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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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Cancelado el lanzamiento final del cohete Delta IV Heavy justo antes del despegue

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Cancelado el lanzamiento final del cohete Delta IV Heavy justo antes del despegue

ACTUALIZACIÓN: El lanzamiento del cohete Delta IV Heavy se pospuso hasta el viernes 29 de marzo a la 1:37 p. m. EDT, debido a un problema con el gasoducto de nitrógeno. Live Science transmitirá en vivo el próximo intento de lanzamiento en ese momento. aquí está declaración completa publicado por United Launch Alliance:

«El lanzamiento de un United Launch Alliance Delta IV Heavy que transportaba la misión NROL-70 para la Oficina Nacional de Reconocimiento fue cancelado debido a un problema con el gasoducto de nitrógeno que proporciona presión neumática a los sistemas del vehículo de lanzamiento. El equipo ha iniciado operaciones para asegurar El lanzamiento está programado para el viernes 29 de marzo a la 1:37 p.m.EDT.

El último cohete Delta de United Launch Alliance (ULA) está programado para lanzarse mañana (29 de marzo) a las 13:37 ET (17:37 GMT) en una misión clasificada para la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) de los Estados Unidos, y Puedes verlo en vivo aquí.

El lanzamiento pondrá fin a 64 años de la flota de cohetes Delta, diseñados para transportar grandes cargas útiles al espacio. El cohete pesado Delta IV, que es el decimosexto de su tipo lanzado desde 2004, transportará carga secreta durante su despegue final desde el Complejo de Lanzamiento Espacial-37 en la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida.

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Nueva imagen del agujero negro de la Vía Láctea muestra un campo magnético en espiral: NPR

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Nueva imagen del agujero negro de la Vía Láctea muestra un campo magnético en espiral: NPR

Por primera vez observamos el agujero negro de Sagitario A* en luz polarizada. La colaboración del Event Horizon Telescope dice que la imagen ofrece una nueva mirada al «campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro» en el centro de la Vía Láctea.

Colaboración EHT


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Por primera vez observamos el agujero negro de Sagitario A* en luz polarizada. La colaboración del Event Horizon Telescope dice que la imagen ofrece una nueva mirada al «campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro» en el centro de la Vía Láctea.

Colaboración EHT

El agujero negro en el centro de nuestra galaxia ha sido comparado con un donut, y resulta que ese donut tiene remolinos. Los científicos compartieron una nueva imagen fascinante el miércoles, que muestra a Sagitario A* con un detalle sin precedentes. La imagen de luz polarizada muestra la estructura del campo magnético del agujero negro en forma de una llamativa espiral.

«Lo que estamos viendo ahora es que hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea», dijo Sara Issaoun, codirectora del proyecto y becaria Einstein en el programa de la Vía Láctea. Becas Hubble de la NASA. Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísica, dijo en un declaración sobre la imagen.

La imagen captura lo que la colaboración del Event Horizon Telescope llama una «nueva vista del monstruo que acecha en el corazón de la Vía Láctea».

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La analogía del donut también se aplica a la distancia: debido a la distancia entre la Vía Láctea y la Tierra, mirarla desde nuestro planeta es como ver un donut en la superficie de la Luna.

Sagitario A*, también llamado a menudo Sgr A*, está aproximadamente a 27.000 años luz de la Tierra. La primera imagen del agujero negro supermasivo se publicó hace dos años y muestra gas brillante alrededor de un centro oscuro, y carece de los detalles de la nueva imagen.

El agujero negro supermasivo Sagitario A* es visible a la izquierda, en luz polarizada. La imagen central insertada muestra la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, capturada por SOFIA. La imagen de fondo muestra el mapeo de la emisión de polvo polarizado a través de la Vía Láctea realizado por la Colaboración Planck.

S. Issaoun, Colaboración EHT


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S. Issaoun, Colaboración EHT

El agujero negro supermasivo Sagitario A* es visible a la izquierda, en luz polarizada. La imagen central insertada muestra la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, capturada por SOFIA. La imagen de fondo muestra el mapeo de la emisión de polvo polarizado a través de la Vía Láctea realizado por la Colaboración Planck.

S. Issaoun, Colaboración EHT

Se sabe que los agujeros negros son «efectivamente invisibles», como se muestra La NASA dice. Pero afectan significativamente el espacio que los rodea, más obviamente al crear un disco de acreción: un remolino de gas y material que orbita una región central oscura.

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La primera imagen de un agujero negro se publicó en 2019, cuando el proyecto Event Horizon Telescope compartió una imagen del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87 (M87), a unos 55 millones de años luz de la Tierra en el cúmulo de galaxias Virgo. . Aunque está más lejos, el agujero negro conocido como M87* es mucho más grande que Sagitario A*.

Cuando los investigadores compararon recientemente vistas de los dos agujeros negros en luz polarizada, quedaron sorprendidos por sus características comunes, siendo las más espectaculares estos remolinos.

«Además del hecho de que Sgr A* tiene una estructura de polarización sorprendentemente similar a la observada en el agujero negro M87*, mucho más grande y poderoso», dijo Issaoun, «hemos aprendido que los campos magnéticos fuertes y ordenados son esenciales para cómo funcionan los agujeros negros». Los agujeros interactúan con el gas y la materia que los rodea”.

Las imágenes lado a lado de M87* y Sagitario A* revelan que los agujeros negros supermasivos tienen estructuras de campo magnético similares, lo que sugiere que los procesos físicos que gobiernan los agujeros negros supermasivos pueden ser universales.

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Desde un punto de vista práctico, los agujeros negros presentan una diferencia sorprendente: mientras que M87* tiene la habilidad de permanecer estable, nuestro Sgr A* «cambia tan rápidamente que no se queda quieto para tomar fotografías», dijeron los investigadores en su comunicado de prensa. .

En el momento en que se capturaron las observaciones de Sgr A*, la colaboración del EHT estaba utilizando ocho telescopios en todo el mundo, uniéndolos para crear un instrumento del tamaño de un planeta, aunque virtual. Los resultados de su trabajo fueron publicados el miércoles en Cartas de la revista astrofísica..

Se espera que la colaboración observe a Sgr A* nuevamente en abril.

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¿Cuándo ocurre el eclipse solar en Michigan? Encuentra tu código postal

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