Es la primera vez que se encuentra tejido nervioso fosilizado en un animal de su tipo
Los científicos descubrieron algo inesperado en el embrión fosilizado de una criatura parecida a un gusano del período Cámbrico: los restos de un diminuto cerebro en forma de rosquilla en la cabeza del primordial animal. El fósil de aproximadamente 500 millones de años es un ejemplo de la especie marina Markuelia hunanensis, un antiguo primo de los gusanos de pene (priapúlidos) y los dragones de barro (Kinorhyncha).
Hasta la fecha, los científicos no han encontrado fósiles de estas raras criaturas parecidas a gusanos en su forma adulta, pero los investigadores han descubierto cientos de embriones prístinos que muestran diferentes etapas del desarrollo temprano de los animales. Cada uno de estos embriones mide solo alrededor de medio milímetro (0,02 pulgadas) de ancho.
"Lo que pasa con Markuelia es que parece un mini-adulto, en realidad parece un gusano pene en miniatura", lo que les da a los científicos una idea de cómo se vería probablemente un M. hunanensis maduro, dijo Philip Donoghue, profesor de paleobiología en la Universidad de Bristol en Inglaterra.
Donoghue y su colaborador Xi-ping Dong, profesor de la Facultad de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Pekín en Beijing, han examinado muchos de estos embriones a lo largo de los años, pero esta es la primera vez que encuentran uno con tejido cerebral preservado escondido dentro.
Históricamente, han sido controvertidos los informes de científicos que encontraron tejido cerebral fosilizado porque alguna vez se pensó que el tejido nervioso no podía fosilizarse. Sin embargo, en este caso, la evidencia parece convincente, dijo Nicholas Strausfeld, profesor regente en el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Arizona en Tucson, que no participó en el estudio.
"Eso me parece, inevitablemente, un tejido que no es músculo, y tampoco es tripa, entonces, ¿Qué podría ser?", dijo Strausfeld. "Diría que son neuronas", y específicamente, células cerebrales dispuestas en un anillo alrededor de lo que alguna vez habría sido el intestino del animal, dijo.
El excepcional embrión se recolectó de un depósito de fósiles conocido como Wangcun Lagerstätte en el oeste de Hunan, China. Allí, el diminuto fósil había sido encerrado en una gran losa de piedra caliza. De vuelta en su laboratorio en la Universidad de Pekín, Dong y sus colegas disolvieron cuidadosamente con ácido esta roca caliza y luego clasificaron manualmente los microfósiles en el residuo.
"Puedes imaginar que cada uno de estos embriones probablemente pesa fracciones de un gramo, pero literalmente se disolvieron toneladas, toneladas métricas de roca", dijo Donoghue sobre los esfuerzos de Dong para encontrar estos embriones a lo largo de los años. "Está más allá del territorio de 'una aguja en un pajar'", dijo.
Una vez liberados de la piedra caliza, los embriones fueron enviados al Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza, que alberga un acelerador de partículas que mide unos 400 metros de diámetro. Al lanzar electrones a aproximadamente la velocidad de la luz, la máquina genera radiación que puede usarse para varios experimentos, dijo Donoghue. En este caso, el equipo usó rayos X de alta potencia producidos por el acelerador para tomar instantáneas de sus diminutos embriones de M. hunanensis.
"La muestra gira 180 grados dentro del haz y toma 1.501 rayos X a medida que avanza", dijo Donoghue. Estas radiografías individuales se pueden ensamblar en un detallado modelo 3D, lo que permite al equipo mirar dentro de cada embrión sin tener que abrirlo físicamente.
Imagen: Imágenes de superficie y ortocortes de seis especímenes de embriones fósiles escaneados de Markuelia hunanensis. Dong y Donoghue, 2004.
"Normalmente, no obtenemos la preservación de la anatomía original del organismo; solo obtenemos la cutícula", es decir, la capa exterior resistente del animal, dijo Donoghue sobre los embriones radiografiados. Además, los científicos a menudo ven delgadas líneas de mineralización entrecruzadas en el interior de cada embrión. Se cree que tales líneas son evidencia de microbios que crecieron sobre el animal antes de su fosilización.
En comparación con lo que el equipo observó normalmente, el embrión que contenía rastros de tejido nervioso se veía muy diferente. Ese embrión tenía una estructura clara y organizada en su cabeza, que el equipo interpretó como el cerebro en forma de anillo del animal. Además, el fósil tenía en su cola otra estructura distintiva, que el equipo tomó como restos de músculo.
"En este espécimen, tanto en la cabeza como en la cola, tenemos este tejido de mineralización organizado, estructurado y completamente distinto que es muy diferente a lo que vemos en cualquier otro espécimen", dijo Donoghue. "Es por eso que interpretamos que es una estructura biológica que era intrínseca al organismo original, y luego es nuestro trabajo averiguar qué diablos era".
Según la relación conocida de M. hunanensis con animales como gusanos de pene y dragones de barro, los científicos podrían esperar razonablemente que su cerebro tenga forma de anillo, por lo que tiene sentido la interpretación de los autores del fósil, dijo Strausfeld. "Dejando de lado la improbabilidad de la fosilización del cerebro, sería sorprendente que exhibiera una morfología diferente", señalaron en su informe los autores del estudio.
En particular, esta es la primera vez que se encuentra tejido nervioso fosilizado en un fósil llamado estilo Orsten, agregaron los autores. Dichos fósiles suelen tener menos de 0,08 pulgadas (2 mm) de largo, se encuentran encerrados en nódulos de piedra caliza y se conservan a través de un proceso de mineralización mediante el cual el tejido de los animales se reemplaza por fosfato de calcio. Este proceso produce un fósil tridimensional minúsculo pero muy detallado que normalmente solo conserva la cutícula del animal, no sus órganos internos.
"Lo más interesante de nuestro artículo es quizás lo que nos dice sobre el potencial de futuros descubrimientos", dijo Donoghue. "Nadie había previsto que se pudieran conservar cerebros o tejidos nerviosos en fosfato de calcio, y tal vez solo sea cuestión de volver atrás y buscarlo en los cajones de los museos".
El descubrimiento se informa el 5 de octubre en la revista Royal Society Open Science: Internal anatomy of a fossilized embryonic stage of the Cambrian-Ordovician scalidophoran Markuelia
Imagen de cabecera: Los científicos descubrieron tejido cerebral conservado (amarillo) en un embrión fosilizado del Cámbrico. A la derecha se muestra un modelo detallado del cerebro en forma de anillo, completo con dos proyecciones nerviosas que sobresalen (flechas). (Crédito de la imagen: Xi-ping Dong et al. https://doi.org/10.1098/rsos.220115)
