Antiguo 'tiburón' de China puede ser el antepasado con mandíbula más antiguo de los humanos

Fanjingshania renovate
Reconstrucción artística del Fanjingshania renovata

Denominado Fanjingshania, reescribe la historia evolutiva de "de pez a humano"

Los tiburones vivos a menudo se representan como los depredadores ápice del reino marino. Los paleontólogos han podido identificar fósiles de sus ancestros extintos que se remontan a cientos de millones de años, a una época conocida como el período paleozoico. Estos primeros "tiburones", conocidos como acanthodians, estaban erizados de espinas. A diferencia de los tiburones modernos, desarrollaron una "armadura" ósea alrededor de sus aletas emparejadas.

Un reciente descubrimiento de una nueva especie de acanthodian de China sorprendió a los científicos por su antigüedad. El hallazgo es anterior en unos 15 millones de años a los primeros fósiles de cuerpos acantodios y es el pez con mandíbula indiscutiblemente más antiguo.

Reconstruido a partir de miles de diminutos fragmentos esqueléticos, Fanjingshania, llamado así por el famoso Fanjingshan, declarado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO, es un extraño pez con una "armadura" ósea externa y varios pares de espinas en las aletas que lo diferencian de los peces vivos con mandíbula, los tiburones y rayas cartilaginosos y los peces con aletas lobuladas y de radios óseos.

Vídeo: Cinco primeros peces del Silúrico de China reescriben la historia evolutiva de "de pez a humano" (Video de NICE Tech/ScienceApe)

El examen de Fanjingshania realizado por un equipo de investigadores de la Academia de Ciencias de China, la Universidad Normal de Qujing y la Universidad de Birmingham reveló que la especie está anatómicamente cerca de grupos de "tiburones" espinosos extintos conocidos colectivamente como acanthodians. A diferencia de los tiburones modernos, los acanthodians tienen osificaciones de la piel de la región del hombro que ocurren primitivamente en los peces con mandíbula.

Los restos fósiles de Fanjingshania se recuperaron de muestras de lecho óseo de la Formación Rongxi en un sitio en el condado de Shiqian de la provincia de Guizhou, en el sur de China.

Estos hallazgos presentan evidencia tangible de una diversificación de los principales grupos de vertebrados decenas de millones de años antes del comienzo de la llamada "Era de los Peces" hace unos 420 millones de años.

Los investigadores identificaron características que diferencian a Fanjingshania de cualquier vertebrado conocido. Tiene placas dérmicas en la cintura escapular que se fusionan como una unidad con varias espinas pectorales, prepectorales y prepélvicas. Además, se descubrió que las porciones ventral y lateral de las placas de los hombros se extienden hasta el borde posterior de las espinas de las aletas pectorales.

La especie tiene en el tronco distintivas escamas con coronas compuestas por una fila de elementos similares a dientes (odontoides) adornados por crestas nodulares discontinuas. Curiosamente, el desarrollo de la dentina se registra en las escamas, pero falta en otros componentes del esqueleto dérmico, como las espinas de las aletas.

Fanjingshania renovate

Imagen: Reconstrucción artística del Fanjingshania renovata

"Este es el pez con mandíbula más antiguo con anatomía conocida", dijo el profesor Zhu Min del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados (IVPP) de la Academia de Ciencias de China. "Los nuevos datos nos permitieron ubicar a Fanjingshania en el árbol filogenético de los primeros vertebrados y obtener información muy necesaria sobre los pasos evolutivos que conducen al origen de importantes adaptaciones de vertebrados, como mandíbulas, sistemas sensoriales y apéndices emparejados".

Desde el principio quedó claro para los científicos que la cintura escapular de Fanjingshania, con su variedad de espinas en las aletas, era clave para identificar la posición de la nueva especie en el árbol evolutivo de los primeros vertebrados. Descubrieron que un grupo de acanthodians, conocidos como climatiids, poseen el complemento completo de espinas de hombro reconocidas en Fanjingshania.

Además, en contraste con el desarrollo normal de la placa dérmica, las osificaciones pectorales de Fanjingshania y los climatiids se fusionan con escamas de tronco modificadas. Esto se ve como una especialización de la condición primitiva de los vertebrados con mandíbula donde las placas óseas crecen a partir de un único centro de osificación.

Inesperadamente, los huesos fósiles de Fanjingshania muestran evidencia de una extensa reabsorción y remodelación que generalmente se asocian con el desarrollo esquelético en peces óseos, incluidos los humanos.

Fanjingshania renovate

Imagen: Reconstrucción artística del Fanjingshania renovata

"Este nivel de modificación del tejido duro no tiene precedentes en los condrictios, un grupo que incluye a los peces cartilaginosos modernos y sus ancestros extintos", dijo el autor principal, el Dr. Plamen Andreev, investigador de la Universidad Normal de Qujing. "Habla de una plasticidad de desarrollo mayor de lo que se entiende actualmente del esqueleto mineralizado al comienzo de la diversificación de los peces con mandíbula".

Las características de reabsorción de Fanjingshania son más evidentes en las escamas aisladas del tronco que muestran evidencia de desprendimiento similar a un diente de los elementos de la corona y la eliminación del hueso dérmico de la base de la escama. Los especímenes de sección delgada y los cortes de tomografía muestran que esta etapa de reabsorción fue seguida por el depósito de elementos de corona de reemplazo.

Sorprendentemente, los ejemplos más cercanos de esta remodelación esquelética se encuentran en la dentición y los dientes de piel (dentículos) de peces óseos vivos y extintos. En Fanjingshania, sin embargo, la reabsorción no apuntó a dientes o dentículos individuales, como ocurrió en los peces óseos, sino que eliminó un área que incluía dentículos de escamas múltiples. Este peculiar mecanismo de reemplazo se parece más a la reparación esquelética que a la típica sustitución de diente/dentículo de los vertebrados con mandíbula.

fósil de Fanjingshania renovate

Imagen: Fragmento del esqueleto dérmico pectoral (parte de una columna pectoral fusionada con la placa de la cintura escapular) de Fanjingshania renovata que se muestra en una vista ventral. Crédito: Andreev, et al.

Una hipótesis filogenética para Fanjingshania que utiliza una matriz numérica derivada de caracteres observables confirmó la hipótesis inicial de los investigadores de que la especie representa una rama evolutiva temprana de condrictios primitivos. Estos resultados tienen profundas implicaciones para nuestra comprensión de cuándo se originaron los peces con mandíbula, ya que se alinean con las estimaciones del reloj morfológico para la edad del ancestro común de los peces cartilaginosos y óseos, que datan de hace unos 455 millones de años, durante un período conocido como el Ordovícico.

Estos resultados nos dicen que la ausencia de restos indiscutibles de peces con mandíbulas de la edad del Ordovícico podría explicarse por la falta de muestreo de secuencias de sedimentos de comparable antigüedad. También apuntan hacia un fuerte sesgo de conservación contra los dientes, las mandíbulas y los fósiles de vertebrados articulados en estratos coetáneos con Fanjingshania.

"El nuevo descubrimiento pone en duda los modelos existentes de evolución de vertebrados al condensar significativamente el marco de tiempo para la aparición de peces con mandíbula de sus ancestros sin mandíbula más cercanos. Esto tendrá un profundo impacto en la forma en que evaluamos las tasas evolutivas en los primeros vertebrados y la relación entre el cambio morfológico y molecular en estos grupos", dijo el Dr. Ivan J. Sansom de la Universidad de Birmingham.

Estos hallazgos fueron publicados en Nature el 28 de septiembre: Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China

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