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¿Están equivocados los libros de texto de ciencias? Un fósil de 525 millones de años desafía la explicación común de la evolución del cerebro

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¿Están equivocados los libros de texto de ciencias?  Un fósil de 525 millones de años desafía la explicación común de la evolución del cerebro

Impresión artística de un catenulo Cardiodictyon de 525 millones de años en el fondo marino costero poco profundo, emergiendo del refugio de un pequeño estromatolito construido por bacterias fotosintéticas. Crédito: Nicholas Strausfeld/Universidad de Arizona

Los fósiles de una diminuta criatura marina con un sistema nervioso delicadamente conservado resuelven un debate centenario sobre la evolución del cerebro en los artrópodos, el grupo más rico en especies del reino animal, según un nuevo estudio.

Los fósiles de una diminuta criatura marina que murió hace más de quinientos millones de años podrían obligar a un libro de texto de ciencias a reescribir la evolución del cerebro.

Un nuevo estudio proporciona la primera descripción detallada de Catenulum de cardiodicción, un animal parecido a un gusano preservado en las rocas de la provincia de Yunnan en el sur de China. Con apenas media pulgada (menos de 1,5 centímetros) de largo y descubierto originalmente en 1984, el fósil ha ocultado hasta ahora un secreto crucial: un sistema nervioso delicadamente conservado, incluido un cerebro. Publicado en la revista La ciencia el 24 de noviembre, la investigación fue dirigida por Nicholas Strausfeld, Profesor Regents en el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Arizona, y Frank Hirth, Lector de Neurociencia Evolutiva en el King’s College de Londres.

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

cardiodicción pertenecía a un grupo de animales extintos conocidos como lobopodos acorazados, que eran abundantes al comienzo de un período conocido como el Cámbrico, cuando prácticamente todos los principales linajes de animales aparecieron en un período extremadamente corto entre 540 millones y 500 millones de años. Los lobopodos probablemente se movían por el lecho marino utilizando varios pares de patas blandas y rechonchas que carecían de las articulaciones de sus descendientes, los euartrópodos, que en griego significa «pie articulado verdadero». Los parientes vivos actuales más cercanos de los lobopodos son los gusanos de terciopelo que viven principalmente en Australia, Nueva Zelanda y América del Sur.

Cattenulum cardiodictyon fosilizado

El catenulo fosilizado de Cardiodictyon fue descubierto en 1984 entre un conjunto diverso de criaturas extintas conocidas como la fauna de Chengjian en Yunnan, China. En esta foto, la cabeza del animal está a la derecha. Crédito: Nicholas Strausfeld/Universidad de Arizona

Un debate que se remonta a 1800

fósiles de cardiodicción revelan un animal con un tronco segmentado en el que hay arreglos repetitivos de estructuras neurales llamadas ganglios. Esto contrasta fuertemente 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 descubrimiento 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, así como otros linajes como ciempiés y ciempiés.

«Desde la década de 1880, los biólogos notaron la apariencia claramente segmentada del tronco típico de los artrópodos y esencialmente lo extrapolaron a la cabeza», dijo Hirth. «Así es como el campo llegó a asumir 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.

Cabeza y cerebro fosilizados de Cardiodictyon cattenulum

Cabeza fosilizada de Cardiodictyon cattenulum (la parte anterior está a la derecha). Depósitos de color magenta marcan estructuras cerebrales fosilizadas. Crédito: Nicholas Strausfeld

los cerebros se fosilizan

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 lobopods han sido bien conservados en el registro fósil, pero aparte cardiodicción ninguno ha sido examinado por sus cabezas y cerebros, posiblemente porque los lobopods son típicamente pequeños. Las partes más significativas 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 los pares de patas. Estos se habían encontrado en rocas aún más antiguas que datan del advenimiento del Cámbrico.

«Esto nos dice que los lobopodos acorazados pueden haber sido los primeros artrópodos», dijo Strausfeld, incluso antes que 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 que ‘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 de Strausfeld, ha identificado varios casos de cerebros preservados en una variedad de artrópodos fosilizados.

Un modelo genético común 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 fósiles de lobopodos con análisis de patrones de expresión génica en sus descendientes vivos, concluyen que se ha mantenido un patrón común de organización cerebral desde el Cámbrico hasta la actualidad.

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

Dentro cardiodiccióncada uno de los tres dominios del cerebro está asociado con un par característico de apéndices cefálicos y 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 los mismos genes combinados, independientemente de la especie que examinamos», agregó Hirth. «Sugirió un modelo genético común para hacer un cerebro».

Lecciones para la evolución del cerebro de los vertebrados

Hirth y Strausfeld dicen que los principios descritos en su estudio probablemente se apliquen a otras criaturas además de los artrópodos y sus parientes cercanos. Esto tiene implicaciones importantes cuando se compara el sistema nervioso de los artrópodos con el de los vertebrados, que exhiben una arquitectura distinta similar 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 del cambio climático.

“En un momento en que los principales eventos geológicos y climáticos están remodelando el planeta, simples animales marinos 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 de corta vida.

Referencia: “El Lobopodio Cámbrico Inferior cardiodicción resuelve el origen de los cerebros de los euartrópodos” por Nicholas J. Strausfeld, Xianguang Hou, Marcel E. Sayre y Frank Hirth, 24 de noviembre de 2022, La ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.abn6264

El artículo 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 nombramientos en la Universidad de Lund en Lund, Suecia, y en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad Macquarie en Sydney. .

La financiación para este trabajo fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias, el Fondo Regents de la Universidad de Arizona y el Consejo de Investigación de Ciencias Biológicas y Biotecnología del Reino Unido.

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¿Cuándo despegarán los astronautas?

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¿Cuándo despegarán los astronautas?
  • La tripulación de Polaris Dawn intentará alcanzar alturas mayores que las alcanzadas por los humanos desde el programa Apolo de la NASA en la década de 1970 y también realizará la primera caminata espacial comercial.
  • El cohete Falcon 9 que transporta al Dragón está programado para despegar entre las 3:38 a.m. y las 7:09 a.m. ET del miércoles desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida.
  • «Falcon y Dragon permanecen sanos y la tripulación continúa lista para su misión de varios días a la órbita terrestre baja», dijo SpacX en las redes sociales.

Una cápsula de SpaceX que transporta a cuatro astronautas comerciales que esperan realizar una caminata espacial pionera no se lanzará hasta al menos el miércoles por la mañana.

La misión Polaris Dawn, un ambicioso viaje de cinco días a las regiones superiores de la órbita de la Tierra, estaba programada para despegar el martes antes de que una fuga de helio detectada obligara a posponerla, dijo SpaceX. dijo el lunes por la tarde en el sitio de redes sociales X.

Cuando la tripulación se lance a bordo de un SpaceX Dragon, será el segundo viaje al espacio para empresario multimillonario Jared Isaacman, quien financió la misión con la empresa de Elon Musk. Isaacman se aventuró previamente en órbita en 2021 a bordo de Inspiration4, la misión que se convirtió en el primer vuelo espacial orbital privado de la historia.

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un raro fósil ha proporcionado información sobre lo que fue un día excepcionalmente desafortunado para una vaca marina prehistórica.

La especie ahora extinta de dugongo, un mamífero marino parecido al manatí, nadaba en el mar hace unos 15 millones de años cuando fue atacada por dos animales: un cocodrilo y un tiburón tigre. Este último dejó uno de sus dientes empalado en el cuerpo de la vaca marina.

Al analizar el fósil descubierto en Venezuela, los investigadores pudieron comprender cómo murió la vaca marina, que pertenecía a un grupo de animales extintos conocido como Culebrtherium.

Su estudiarpublicado el jueves en el Journal of Vertebrate Paleontology, captura un momento en el tiempo que ofrece una visión única del funcionamiento de la cadena alimentaria durante la época del Mioceno temprano y medio, hace entre 11,6 y 23 millones de años.

«Es extremadamente raro encontrar rastros de dos depredadores en un solo espécimen», dijo Aldo Benites-Palomino, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el departamento de paleontología de la Universidad de Zurich, Suiza. “Esto muestra por qué deberíamos explorar fósiles en regiones tropicales como Venezuela. »

Los restos fosilizados (un cráneo parcial y 13 vértebras o columna vertebral) revelaron tres tipos de marcas de mordeduras. Su forma, profundidad y orientación sugerían que fueron creados por dos depredadores: un cocodrilo de tamaño pequeño a mediano y un tiburón tigre.

Según el estudio, la criatura parecida a un cocodrilo atacó primero, con los dientes enterrados profundamente en el hocico de la vaca marina, lo que sugiere que intentó agarrar esa parte de la cara del dugongo para asfixiarlo. Otras dos grandes incisiones curvas indican que el cocodrilo arrastró a la vaca marina, desgarrando su carne.

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Las rayas y cortes en el fósil sugieren que el cocodrilo realizó una «vuelta mortal», un comportamiento giratorio para someter a su presa que también se observa en las especies de cocodrilos existentes.

«Este tipo de marca sólo se produce al morder, en el que se realizan acciones posteriores de rasgar, rodar o agarrar», señalaron los autores del estudio.

Luego, el rinoceronte fue destrozado por un tiburón tigre, que tiene dientes estrechos y no dentados. Puede ser difícil diferenciar entre depredación activa y marcas de carroñero, pero según el estudio, las marcas de mordeduras en todo el cuerpo del rinoceronte y su distribución irregular, así como la variación en profundidad, sugirieron a los investigadores que este era el comportamiento de un carroñero. como un tiburón tigre.

Los científicos confirmaron la identidad del tiburón mediante el descubrimiento de un único diente alojado en el cuello de la vaca marina que pertenecía a una especie extinta de tiburón tigre, Galeocerdo aduncus.

“Tuve que trabajar como científico forense”, recuerda Benites-Palomino.

Sin embargo, el estudio señaló que, dada la naturaleza fragmentaria del esqueleto, no era posible descartar otros escenarios para la desaparición de la vaca marina.

Dean Lomax, paleontólogo de la Universidad de Bristol y de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, que no participó en la investigación, dijo que estaba de acuerdo con los hallazgos del estudio, pero que era difícil distinguir entre el comportamiento carroñero y el comportamiento depredador activo. .

“Por ejemplo, puede que no sea descabellado pensar que el dugongo ya estaba muerto, que pudo haberse alejado flotando y estar hinchado, y luego fue devorado (recogido) por el cocodrilo y el tiburón en diferentes momentos”. dijo Lomax, el autor de “Bloqueados en el tiempo: el comportamiento animal revelado en 50 fósiles asombrosos”, por correo electrónico.

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“A menos que tengamos evidencia directa del dugongo dentro del cocodrilo (como última comida), o de que el cocodrilo y el dugongo mueran en medio del ataque, todavía es intrínsecamente raro decir al 100% si esto fue definitivamente el resultado de un ataque activo o no. que hurgar en la basura”, añadió Lomax.

En aquella época, las vacas marinas podían crecer hasta cinco metros de largo, dijo Benites-Palomino, y su tejido graso habría sido una buena fuente de alimento.

Hoy en día, los cocodrilos, las orcas y los tiburones se alimentan de dugongos y manatíes, principalmente de los jóvenes, porque los adultos son difíciles de matar debido a su tamaño. No está claro qué tipo de cocodrilo pudo haber atacado a la vaca marina. Podría haber sido una especie extinta de caimán o gavial, conocido por sus mocos largos y delgados, pero debió ser de gran tamaño, de 4 a 6 metros de largo.

“Hay varios candidatos. Sudamérica era entonces un paraíso para los cocodrilos”, añade Benites-Palomino.

Un granjero al sur de la ciudad de Coro, Venezuela, notó por primera vez los restos de la vaca marina en un lugar donde antes no se habían descubierto fósiles.

“Al principio no conocíamos la geología del sitio y los primeros fósiles que descubrimos fueron trozos de cráneos. Nos tomó algún tiempo determinar qué eran: cráneos de manatí, que tienen una apariencia bastante inusual”, dijo en un comunicado Marcelo Sánchez-Villagra, coautor del estudio, profesor de paleobiología y director del Instituto y Museo Paleontológico de. la Universidad de Zúrich.

Benites-Palomino dijo que el raro hallazgo demuestra la importancia de la búsqueda de fósiles en América del Sur «no clásica».

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“Hemos estado visitando los mismos sitios de fósiles en América del Norte y China durante mucho tiempo, pero cada vez que trabajamos en estas nuevas áreas, encontramos constantemente nuevos fósiles. »

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

A ambos lados del océano Atlántico, a más de 6.000 kilómetros de distancia, investigadores han descubierto huellas dejadas por dinosaurios que pudieron haber vagado desde África hasta América del Sur cuando los continentes estaban unidos en un supercontinente.

Las más de 260 huellas, ubicadas en Brasil y Camerún, serían parte del Período Cretácico Inferiorsegún un estudio publicado el lunes por el Museo de Historia Natural y Ciencia de Nuevo México.

Las huellas se crearon originalmente a unas 621 millas de distancia sobre una fina capa de limo y arenisca de barro en el antiguo supercontinente Gondwanan, que luego se rompió y formó el Océano Atlántico Sur.

El estudio compartió fotografías de huellas de formas idénticas que parecían provenir de edades y entornos geológicos similares, según descubrió el paleontólogo de la Universidad Metodista del Sur y autor principal del estudio, Louis L. Jacobs.

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