El origen de los vertebrados reescrito por las larvas de peces fosilizados

lampreas fósiles

Paleontólogos rastrean el crecimiento de lampreas fósiles desde la cría hasta la madurez

Un nuevo estudio de la Universidad de Chicago, el Museo Canadiense de la Naturaleza y el Museo Albany desafía una hipótesis de larga data de que las larvas ciegas de las modernas lampreas que se alimentan por filtración son un vestigio del pasado lejano, que se asemejan a los antepasados de todos los vertebrados vivos, incluidos nosotros.

Los nuevos descubrimientos fósiles indican que las crías de las antiguas lampreas se parecían más a las modernas lampreas adultas y eran completamente diferentes a sus homólogas larvas modernas.

Las lampreas, extrañas criaturas sin mandíbulas, parecidas a anguilas, han proporcionado durante mucho tiempo información sobre la evolución de los vertebrados, dijo el primer autor Tetsuto Miyashita, Ph.D., ex becario en la Universidad de Chicago y ahora paleontólogo en el Museo Canadiense de la Naturaleza.

Tetsuto Miyashita y Rob Gess

Imagen: Tetsuto Miyashita (derecha) junto al investigador Rob Gess en 2016 en la cima de la localidad de esquisto en Makhanda, Sudáfrica, que ha producido fósiles de lamprea Priscomyzon de 360 millones de años. Crédito: Tetsuto Miyashita

"Las lampreas tienen un absurdo ciclo de vida", dijo. "Una vez que nacen, las larvas se entierran en el lecho del río y filtran el alimento antes de que finalmente se metamorfoseen en adultos chupadores de sangre. Son tan diferentes de los adultos que los científicos originalmente pensaron que eran un grupo de peces totalmente diferente".

"Las larvas de lamprea modernas se han utilizado como modelo de la condición ancestral que dio lugar a los linajes de vertebrados", continuó Miyashita. "Parecían lo suficientemente primitivas, comparables a los gusanos invertebrados, y sus cualidades coincidían con la narrativa preferida de la ascendencia de los vertebrados. Pero no teníamos evidencia de que una forma tan rudimentaria se remontase al comienzo de la evolución de los vertebrados".

Los fósiles recién descubiertos en Illinois, Sudáfrica y Montana están cambiando la historia. Conectando los puntos entre docenas de especímenes, el equipo de investigación se dio cuenta de que se habían conservado diferentes etapas del ciclo de vida de la antigua lamprea, lo que permitió a los paleontólogos rastrear su crecimiento desde la cría hasta la madurez. En algunos de los especímenes más pequeños, del tamaño de una uña, la preservación del tejido blando muestra incluso los restos de un saco vitelino, lo que indica que el registro fósil había capturado estas lampreas poco después de la eclosión.

etapas de vida de lampreas fósilesImagen derecha: Reconstrucción artística que muestra las etapas de la vida de la lamprea fósil Priscomyzon riniensis. Vivió hace unos 360 millones de años en una laguna costera en lo que hoy es Sudáfrica. En el sentido de las agujas del reloj desde la derecha: un pequeño saco vitelino que lleva una cría con sus grandes ojos; un juvenil; y un adulto mostrando su ventosa dentada. Crédito: Kristen Tietjen

Fundamentalmente, estos juveniles fosilizados son bastante diferentes de sus contrapartes modernas (conocidas como "ammocoetes") y, en cambio, se parecen más a las modernas lampreas adultas, con grandes ojos y bocas de ventosa dentadas. Lo más emocionante es que este fenotipo se puede ver durante la fase larvaria en múltiples especies diferentes de antigua lamprea.

"Sorprendentemente, tenemos suficientes especímenes para reconstruir una trayectoria desde la cría hasta el adulto en varios linajes independientes de lampreas tempranas", dijo Michael Coates, profesor del Departamento de Biología y Anatomía Organismal de la UChicago, "y todos muestran el mismo patrón: la forma larvaria era como un adulto en miniatura".

Los investigadores dicen que estos resultados desafían la narrativa evolutiva de 150 años de que las larvas de lamprea modernas ofrecen un vistazo de las condiciones profundas de los vertebrados ancestrales. Al demostrar que las antiguas lampreas nunca pasaron por la misma etapa ciega de alimentación por filtración que se observa en las especies modernas, los investigadores han obviado este preciado modelo ancestral.

"Básicamente, hemos eliminado las lampreas de la posición de la condición ancestral de los vertebrados", dijo Miyashita. "Así que ahora necesitamos una alternativa".

cría de lamprea fósil

Imagen: Fósil de la cría de Priscomyzon, del Devónico tardío hace unos 360 millones de años. La cría ya está equipada con ojos grandes y ventosa dentada, que en las lampreas modernas solo se desarrollan en adultos. (La moneda canadiense de 25 centavos ofrece una comparación de tamaño para el diminuto fósil). Crédito: Tetsuto Miyashita

Después de mirar hacia atrás en el registro fósil, el equipo cree ahora que los peces blindados extintos conocidos como ostracodermos podrían representar mejores candidatos para la raíz del árbol genealógico de los vertebrados, mientras que las larvas de lamprea modernas son una innovación más reciente. El equipo cree que la evolución de las larvas que se alimentan por filtración puede haber permitido que las lampreas poblaran ríos y lagos. Las lampreas fósiles reportadas en el nuevo estudio provienen todas de sedimentos marinos, pero las lampreas modernas viven principalmente en agua dulce.

Los investigadores dicen que este es el tipo de descubrimiento que puede reescribir los libros de texto. "Las lampreas no son exactamente las cápsulas de tiempo de natación que alguna vez pensamos que eran", dijo Coates. "Siguen siendo importantes y esenciales para comprender la profunda historia de la diversidad de vertebrados, pero también debemos reconocer que ellas también han evolucionado y se han especializado por derecho propio".

Los resultados fueron publicados el 10 de marzo en Nature: Non-ammocoete larvae of Palaeozoic stem lampreys

Imagen de cabecera: Representación artística de una cría de la lamprea del tallo Priscomyzon riniensis que lleva un saco vitelino. Arte de Kristen Tietjen.

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