Una criatura marina extinta, con forma de cinta y del tamaño de una mano humana, fue uno de los primeros animales en desarrollar un precursor de la columna vertebral. Recientemente, los científicos identificaron el cordón nervioso de este animal gracias a un giro: pusieron sus fósiles… boca abajo.
El paleontólogo Charles Doolittle Wolcott descubrió por primera vez fósiles de Pikaia en los depósitos de Burgess Shale en la Columbia Británica, que datan de hace 508 millones de años, y los describió en un tratado de 1911: tenían cuerpos planos y sinuosos y una cabeza pequeña, con dos tentáculos al final. branquias externas. Inicialmente se pensó que se trataba de patas rudimentarias, por lo que se colocó al animal con estas estructuras mirando hacia abajo.
En 2012, después de décadas de estudiar los fósiles de Pikaia, los investigadores describieron sus estructuras fosilizadas internas con gran detalle. Identificaron un hilo largo cerca del vientre como un vaso sanguíneo y nombraron una estructura tridimensional en forma de salchicha que corría por la espalda del animal como órgano dorsal, tal vez usado como soporte interno, aunque dicho órgano sería anatómicamente diferente de cualquier cosa vista en los fósiles. o animales vivos.
Sin embargo, un análisis reciente de los fósiles de Pikaia realizado por otro equipo de científicos, publicado el 11 de junio en la revista Biología actualCambió esta visión y todos los demás estudios previos sobre Pikaia.
Según los investigadores, las interpretaciones anatómicas anteriores colocaron al animal en el lado equivocado. El llamado órgano dorsal en realidad estaba situado en el vientre y era el intestino de Pikaia. El presunto vaso sanguíneo era un cordón nervioso dorsal, una característica asociada con el grupo de animales llamados cordados, en el filo Chordata.
Las fotografías comentadas muestran la organización recientemente revisada de Pikaia gracilens. Las abreviaturas del Cuadro C indican las características principales del fósil visto en el Cuadro B: tentáculos en la cabeza de Pikaia (Tc); inervación (En); cordón nervioso dorsal (Nc); posibles gónadas (? Ir); y miosepta o fascia conectiva (Ms). El dibujo del recuadro G identifica las características del fósil del recuadro F: apéndices anteriores (Aa); cavidad faríngea (Ph); canal intestinal (Gu); y los miómeros o segmentos musculares (My). Los especímenes fósiles son propiedad del Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural, con la excepción del fósil del Cuadro I, que es propiedad del Museo Real de Ontario. Giovanni Mussini
Todos los cordados, como los vertebrados, las lancetas y tunicados con forma de anguila o las ardillas marinas, tienen en algún momento de sus vidas una estructura nerviosa flexible en forma de varilla llamada notocorda en la espalda. Un cordón nervioso tubular dorsal también es una característica de los cordados.
Inicialmente se pensó que Pikaia era una lombriz de tierra, pero luego se clasificó como un tipo primitivo de cordado, basándose en características como la forma de ciertos músculos y la posición de su ano. Pero los expertos no estaban seguros de dónde pertenecía Pikaia en el árbol genealógico de los cordados.
Con la descripción de un cordón nervioso dorsal, Pikaia ahora puede considerarse parte del linaje fundador de todos los cordados, aunque no tiene descendientes directos vivos en la actualidad, informaron los autores del estudio.
La reversión de Pikaia «aclara mucho las cosas», dijo el biólogo evolutivo Dr. Jon Mallatt, profesor clínico de la Universidad de Idaho. Mallatt, que no participó en la nueva investigación, publicó un artículo sobre Pikaia en 2013, trabajando desde la posición corporal establecida (y boca abajo).
En retrospectiva, la verdad estaba «oculta a plena vista», y la inversión de orientación resuelve preguntas sobre por qué el supuesto vaso sanguíneo y la estructura dorsal de Pikaia colisionaron con las características anatómicas establecidas en otros acuerdos, dijo Mallatt.
«Pikaia de repente se volvió mucho menos rara», dijo.
Nuevas pautas
La reevaluación de la dirección de Pikaia comenzó hace años con el coautor del nuevo estudio, Jakob Vinther, profesor de macroevolución en la Universidad de Bristol en el Reino Unido, dijo el autor principal del estudio, Giovanni Mussini, investigador e investigador. Estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias Humanas. Terreno de la Universidad de Cambridge, Reino Unido.
Había varias razones para revisar interpretaciones anteriores de los fósiles, dijo Mussini a CNN. Por un lado, estaba el enigma de cuál pensaban los científicos que era la posición del órgano dorsal. Su ubicación, cerca de lo que se creía que era la espalda de Pikaia, parecía descartar la posibilidad de que este órgano fuera un intestino.
Sin embargo, cuando se invirtió Pikaia, la ubicación y las características del órgano tuvieron más sentido anatómicamente. El órgano se agrandó y se extendió hasta la faringe del animal, el área de la garganta donde normalmente el intestino se conecta con la boca. Su estado tridimensional podría explicarse por la presencia de tejidos químicamente reactivos, característicos del intestino. En otros fósiles de Burgess Shale, la abundancia de iones y compuestos reactivos que normalmente se encuentran en los tejidos intestinales hace que las estructuras digestivas se mineralicen más rápidamente que el resto del cuerpo, conservando así una mayor parte de su forma original. El estudio encontró que las estructuras dentro del órgano de Pikaia posiblemente eran restos de comida ingerida.
Una imagen de un espécimen fósil de Pikaia en el Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural muestra el canal intestinal, bloques de tejido muscular llamados miómeros y el cordón nervioso dorsal. Se ve un sedimento de color claro dentro del intestino (hacia la cabeza, derecha). Giovanni Mussini
En un Pikaia invertido, las branquias externas, que antes apuntaban hacia abajo, ahora estaban en ángulo hacia arriba, al igual que las branquias externas de los saltamontes y ajolotes modernos.
La inversión de Pikaia también cambió la orientación de los grupos de músculos que se unen en forma de onda. Estos músculos, llamados miómeros, son una característica fundamental de los vertebrados. En la nueva posición de Pikaia, el punto de flexión más fuerte de estos músculos se encuentra a lo largo de su espalda, lo que también se aplica a la disposición de los miómeros en otros animales con columna.
«Esto hace que el movimiento de Pikaia sea consistente con lo que vemos en los acuerdos modernos», dijo Mussini.
Encuentra el nervio
El presunto vaso sanguíneo de Pikaia también era anatómicamente intrigante, ya que carecía de la ramificación típica de los vasos sanguíneos de los vertebrados.
«Es una sola línea que recorre la mayor parte del cuerpo hasta la cabeza, donde se divide en dos filamentos en los tentáculos», explicó Mussini.
Un dibujo interpretativo de la cabeza de Pikaia gracilens a partir de un espécimen fósil del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian resalta una porción engrosada del cordón nervioso dorsal. El descubrimiento de otros sistemas nerviosos cámbricos fosilizados ha ayudado a los científicos a reexaminar la organización de Pikaia. Giovanni Mussini
Los sistemas nerviosos fosilizados de otros animales del período Cámbrico (hace 541 millones a 485,4 millones de años) que han sido descubiertos durante la última década han jugado un papel importante en el reconocimiento de la estructura de ese cordón nervioso, añadió Mussini.
«Entendemos mejor cómo se fosilizan los cordones nerviosos y otros tejidos porque hemos tenido la suerte de encontrar sistemas nerviosos del Cámbrico preservados en otros depósitos», dijo, «principalmente a partir de fósiles chinos excavados en los últimos años».
Muchos de estos fósiles eran artrópodos –invertebrados con exoesqueletos– con parientes vivos como insectos, arácnidos y crustáceos; La comparación de fósiles con artrópodos modernos ha ayudado a los paleontólogos a identificar tejidos internos conservados. Un ejemplo es un espécimen fósil del artrópodo cámbrico Mollisonia, que exhibía una organización cerebral comparable a la de las arañas, los escorpiones y los cangrejos herradura vivos, dijo Mussini.
Aunque no existen análogos vivos de Pikaia, los datos sobre artrópodos fósiles han brindado a los científicos un marco de referencia más detallado para el cordón nervioso de Pikaia. Al igual que otros tejidos nerviosos fosilizados, el cordón nervioso de Pikaia era oscuro, rico en carbono y relativamente frágil en comparación con otros tejidos fosilizados.
Este cordón nervioso dorsal refuerza el estatus de Pikaia como cordado, colocándolo «más o menos en la base de lo que consideraríamos cordados tradicionales», dijo Mallatt.
Gran parte de la anatomía de Pikaia sigue siendo un misterio, pero examinarla desde una nueva perspectiva podría ofrecer nuevos conocimientos sobre su conjunto de características intrigantes, dijo Mussini.
«Muchos de estos detalles sólo han salido a la luz en los últimos 10 o 12 años», añadió Mussini. «Ciertamente se puede perdonar a los autores del artículo de 2012 por no incluir estos detalles en la conversación, ya que es un trabajo en progreso».
Mindy Weisberger escribe sobre ciencia y es productora de medios. Su trabajo ha sido publicado en las revistas Live Science, Scientific American y How It Works.
Imagen de portada: Un fósil de Pikaia gracilens (la cabeza está a la derecha) del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, visto hacia arriba. Esta criatura marina extinta fue uno de los primeros animales en poseer una columna vertebral precursora. Imagen Giovanni Mussini
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