Ha revelado nueva información sobre cómo evolucionaba la vida temprana en la Tierra
Después de cuatro años de excavar en busca de fósiles en un cementerio en York, Pensilvania, el paleontólogo aficionado Chris Haefner hizo un intrigante hallazgo. "Sabía que valía conservarlo", dijo. Publicó su descubrimiento en Facebook.
Samuel Zamora, paleontólogo del Instituto Geológico y Minero de España (IGME - CSIC) vio su publicación y se dio cuenta de que era un gran descubrimiento. Cuando contactó con Haefner, accedió a donar el fósil al Museo de Historia Natural de Londres.
Trabajando con colegas en los EE. UU. y el Reino Unido, determinaron que se trataba de un pariente de 510 millones de años de antigüedad de las actuales estrellas y erizos de mar. Es muy singular, nuevo para la ciencia y tiene solo un esqueleto parcial. Lo llamaron Yorkicistis haefneri, en honor a su buscador.
Yorkicistis ha revelado nueva información sobre cómo evolucionaba la vida temprana en la Tierra en un momento en que aparecieron por primera vez la mayoría de los actuales grupos de animales.
Imagen: Los erizos de mar se encuentran entre los parientes sobrevivientes de Yorkicistis. Samuel Zamora, CC BY-ND
La explosión cámbrica
Yorkicistis vivió durante la "explosión cámbrica", hace 539 millones a 485 millones de años. Antes de este tiempo, las bacterias y otros organismos microscópicos simples vivían junto a la fauna de Ediacara, criaturas misteriosas de cuerpo blando de las que los científicos saben poco.
El Cámbrico trajo consigo una gran proliferación de especies que surgieron de los mares. Incluían grupos de organismos que eventualmente dominarían el planeta y representantes de la mayoría de los actuales grupos de animales.
En unos pocos millones de años, aparecieron animales complejos con esqueletos y caparazones duros. No está claro por qué sucedió esto, pero un importante cambio en la química del océano, con una mayor concentración de carbonato de calcio, probablemente jugó un papel clave.
Los equinodermos no fueron los primeros de estos encontrados en el registro geológico. Los braquiópodos, animales marinos que vivían protegidos dentro de conchas marinas, los precedieron. Lo mismo hicieron los artrópodos, un grupo que tenía exoesqueletos de calcita bien formados, incluidos los trilobites.
Por contexto, los dinosaurios aparecieron 294 millones de años después del amanecer del Cámbrico.
Los primeros equinodermos
Hay más de 30.000 especies de equinodermos extintas, pero son muy raras en lugares con una conservación excepcional del Cámbrico, como Burgess Shale en Canadá y Chengjiang en China.
Algunos de los primeros equinodermos primitivos eran bastante diferentes de sus parientes actuales, que tienen cinco brazos que se extienden desde el centro de sus cuerpos, una estructura llamada "simetría pentámera".
Ctenocystoids are fossil echinoderms – the group of animals that includes sea urchins, starfish, sea cucumbers, brittle stars & sea lilies. Here are some different ctenocystoids that were collected from 500-million-year-old rocks in France, Morocco & the USA. pic.twitter.com/zOuAIkKpNU
— Oxford University Museum of Natural History (@morethanadodo) June 4, 2018
Los equinodermos del Cámbrico tenían una amplia gama de estructuras corporales. Los eocrinoides tenían cuerpos en forma de jarrón protegidos por placas con patrones geométricos y una serie de estructuras en forma de brazos. Los helicoplacoides, con forma de puros gruesos, estaban revestidos de una armadura de calcita con una "boca" que giraba en espiral alrededor de su cuerpo. Las especies de blastoides tomaron varias formas, a menudo parecidas a flores exóticas.
El Edrioasteroidea se parecía a la estrella de mar actual, y con cinco brazos que irradiaban desde su boca, es el organismo al que más se parece Yorkicistis haefneri. Así que lo clasificaron dentro de este grupo en el árbol evolutivo.
Yorkicistis, el equinodermo sin esqueleto
Mientras que muchos organismos del Cámbrico formaron sofisticados esqueletos y estructuras de defensa para protegerse de los depredadores, Yorkicistis hizo lo contrario. "Desmineralizó" su esqueleto. Era un animal parcialmente blando, sin protección en gran parte de su cuerpo.
Para comprender la anatomía de este organismo, los investigadores se asociaron con un paleoilustrador para visualizar esta criatura a partir de la evidencia fósil que tenían. Hugo Salais primero modeló cada parte del esqueleto en 3D y luego lo usó para crear una reconstrucción, una réplica de alta resolución.
De esta réplica, observaron que solo sus brazos, o ambulacra, estaban calcificados, protegiendo sus “surcos de alimentación”, sus partes de alimentación, que son amarillas en el fósil. Una serie de placas cubrían sus tentáculos y se abrían y cerraban durante la alimentación. El resto de su cuerpo era blando, representado en el fósil por una película oscura enriquecida con carbono.
La mayoría de los equinodermos actuales, que se encuentran desde las costas del mundo hasta las oscuras profundidades abisales del océano, tienen un esqueleto interno. Las excepciones son los pepinos de mar y algunas especies que viven enterradas bajo el fondo marino. Sus esqueletos, como Yorkicistis, están formados por placas porosas de calcita.
Imagen: Representantes de los equinodermos del Cámbrico con un esqueleto de calcita mineralizada. A. Ctenocistoide. B. Cincta. C. Helicoplacoide. D. Soluto. E. Eocrinoide. F. Edrioasteroide. Samuel Zamora, CC BY-ND
Dando vida a Yorkicistis
Como paleontólogos, buscan comprender los organismos extintos. Yorkicistis presentó un gran desafío, ya que no se conoce ningún animal similar, ni vivo ni extinto.
Se sabe muy poco sobre por qué y cómo algunos equinodermos perdieron partes de su esqueleto. Pero los avances en biología molecular han revelado que existe un conjunto específico de genes responsables de la formación de un esqueleto en los equinodermos. Todos los equinodermos vivos portan estos genes; los investigadores supusieron que los grupos extintos también los tenían.
Pero en Yorkicistis, hay una marcada diferencia entre la calcificación de sus radios, o brazos, y la falta de ella en el resto de su cuerpo. Plantea la hipótesis de que los genes implicados en la formación del esqueleto pueden haber actuado de forma independiente en diferentes partes del cuerpo de Yorkicistis. Es un misterio que solo los biólogos moleculares podrán desentrañar.
Sus estudios les ha permitido formar algunas hipótesis sobre este animal, aunque quedan muchas preguntas. Creen que sin un esqueleto en una parte importante de su cuerpo, Yorkicistis pudo conservar energía para otros procesos metabólicos como la alimentación o la respiración. También mejoró la flexibilidad, lo que permitió una respiración más activa mediante el bombeo.
Hay otra intrigante posibilidad: la falta de esqueleto podría estar relacionada con algún tipo de sistema de protección contra las picaduras, como el que usan las actuales anémonas que paralizan a sus presas con células urticantes en los tentáculos que rodean sus bocas. Sin embargo, esa pregunta, y muchas otras, no pueden responderse solo con un fósil.
Pero el sorprendente descubrimiento de Yorkicistis ha proporcionado más información sobre un período de la historia evolutiva divergente en los albores de la explosión del Cámbrico, una época en la que algunos organismos adoptaron esqueletos para evitar a los depredadores, y otros se adaptaron de formas muy diferentes.
La investigación fue publicada en Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences: Cambrian edrioasteroid reveals new mechanism for secondary reduction of the skeleton in echinoderms
Imagen de cabecera: Reconstrucción del Yorkicistis haefneri prehistórico adaptado a partir de evidencia fósil, creado por Hugo Salais (Metazoa Studio). Samuel Zamora, CC BY-ND
