Cerebros fosilizados ‘increíbles’ que datan de hace 500 millones de años provocan un replanteamiento de la evolución de los insectos y las arañas

Un antiguo depredador de tres ojos revela información clave sobre la evolución del plan corporal de los artrópodos.

Una nueva investigación se basa en un alijo de fósiles que contienen el cerebro y el sistema nervioso de un depredador marino de 500 millones de años de Burgess Shale llamado stanley karis Revelado por el Museo Real de Ontario (ROM). Pertenece a una antigua rama extinta del árbol evolutivo de artrópodos llamado Radiodonta, stanley karis Está estrechamente relacionado con los insectos y las arañas modernos. Estos hallazgos arrojan luz sobre el desarrollo del cerebro, la visión y la estructura de la cabeza de los artrópodos.

«Los detalles son tan claros que es como si estuviéramos mirando a un animal que murió ayer».

– jose moiseuk

Los resultados se anunciaron en el artículo de investigación, «Las radiografías de tres ojos con neuroanatomía fósil informan el origen y la segmentación de la cabeza de los artrópodos», publicado el 5 de julio de 2023 en la revista Science. biología actual.

Pareja de ejemplares fósiles de Stanleycaris hirpex, ejemplar ROMIP 65674.1-2. Fuente de la imagen: Jean-Bernard Caron, © Museo Real de Ontario

Lo que más interesa a los científicos es lo que hay dentro stanley karis‘ cabeza. Los restos del cerebro y los nervios aún se conservan después de 506 millones de años en 84 fósiles.

«Si bien los cerebros fosilizados del período Cámbrico no son nuevos, este descubrimiento destaca por la asombrosa calidad de conservación y la gran cantidad de especímenes», dijo Joseph Moisiuk, autor principal de la investigación y de la Universidad de Toronto (U of T). Candidato a doctorado en Ecología y Biología Evolutiva, en el Museo Real de Ontario. «Incluso podemos proporcionar detalles finos, como los centros de procesamiento visual que sirven a los ojos grandes y rastros de nervios que ingresan a los apéndices. Los detalles son tan claros como si estuviéramos mirando a un animal que murió ayer».

Animación del plato giratorio de Stanleycaris hirpex, incluida la transparencia para mostrar los órganos internos. Crédito: Animación de Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

Nuevos fósiles revelan que el cerebro stanley karis Constaba de dos partes, el protocerebrum, unido a los ojos, y el deutocerebrum, unido a las garras delanteras.

«Llegamos a la conclusión de que la cabeza y el cerebro de dos partes tienen raíces profundas en el linaje de los artrópodos y que su evolución probablemente precedió al cerebro de tres secciones que caracteriza a todos los órganos vivos en este diverso filo animal», agregó Moiseuk.

En los artrópodos actuales, como los insectos, el cerebro consta de protocerebrum, deutocerebrum y tritocerebrum. Si bien la diferencia en el clip puede no parecer un cambio de juego, en realidad tiene implicaciones científicas drásticas. Debido a que se pueden encontrar copias repetitivas de muchos miembros de artrópodos en sus cuerpos segmentados, saber cómo se alinearon las partes entre las diferentes especies es clave para comprender cómo variaron estas estructuras en el grupo.

«Al igual que la piedra de Rosetta, estos fósiles ayudan a vincular los rasgos de los radiadores y otros artrópodos primitivos con sus contrapartes en los grupos sobrevivientes».

Reconstrucción de una pareja de Stanleycaris hirpex; El individuo superior tiene una transparencia externa aumentada para mostrar los órganos internos. El sistema nervioso se muestra en beige claro y el sistema digestivo en rojo oscuro. Crédito: Ilustración de Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

Además de un par de ojos acechantes, stanley karis Posee un gran ojo central en la parte frontal de su cabeza, una característica que no se había observado previamente en radiología. Tener un enorme tercer ojo en stanley karis Fue inesperado. Confirma que estos animales parecían más exóticos de lo que pensábamos, pero también nos muestra que los primeros artrópodos en realidad evolucionaron con sistemas visuales tan diversos como muchos de sus parientes modernos”, dijo el Dr. Jean-Bernard Caron, Richard Ivey de ROM. Curador de paleontología de invertebrados y supervisor de doctorado de Moysiuk, Karon, quien también es profesor asociado en la U de T, agregó, en ecología, evolución y ciencias de la tierra.

Resumen del artículo que ilustra la interpretación del sistema nervioso de los fósiles de Stanley Karis y sus implicaciones para comprender el desarrollo del cerebro de los artrópodos. El cerebro está representado en rojo y los cordones nerviosos en violeta. Fuente de la imagen: Jean-Bernard Caron © Museo Real de Ontario

En el período Cámbrico, los radiodontes incluían algunos de los animales más grandes que se encuentran, con sus famosas «maravillas extrañas». anomalocaris Alcanza una longitud de al menos un metro. con una longitud de no más de 20 cm, stanley karis Era pequeño para su rango, pero en un momento en que la mayoría de los animales no eran más grandes que un dedo humano, habría sido un depredador impresionante. stanley karisLos sistemas nervioso y sensorial bien desarrollados les habrían permitido seleccionar presas pequeñas de manera eficiente en la oscuridad.

Reconstrucción del Stanleycaris hirpex. Crédito de la imagen: Arte de Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

Con grandes ojos compuestos, una boca redonda de aspecto maravilloso bordeada de dientes, garras delanteras con un impresionante conjunto de espinas y un cuerpo flexible dividido por una serie de aletas que nadan a ambos lados, stanley karis Habría sido materia de pesadillas para cualquier pequeño habitante del fondo que tuviera la mala suerte de cruzarse en su camino.

Acerca de Burgess Shell

Para esta investigación, Moysiuk y Caron estudiaron un conjunto inédito de 268 muestras de stanley karis. Los fósiles se recolectaron principalmente en las décadas de 1980 y 1990 de capas de roca sobre el famoso sitio de Walcott Quarry en Burgess Shale en el Parque Nacional Yoho, Columbia Británica, Canadá, y son parte de la extensa colección de fósiles de Burgess Shale que se encuentran en ROM.

Los sitios de fósiles de Burgess Shale están ubicados dentro de los Parques Nacionales Yoho y Kootenay y son administrados por Parks Canada. Parks Canada se enorgullece de trabajar con investigadores científicos líderes para ampliar el conocimiento y la comprensión de este período clave en la historia de la Tierra y compartir estos sitios con el mundo a través de recorridos a pie galardonados. Burgess Shale fue designado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en 1980 debido a su valor universal excepcional y ahora es parte del Patrimonio de la Humanidad más grande para los parques de las Montañas Rocosas canadienses.

fósiles stanley karis Puede ser visto por la audiencia en el nuevo espectáculo de fósiles de Burgess Shale en Galería Wellner Madge, amanecer de la vida en ROM.

Referencia: «La radiación triocular con neuroanatomía fosilizada habla del origen y la segmentación de la cabeza de los artrópodos» por Joseph Moisiuk y Jean-Bernard Caron, 8 de julio de 2023, biología actual.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.06.027

El principal apoyo financiero para la investigación provino del Consejo Nacional para la Investigación Científica y de Ingeniería de Canadá, a través de una Beca para Graduados de Vanier Canada para Moysiuk y una Beca Discovery (No. 341944) para Caron.