Raros fósiles del Cámbrico revelan una inesperada complejidad anatómica en las primeras medusas peine

Ctenorhabdotus campanelliformis y Thalassostaphylos elegans

Arriba: Reconstrucción artística de Ctenorhabdotus campanelliformis (arriba) y Thalassostaphylos elegans (abajo). Crédito: Holly Sullivan

De 500 millones de años, se encontraron en la Formación Marjum en la Cordillera de las Casas de Utah

Los ctenóforos, también conocidos como medusas peine, son un grupo de más de 200 especies vivas de animales invertebrados con un cuerpo gelatinoso transparente que se parece superficialmente al de una medusa.

Hay mucho interés en la evolución de los ctenóforos en los últimos años, ya que su controvertida posición filogenética en el árbol de la vida animal ha provocado hipótesis contradictorias. Si bien algunos estudios sugieren que podrían representar los primeros animales ramificados, otros sugieren una posición más tradicional como parientes cercanos de las medusas.

Estas hipótesis tienen diferentes e importantes implicaciones para comprender el origen de los animales mismos porque, dependiendo de la posición de las medusas peine en el árbol de la vida, es posible que los músculos y el sistema nervioso hayan tenido múltiples orígenes, algo bastante importante, ya que estas son algunas de las características más distintivas de los animales en la actualidad.

En un nuevo estudio un equipo internacional de investigadores describe dos nuevas especies de ctenóforos fósiles del Cámbrico medio del oeste de EE. UU., uno de los cuales tiene preservado un sistema nervioso, lo que ilumina la evolución temprana de las características nerviosas y sensoriales de los ctenóforos.

A pesar de su importancia para comprender la evolución animal, la mayor parte de la información sobre los ctenóforos proviene únicamente de las especies vivas, ya que las medusas peine fósiles son extremadamente raras debido a sus cuerpos gelatinosos. Sin embargo, se han descubierto algunos ctenóforos fósiles en sitios del Cámbrico temprano y medio (hace unos 520-500 millones de años) con una conservación excepcional.

Estos especímenes fosilizados, encontrados en todo el mundo en sitios como Burgess Shale en Canadá y Chengjiang en el sur de China, muestran que los ctenóforos del Cámbrico son un poco diferentes de los representantes vivos. Los fósiles incluyen características tales como un esqueleto que sostenía los ctenes, o filas de cilios, peines o paletas natatorias, así como hasta 24 filas de cilios, muchas más que las ocho filas de cilios que poseen las especies vivas.

En este estudio, los investigadores describen los primeros fósiles ctenóforos jamás descubiertos en los Estados Unidos y, al hacerlo, agregan dos nuevas especies al escaso registro fósil del grupo. Estos fósiles de 500 millones de años se encontraron en la Formación Marjum en la Cordillera de las Casas de Utah. Estos excepcionales depósitos marinos son conocidos por la preservación de delicados organismos que normalmente no estarían representados en el registro fósil de conchas.

Más importante aún, los fósiles se conservan aplanados como películas de carbono orgánico, lo que ayuda a la preservación de los órganos internos. Usando microscopía electrónica, los investigadores pudieron detectar señales de película de carbono que les permitieron identificar partes de la anatomía interna original.

medusas peine del cámbrico

Imagen: Nuevas especies de medusas de peine fósiles de la Formación Marjum del Cámbrico Medio de Utah. Fila superior: Ctenorhabdotus campanelliformis con el sistema nervioso conservado como delicadas películas de carbono, visibles a través del mapeo elemental. Otros caracteres importantes incluyen la presencia de una falda bucal bien desarrollada y una cápsula rígida que cubre el órgano apical. Fila inferior: Thalassostaphylos elegans que muestra la presencia de campos polares y la pérdida de la cápsula apical. Reconstrucción morfológica cortesía de Holly Sullivan (https://www.sulscientific.com/).

La primera especie, Ctenorhabdotus campanelliformis, tiene un cuerpo pequeño en forma de campana con hasta 24 filas de cilios y una abertura de boca ondulada. Curiosamente, esta especie muestra dos importantes características. Primero, hay una cápsula rígida que protege el órgano sensorial apical, que representa los restos del esqueleto que se encuentran en ctenóforos más antiguos del Cámbrico temprano. En segundo lugar, esta especie también muestra conservado un sistema nervioso. Los nervios son largos y se conectan con un anillo alrededor de la boca.

"Este fue un hallazgo bastante inesperado, ya que solo una especie (Euplokamis) de medusas peine de hoy en día tiene nervios largos comparables. La mayoría de las medusas peine modernas tienen una red nerviosa difusa y nervios largos no bien definidos", dijo el autor principal, el profesor Javier Ortega-Hernández, del Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva de la Universidad de Harvard.

La segunda especie, Thalassostaphylos elegans, tiene una apariencia más redonda, aproximadamente 16 filas de cilios y una boca ondulada. Aunque esta especie no presenta nervios fosilizados, tiene una importante característica conocida como "campos polares", que puede verse como dos pequeños puntos en la parte superior del órgano apical.

"Estos también son importantes para detectar el medio ambiente en las medusas peine vivas, y encontrar evidencia de ellas en el Cámbrico es importante para comprender su evolución", dijo Ortega-Hernández. "Curiosamente, Thalassostaphylos elegans no tiene una cápsula rígida, lo que indica que el esqueleto encontrado en los primeros ctenóforos del Cámbrico ya se había perdido en algunos representantes a mediados del Cámbrico".

sistema nervioso del cangrejo de herradura

Imagen: Preservación del sistema nervioso en el cangrejo de herradura carbonífero Euproops danae. A. YPM 168040, espécimen fósil en vista dorsal. B. Ampliación del cerebro fosilizado (singanglio) en prosoma). C. Reconstrucción morfológica de Euproops danae por Russell Bicknell.

En última instancia, las dos nuevas especies de Utah iluminan la evolución del sistema nervioso, las estructuras sensoriales y la diversidad de ctenóforos cámbricos. Los investigadores concluyen que los ctenóforos cámbricos tenían sistemas nerviosos más complejos en comparación con los observados en la actualidad.

Las especies vivas de medusas peine tienen un sistema nervioso difuso similar a la estructura de la tela metálica, pero muy delgado y transparente. Los sistemas nerviosos de los ctenóforos cámbricos se condensaron con pistas nerviosas específicas que básicamente corrían a lo largo del cuerpo y luego como un anillo alrededor de la boca.

Este complejo sistema solo se ve en una especie viva, la Euplokamis, que se considera potencialmente un ctenóforo de ramificación temprana que vive en la actualidad. Sin embargo, aunque Euplokamis tiene esta estructura nerviosa alargada que corre a lo largo del cuerpo, no tiene el anillo alrededor de la boca, por lo que también es más simple en comparación con los ctenóforos cámbricos.

Para comprender mejor la evolución de este grupo, el equipo realizó un análisis filogenético que sugiere que el sistema nervioso condensado es en realidad la condición ancestral y que solo los ctenóforos modernos han perdido este sistema nervioso complejo y, en cambio, han favorecido una red nerviosa más difusa.

"Este descubrimiento significa que durante su evolución ha habido una simplificación secundaria de las medusas peine, primero perdiendo el esqueleto rígido y luego los nervios discretos observados en los fósiles", dijo el Dr. Luke A. Parry, Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oxford, Reino Unido. "Estos son conocimientos que serían imposibles de obtener estudiando únicamente las medusas peine vivas, por lo que el registro fósil está proporcionando una valiosa visión de la evolución de estos enigmáticos animales".

Ortega-Hernández coincidió: "En este contexto, Euplokamis estaría mostrando una especie de organización vestigial del sistema nervioso, que no se ve en otros ctenóforos vivos. Los ctenóforos tienen una historia evolutiva más compleja que la que se puede reconstruir solo a partir de sus representantes vivos. Los fósiles nos permiten comprender la morfología que se desarrolló primero y cómo ha cambiado a lo largo del tiempo".

El material fósil estudiado consta de especímenes de la Oficina de Gestión de Tierras (BLM) y se conserva permanentemente en el Museo de Historia Natural de Utah en Salt Lake City. "La Oficina de Administración de Tierras se enorgullece de preservar y proteger los recursos paleontológicos en tierras públicas, incluso en la Formación Marjum ubicada en House Range del centro oeste de Utah", dijo Philip Gensler, paleontólogo regional interino de la BLM.

"Este sitio contiene más de 100 especies de fósiles de invertebrados del Cámbrico y brinda oportunidades para aprender más sobre la evolución de las especies marinas y el medio ambiente hace 500 millones de años. La BLM apoya la investigación y el descubrimiento en tierras públicas y aplaude al Museo de Historia Natural de Utah y la Universidad de Harvard por la excelente conservación de estos especímenes, la investigación científica y la revelación sobre la evolución de las medusas peine".

Los hallazgos se han publicado en iScience: Cambrian comb jellies from Utah illuminate the early evolution of nervous and sensory systems in ctenophores

Ya que estás aquí...

... tenemos un pequeño favor que pedirte. Más personas que nunca están leyendo Vista al Mar pero muchas menos lo están pagando. Y los ingresos por publicidad en los medios están cayendo rápidamente. Así que puedes ver por qué necesitamos pedir tu ayuda. El periodismo divulgador independiente de Vista al Mar toma mucho tiempo, dinero y trabajo duro para producir contenidos. Pero lo hacemos porque creemos que nuestra perspectiva es importante, y porque también podría ser tu perspectiva.

Si todo el que lee nuestros artículos, que le gustan, ayudase a pagar por ello, nuestro futuro sería mucho más seguro. Gracias.

Hacer una donación a Vista al Mar