¿Cómo se ve un cerebro de hace 310 millones de años?

cangrejo de herradura moderno

Cerebro bien conservado de cangrejo de herradura llena los vacíos en el conocimiento evolutivo

Si bien los apéndices duros como el hueso y la concha pueden conservarse como fósiles durante millones de años, el problema permanente de la paleontología ha sido la escasez de tejidos blandos en el registro fósil. Como resultado, entre los primeros años de la vida existen enormes lagunas de conocimiento sobre la evolución de los tejidos blandos, incluidos los órganos internos como el cerebro.

Un nuevo estudio, publicado ayer en Geology, ha llenado una de esas lagunas de conocimiento, que describe el cerebro y el sistema nervioso central (SNC) conservados de un cangrejo de herradura de 310 millones de años (Euproops danae) que vivió durante el Período Carbonífero.

El autor principal australiano Russell Bicknell, de la Universidad de Nueva Inglaterra (UNE), dice que el descubrimiento es único porque los tejidos cerebrales generalmente solo se conservan en depósitos de ámbar o depósitos de Burgess-Shale del Cámbrico, los cuales están limitados a ciertas ventanas de la prehistoria.

"El ámbar, o resina de árbol fosilizada, a menudo contiene atrapados una variedad de organismos como insectos, preservando los más intrincados detalles. Utilizando sofisticada tecnología de imagen, los científicos pueden estudiar estas criaturas sepultadas, incluidos sus diminutos cerebros. Sin embargo, estamos algo limitados al estudiar estos fósiles en particular, ya que los artrópodos en ámbar más antiguos solo se remontan al período Triásico, hace unos 230 millones de años".

Los depósitos de tipo Burgess Shale del período Cámbrico, por lo general alrededor de 500 a 520 millones de años de edad, son mucho más antiguos que el ámbar y también conservan en lutitas las estructuras cerebrales como películas de carbono.

"Estos fósiles de tipo Burgess Shale son muy importantes ya que representan algunos de los animales más antiguos de la Tierra y pueden informarnos sobre sus orígenes y la historia evolutiva más temprana", dice Bicknell. Pero la ventana entre los depósitos más jóvenes de Burgess Shale y los depósitos de ámbar más antiguos ha carecido, hasta ahora, de cerebros bien conservados para la investigación paleontológica.

"Entonces, aunque podemos ver cerebros de artrópodos en un amplio período de tiempo, en realidad hay grandes vacíos entre ellos", dice el coautor John Paterson, también paleontólogo en la UNE. "Lo que hemos hecho con nuestro nuevo descubrimiento de fósiles es llenar uno de esos vacíos".

Euproops danae

Imagen: (A) Espécimen fósil del cangrejo herradura Euproops danae de Mazon Creek, Illinois, EE. UU., conservado con el cerebro intacto. (B) Primer plano del cerebro, como lo indica el recuadro de la imagen (A). (C) Reconstrucción de Euproops danae, incluida la posición y anatomía del cerebro. Russell Bicknell

El espécimen de investigación proviene del famoso depósito de Mazon Creek en Illinois, EE. UU. Los fósiles de este depósito se conservan en concreciones hechas de un mineral de carbonita de hierro llamado siderita.

El sistema nervioso central puede proporcionar una visión única del comportamiento de los animales extintos, pero los tejidos neurológicos se deterioran rápidamente, a menudo mucho antes de que puedan conservarse, lo que hace que este hallazgo sea tan fortuito.

Chengjiangocaris kunmingensisImagen derecha: El artrópodo del Cámbrico Chengjiangocaris kunmingensis de China. Vea el cordón nervioso ventral en forma de cuenta preservado en el fósil (A) y su posición central en la reconstrucción (B).

"Hemos demostrado, por primera vez, que los animales de Mazon Creek no solo fueron moldeados por la rápida formación de siderita que sepultó todo su cuerpo, sino también que la siderita cubrió rápidamente sus tejidos blandos internos antes de que pudieran descomponerse", dice Paterson.

Una de las cosas más llamativas del fósil es que su sistema nervioso central se ha conservado en un sobresaliente color blanco, claramente visible contra el resto del espécimen.

"En nuestro fósil, el cerebro del Euproops está replicado por un mineral de arcilla de color blanco llamado caolinita", dice Paterson. "Este molde mineral se habría formado más tarde dentro del vacío dejado por el cerebro, mucho después de que se hubiera descompuesto. Sin este llamativo mineral blanco, es posible que nunca hubiéramos detectado el cerebro".

El descubrimiento marca la primera vez que se ha demostrado de manera concluyente que este depósito de siderita preserva un cerebro. Se encontró que otro espécimen del depósito, una extraña criatura conocida como el Monstruo de Tully (Tullimonstrum), tenía algo parecido a un sistema nervioso central, pero Paterson dice que la evidencia no fue concluyente. Este espécimen, por otro lado, tiene evidencia convincente de un cerebro.

cerebro del Euproops danae

Imagen: (A) El fósil y (B y C) dibujos interpretativos del cerebro de Euproops danae, y (D) el cerebro de un cangrejo herradura juvenil moderno, Limulus polyphemus. (A-C) Russell Bicknell, (D) Steffen Harzsch

Paterson dice que este fósil único muestra lo poco que ha cambiado el cerebro del cangrejo de herradura en los 310 millones de años desde que murió el espécimen de Mazon Creek.

"Aunque los cangrejos de herradura tienden a ser etiquetados como fósiles vivientes, han cambiado bastante en su anatomía externa, así como en los entornos en los que viven", dice Paterson. "Pero podemos observar los modernos cangrejos de herradura que viven en lugares como Asia o los Estados Unidos y el cerebro se ve muy, muy similar, lo cual es bastante sorprendente".

Este extraordinario conservadurismo sugiere que los cangrejos de herradura ya habían alcanzado el premio gordo evolutivo en el Carbonífero: "Con ese tipo de arquitectura cerebral, deben haber encontrado una fórmula ganadora y simplemente seguir con ella".

La investigación ha sido publicada en Geology: Central nervous system of a 310-m.y.-old horseshoe crab: Expanding the taphonomic window for nervous system preservation

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