles es extremadamente raro. Los investigadores responsables de este estudio identificaron por primera vez un sistema nervioso central fosilizado en 2013, pero el nuevo material les ha permitido investigar la importancia de estos hallazgos con mucha mayor profundidad.
Los resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, están ayudando a los investigadores a entender cómo evolucionó el sistema nervioso de los artrópodos -bichos con patas articuladas-. Encontrar cualquier tejido blando fosilizado es raro, pero este hallazgo en particular, realizado por investigadores del Reino Unido, China y Alemania, representa el ejemplo más detallado descubierto hasta ahora de un sistema nervioso conservado.
El animal, llamado Chengjiangocaris kunmingensis, vivió durante la explosión del Cámbrico, un período de rápido desarrollo evolutivo que tuvo lugar hace aproximadamente quinientos millones de años, cuando la mayoría de los principales grupos de animales aparecen por primera vez en el registro fósil. C. kunmingensis pertenece a un grupo de animales llamados fuxianhuiids, y fue un antepasado de los artrópodos modernos: el grupo diverso que incluye insectos, arañas y crustáceos.
"Se trata de una visión única del aspecto que tenía el sistema nervioso ancestral", dice el coautor del estudio Javier Ortega-Hernández, del departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge, en la nota de prensa de ésta. "Es el ejemplo más completo de un sistema nervioso central desde el período Cámbrico."
En los últimos cinco años, los investigadores han identificado sistemas nerviosos fosilizados parcialmente de varias especies diferentes de la época, pero en su mayoría han sido cerebros fosilizados. Y en la mayoría de esos especímenes, los fósiles solamente conservaron detalles del perfil del cerebro, es decir, la cantidad de información disponible era limitada.
C. kunmingensis parecía una especie de crustáceo, con un amplio casco, casi con forma de corazón, y un cuerpo largo con pares de patas de diferentes tamaños. A través de una cuidadosa preparación de los fósiles, que implicó socavar la roca circundante con una aguja fina, los investigadores fueron capaces de ver no sólo las partes duras del cuerpo, sino también los tejidos blandos fosilizados.
La gran mayoría de fósiles que tenemos son en su mayoría de huesos y otras partes duras del cuerpo, tales como dientes o exoesqueletos. Dado que el sistema nervioso y los tejidos blandos están esencialmente hechos de sustancias similares a la grasa, encontrarlos conservados en forma de fósiles es extremadamente raro. Los investigadores responsables de este estudio identificaron por primera vez un sistema nervioso central fosilizado en 2013, pero el nuevo material les ha permitido investigar la importancia de estos hallazgos con mucha mayor profundidad.
Nervios del fósil. Imagen: Jie Yang. Fuente: Universidad de Cambridge.
El sistema nervioso
El sistema nervioso central coordina todas las funciones neurales y motoras. En los vertebrados, consiste en el cerebro y la médula espinal, pero en los artrópodos está formado por un cerebro condensado y una serie de masas interconectadas de tejido llamadas ganglios nerviosos, en forma de cadena, de forma similar una sarta de cuentas.
Como los artrópodos modernos, C. kunmingensis tenía un cordón nervioso -análogo a la médula espinal de los vertebrados- recorriendo todo su cuerpo, y cada uno de los ganglios controlaba un solo par de patas.
Un examen más detallado de los ganglios excepcionalmente conservados reveló docenas de fibras delgadas, cada una de aproximadamente cinco milésimas de milímetro de longitud. "Estas fibras delicadas mostraban un patrón de distribución muy regular, por lo que queríamos averiguar si estaban hechas del mismo material que los ganglios que forman el cordón nervioso", dice Ortega-Hernández.
"Usando microscopía de fluorescencia, confirmamos con un nivel de detalle sin precedentes que las fibras estaban hechas, de hecho, de nervios individuales, fosilizados en forma de películas de carbono. Estos fósiles mejoran en gran medida nuestra comprensión de cómo evolucionó el sistema nervioso".
Para Ortega-Hernández y sus colegas, una pregunta clave es lo que este descubrimiento nos dice acerca de la evolución de los primeros animales, ya que el sistema nervioso contiene mucha información. Análisis posteriores revelaron que algunos aspectos del sistema nervioso de C. kunmingensis parecen estar estructurados de forma similar a los gusanos priapúlidos y onicóforos, con nervios espaciados regularmente saliendo del cordón nervioso ventral.
Por el contrario, estas decenas de nervios se han perdido de forma independiente en los tardígrados (osos de agua) y los artrópodos modernos, lo que sugiere que la simplificación desempeñó un papel importante en la evolución del sistema nervioso.
Posiblemente una de las consecuencias más llamativas del estudio es que el cordón nervioso excepcionalmente conservado de C. kunmingensis representa una estructura única que es desconocida en el resto de los organismos vivos.
El sistema nervioso central coordina todas las funciones neurales y motoras. En los vertebrados, consiste en el cerebro y la médula espinal, pero en los artrópodos está formado por un cerebro condensado y una serie de masas interconectadas de tejido llamadas ganglios nerviosos, en forma de cadena, de forma similar una sarta de cuentas.
Como los artrópodos modernos, C. kunmingensis tenía un cordón nervioso -análogo a la médula espinal de los vertebrados- recorriendo todo su cuerpo, y cada uno de los ganglios controlaba un solo par de patas.
Un examen más detallado de los ganglios excepcionalmente conservados reveló docenas de fibras delgadas, cada una de aproximadamente cinco milésimas de milímetro de longitud. "Estas fibras delicadas mostraban un patrón de distribución muy regular, por lo que queríamos averiguar si estaban hechas del mismo material que los ganglios que forman el cordón nervioso", dice Ortega-Hernández.
"Usando microscopía de fluorescencia, confirmamos con un nivel de detalle sin precedentes que las fibras estaban hechas, de hecho, de nervios individuales, fosilizados en forma de películas de carbono. Estos fósiles mejoran en gran medida nuestra comprensión de cómo evolucionó el sistema nervioso".
Para Ortega-Hernández y sus colegas, una pregunta clave es lo que este descubrimiento nos dice acerca de la evolución de los primeros animales, ya que el sistema nervioso contiene mucha información. Análisis posteriores revelaron que algunos aspectos del sistema nervioso de C. kunmingensis parecen estar estructurados de forma similar a los gusanos priapúlidos y onicóforos, con nervios espaciados regularmente saliendo del cordón nervioso ventral.
Por el contrario, estas decenas de nervios se han perdido de forma independiente en los tardígrados (osos de agua) y los artrópodos modernos, lo que sugiere que la simplificación desempeñó un papel importante en la evolución del sistema nervioso.
Posiblemente una de las consecuencias más llamativas del estudio es que el cordón nervioso excepcionalmente conservado de C. kunmingensis representa una estructura única que es desconocida en el resto de los organismos vivos.
Referencia bibliográfica:
Jie Yang et. al.: The fuxianhuiid ventral nerve cord and early nervous system evolution in Panarthropoda. PNAS (2016). DOI: 10.1073/pnas.1522434113.
Jie Yang et. al.: The fuxianhuiid ventral nerve cord and early nervous system evolution in Panarthropoda. PNAS (2016). DOI: 10.1073/pnas.1522434113.