Cerebros fósiles muestran la evolución de las cabezas de los artrópodos

El descubrimiento, por parte de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), de cerebros fosilizados de 500 millones de años de edad ha ayudado a identificar un punto de transformación crucial en los primeros animales, y responde algunas de las preguntas acerca de cómo evolucionaron inicialmente las cabezas.

Los resultados, publicados en la revista Current Biology, identifican un punto clave en la transición evolutiva de cuerpos suaves a duros en los primeros antepasados ​​de los artrópodos, el grupo que contiene insectos modernos, crustáceos y arañas.

El estudio se centró en dos tipos de antepasados ​​de los artrópodos: un trilobite de cuerpo blando y una extraña criatura parecida a un submarino. Se encontró que una placa dura, llamada sclerite anterior, y características similares a ojos en la parte delantera de sus cuerpos estaban conectados mediante vínculos nerviosos procedentes de la parte delantera del cerebro, que se corresponde con cómo se controla la visión en los artrópodos modernos.

Los nuevos resultados también permitieron nuevas comparaciones con los anomalocarídidos, un grupo de grandes depredadores nadadores de la época, y se encontraron similitudes fundamentales entre el sclerite anterior y una placa en la parte superior de la cabeza del anomalocarídidos, lo que sugiere que tenían un origen común.

Aunque está ampliamente aceptado que los anomalocarídidos son antepasados ​​tempranos de los artrópodos, sus cuerpos son en realidad muy diferentes. Gracias a los cerebros conservados de estos fósiles, ahora es posible reconocer el sclerite anterior como un puente entre la cabeza de los anomalocarídidos y la de los más familiares artrópodos articulados.

«El sclerite anterior se ha perdido en los artrópodos modernos, ya que lo más probable es que se fusionara con otras partes de la cabeza durante la historia evolutiva del grupo», dice Javier Ortega-Hernández, investigador postdoctoral del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, que fue autor del estudio, en la nota de prensa de la universidad.

«Lo que estamos viendo en estos fósiles es una de los principales pasos de transición entre las criaturas tipo gusano, de cuerpo blando, y los artrópodos con exoesqueletos duros y extremidades articuladas: este es un período de transformación crucial.»

Fotorreceptores

Ortega-Hernández observó que puntos brillantes en la parte delantera de los cuerpos, que son, de hecho, fotorreceptores simples, estaban incrustados en el sclerite anterior. Los fotorreceptores están conectados a la parte frontal del cerebro fosilizado, de forma muy parecida a la disposición de los artrópodos modernos.

Con toda probabilidad estos antiguos cerebros procesaban la información como en los artrópodos actuales, y fueron cruciales para la interacción con el medio ambiente, la detección de los alimentos, y escapar de los depredadores.

Durante la explosión cámbrica, un período de rápida innovación evolutiva hace unos 500 millones de años, cuando la mayoría de los principales grupos de animales emergen en el registro fósil, comenzaron a aparecer los artrópodos con exoesqueletos duros y extremidades articuladas. Antes de este período, la mayoría de la vida animal en la Tierra consistía de enigmáticas criaturas de cuerpo blando que se parecían a las algas o medusas.

Estos fósiles, de las colecciones del Museo Real de Ontario en Toronto (Canadá) y la Institución Smithsonian en Washington DC (EE.UU.), se originaron en Burgess Shale, en el oeste de Canadá, uno de las fuentes más ricas del mundo de fósiles del período.

Dado que el cerebro y otros tejidos blandos están esencialmente hechos de sustancias como la grasa, encontrarlos en forma de fósil es extremadamente raro, lo que hace que difícil la comprensión de su historia evolutiva. Incluso en Burgess Shale, uno de los pocos lugares de la Tierra donde las condiciones son justo las adecuadas para permitir excepcionalmente una buena preservación de los fósiles del Cámbrico, la búsqueda de tejido cerebral fosilizado es muy poco común. De hecho, este es el cerebro más completo encontrado en un fósil de Burgess Shale.

«Las cabezas se han vuelto más complejas con el tiempo», dice Ortega-Hernández. «Pero lo que estamos viendo aquí es una respuesta a la pregunta de cómo los artrópodos cambiaron sus cuerpos de suaves a fuertes. Nos da una mejor comprensión de los orígenes y la historia de la evolución compleja de este grupo tan exitoso».

Referencia bibliográfica:

Javier Ortega-Hernández: Homology of Head Sclerites in Burgess Shale Euarthropods. Current Biology (2015). DOI: 10.1016/j.cub.2015.04.034.