Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » » En criatura extinta se descubre el sistema nervioso más antiguo conocido

Referencia: Science.daily.com .
por Daniel Stolte 16 de octubre 2013

Han descubierto el sistema nervioso completo más antiguo conocido, exquisitamente preservado entre los restos fósiles de una criatura que se arrastraba o nadaba por el océano, nunca antes descrita, hace unos 520 millones de años.

La investigación conducida por el profesor Nick Strausfeld de la Universidad Regents de Arizona y Greg Edgecombe del Museo de Historia Natural de Londres, ha revelado que los ancestros ​​de chelicerates (arañas, escorpiones y sus familias), se separaron del árbol de la familia de otros artrópodos, incluyendo insectos, crustáceos y miriápodos, hace más de quinientos mil millones de años.

El hallazgo, descrito en el último número de la revista Nature, pertenece a un grupo extinto de artrópodos marinos conocidos como megacheirans (del griego "grandes garras"), resuelve un misterio de hace mucho tiempo de este grupo inscrito en el árbol de la vida.

"Ahora sabemos que la megacheirans tenían un sistema nervioso central muy similar a los cangrejos de herradura y los escorpiones de hoy día", señaló el autor principal del estudio, Nicholas Strausfeld , profesor de neurociencia en la Universidad Regentes de Arizona. "Esto significa que los antepasados ​​de las arañas y familiares vivieron junto con los antepasados ​​de los crustáceos en el Cámbrico inferior."

Los científicos identificaron los 3 centímetros de largo de esta criatura, enterrada en la famosa formación Chengjiang, cerca de Kunming, al suroeste de China, como representante del género extinto Alalcomenaeus. Los animales de este grupo tuvieron un cuerpo alargado y segmentado, equipado con una docena de pares de apéndices corporales que permitían al animal poder nadar o arrastrarse. Caracterizado con un par de largos apéndices a modo de tijeras adjuntos a la cabeza, probablemente para agarrar o con fines sensoriales, es lo que les ha dado su nombre colectivo de megacheirans.

El coautor, Greg Edgecombe, dijo que, algunos paleontólogos habían utilizado la apariencia externa del así llamado gran apéndice, para inferir que los megacheirans estaban relacionados con chelicerates, basándose en el hecho del gran apéndice y los colmillos de una araña o escorpión, tienen un "codo" entre la parte basal y la punta de su tenaza.

"Sin embargo, esto no era un dato sólido, ya que otros animales alinearon un gran apéndice, sea en un segmento al frente como los colmillos de la araña o uno detrás de ellos", añadió Edgecombe. "Ahora hemos conseguido añadir una evidencia directa de que tal segmento conecta nervios desde el cerebro al gran apéndice, igual que a los colmillos o quelíceros. Por primera vez, podemos analizar cómo los segmentos de estos artrópodos fósiles se alinean con los demás, de la misma manera que las demás especies vivas, utilizando su sistema nervioso ."

El equipo analizó el fósil mediante la aplicación de diferentes técnicas de formación de imágenes y procesamiento de imágenes, de las muestras de los depósitos de hierro que se habían acumulado selectivamente en el sistema nervioso durante la fosilización.

Para hacer visibles las estructuras neurales, utilizaron la tomografía computarizada (TC ), una técnica que reconstruye en 3D las características de la muestra. Sin embargo, "la tomografía computarizada no mostraba el contorno de los sistemas nerviosos de manera suficientemente inequívoca", subrayó Strausfeld, "en tanto que una técnica de escaneo láser mapeaba la distribución de los elementos químicos que mostraban los depósitos de hierro contorneando el sistema nervioso de manera más convincente, aunque con pequeñas diferencias."

A continuación, el grupo aplicó las técnicas de imagen avanzadas para las exploraciones, primero superpusieron el color magenta de la exploración de los depósitos de hierro con el color verde de la TC, después sustrajeron ambos.

"Hemos descartado cualesquiera datos de la imagen que no estuvieran presentes en ambas exploraciones", explicó Strausfeld. "Donde ambos colores se solapaban, el magenta o el verde se añadían a cada uno, revelando el sistema nervioso preservado como una estructura blanca, que después nosotros invertimos."

Esto dio lugar a lo que parecía una fotografía en negativo de rayos X del fósil. "Las estructuras blancas ahora aparecían en negro, y apareció este hermoso sistema nervioso con un detalle sorprendente."

Comparando el esquema del sistema nervioso fósil con sistemas nerviosos de cangrejos de herradura y escorpiones, no dejaba duda de que este Alalcomenaeus de 520 millones de años de antigüedad era miembro de los chelicerates.

En concreto, el fósil muestra las características típicas de los cerebros de los escorpiones y arañas: Tres grupos de células nerviosas, conocidas como ganglios fusionados, en un cerebro también fusionado con algunos de los ganglios corporales del animal. Esto difiere de los crustáceos, donde los ganglios están más separados y conectados por los nervios largos, como los peldaños de una escalera de cuerda.

Otras características de diagnóstico incluyen la posición delantera del intestino en el cerebro y la disposición de los centros ópticos externos e internos, compuestos por dos pares de ojos, al igual que los cangrejos de herradura.

Para hacer un análisis más robusto, los investigadores añadieron estas características a un catálogo existente, de alrededor de 150 características, que suele utilizarse para la construcción de relaciones evolutivas entre artrópodos, basándose ​​en las características neuroanatómicas .

"Greg conectó estas características en un análisis computerizado cladístico, para preguntar, '¿de dónde viene este fósil que aparece en el árbol relacional?'", señaló Strausfeld. "Nuestro fósil de Alalcomenaeus salió con los chelicerates modernos."

Pero la historia no termina ahí, dice Strausfeld.
"Los prominentes apéndices que dieron a los megacheirans su nombre, eran claramente utilizados para agarrar y sostener, y probablemente como estímulos sensoriales. Las partes del cerebro que proporcionan el cableado de donde surgen estos grandes apéndices son muy grandes en este fósil. Basándonos en su ubicación, ahora podemos decir que las partes mordientes de la boca de las arañas, y su familia, evolucionaron a partir de estos apéndices."

Hace menos de un año, el mismo equipo de investigación publicó el descubrimiento de un cerebro fosilizado de hace 520 millones de años, del Fuxianhuia protensa, que muestra una similitud inesperada con el complejo cerebro de un crustáceo moderno.

"Nuestro nuevo descubrimiento es emocionante, porque demuestra que los mandibulates (al que pertenecen los crustáceos) y los chelicerates ya estaban presentes marcando dos distintas trayectorias evolutivas hace 520 millones de años, lo cual significa que el ancestro común debió haber existido mucho más allá en el tiempo", indicó Strausfeld . "Esperamos encontrar fósiles de animales de tales tiempos más antiguos, y tengo la esperanza de que algún día podamos encontrar el ancestro tanto del mandibulate como de los patrones terrestres del sistema nervioso chelicerate. Tuvieron que venir de alguna parte y ahora, la búsqueda ya está en marcha."



- Colaboraciones de este proyecto de investigación: Strausfeld teamed up with Gengo Tanaka of the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology in Yokosuka, Japan; Xianguang Hou, director of the Yunnan Key Laboratory for Paleobiology at Yunnan University in Kunming, China, and his colleague Xiaoya Ma who is presently working with Gregory Edgecombe in the paleontology department of the Natural History Museum, London.
- Imagen: Un primer plano de la región de la cabeza del espécimen fósil Alalcomenaeus, con los colores superpuestos, en una técnica de microscopía que revela la distribución de los elementos químicos del fósil. El cobre se muestra en azul, el hierro en magenta y el escáner CT en verde. La coincidencia de hierro y el CT denota el sistema nervioso. La criatura tenía dos pares de ojos (las estructuras con forma de bola de la parte superior). Crédito: N. Strausfeld/Universidad de Arizona.
- Fuente: Universidad de Arizona. Artículo original escrito por Daniel Stolte.
- Publicación: Gengo Tanaka, Xianguang Hou, Xiaoya Ma, Gregory D. Edgecombe, Nicholas J. Strausfeld. Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod. Nature, 2013; 502 (7471): 364 DOI: 10.1038/nature12520 .
.

,

«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales