Este simple pez puede haber sido uno de los primeros vertebrados
Representación artística de un yunnanozoo, destacando sus arcos faríngeos en forma de canastaDINGHUA YANG
Hace más de 500 millones de años, cuando emergían innumerables formas de vida nuevas y diversificándose en los océanos del mundo, un pequeño pez con forma de gusano llamado yunnanozoan (Yunnanozoan livitidum) floreció en lo que ahora es el suroeste de China.
Según los numerosos fósiles que se han encontrado, esta criatura marina aparentemente tenía poco más que ojos, un cerebro rudimentario y un esqueleto de cartílago en forma de canasta que sostiene su tracto digestivo. Sin embargo, al igual que con muchos otros organismos que surgieron durante este tiempo, los paleontólogos saben desde hace mucho tiempo que los yunnanozoos representan desarrollos importantes en la historia evolutiva, especialmente en lo que respecta a la aparición del esqueleto y, finalmente, la columna vertebral. A pesar de esto, la clasificación de los yunnanozoos ha sido controvertida entre los investigadores durante años, explica el paleontólogo Baoyu Jiang de la Universidad de Nanjing, ya que los expertos han interpretado varias partes de su anatomía como evidencia de que pertenecía a diferentes clados antiguos. Ahora, la investigación de Jiang y sus colegas publicada hoy (7 de julio) en Science concluye que los yunnanozoos pueden estar entre los primeros vertebrados.
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Se cree que los vertebrados surgieron durante la explosión del Cámbrico hace unos 520 millones de años, pero el momento en el que estos animales se separaron del filo de los cordados, que carecen de las estructuras rígidas que proteger el sistema nervioso de los vertebrados, es difícil precisar. A lo largo de los años, han surgido numerosas hipótesis sobre cómo aparecieron y se desarrollaron los vertebrados por primera vez, dice Jiang a The Scientist. Cualquier progreso sobre la posición filogenética [de los yunnanozoos] es clave para comprender el origen de los vertebrados, dice, por lo que los investigadores decidieron aplicar técnicas de imagen más nuevas a 127 fósiles de yunnanozoos recolectados recientemente para determinar la mejor manera de clasificar a los animales y cómo colocarlos. dentro de la historia evolutiva.
En el pasado, varios investigadores han colocado a los yunnanozoos en múltiples clados, incluidos los cefalocordados (un clado de animales marinos invertebrados rudimentarios), los hemicordados (considerados como un vínculo entre los invertebrados y los vertebrados), e incluso en un grupo mucho más antiguo llamado deuteróstomos troncales. Estas designaciones conflictivas tienden a basarse en observaciones de los mismos fósiles, y los investigadores no están de acuerdo sobre cómo interpretar varias estructuras.
En el nuevo estudio, el equipo examinó los fósiles con microtomografía computarizada de rayos X (microtomografía computarizada). CT) y microscopía electrónica de barrido, dos técnicas que el paleontólogo de Mount Holyoke College Mark McMenamin, que no trabajó en el estudio, dice que se han convertido recientemente en el estándar para el campo, pero que aún no se han aplicado a muchos tipos de fósiles. Los investigadores se centraron principalmente en siete pares de arcos simétricos que se cree que son precursores de los esqueletos modernos, y especialmente de la cabeza y las mandíbulas de los vertebrados.
Uno de los fósiles de yunnanozoos analizados en el estudioFANGCHEN ZHAO
Jiang y sus colegas encontraron que esos arcos contienen un patrón de filamentos, interconectados por barras de cartílago celular parecidas al bambú, que se parecen mucho a los arcos branquiales de los peces modernos y se alinean con predicciones anteriores de lo que sería un antepasado vertebrado primitivo. parece. Estas estructuras, pasadas por alto en análisis previos, son típicas de un vertebrado, dice Jiang a The Scientist, y no se encuentran en los fósiles de los primeros cordados. Los hallazgos, dice, respaldan la hipótesis de que las cabezas y las mandíbulas de los vertebrados se desarrollaron a partir de los dos primeros arcos que se encuentran en los yunnanozoos y organismos similares.
La estructura de los arcos, dicen los autores, también se parece a la faringeal de los vertebrados modernos. esqueletos que se desarrollan a partir de tres capas germinales embrionarias y células de la cresta neural y brindan detalles importantes sobre cuándo surgieron estos esqueletos en la historia evolutiva. Colectivamente, escriben, las características de los arcos sugieren que los yunnanozoos pueden ser vertebrados troncales (tempranos).
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Lo que hace que esto sea emocionante no es tanto la vejez real de los fósiles, sino [la] ubicación de los yunnanozoos sobre el árbol filogenético, David Jandzik, un biólogo evolutivo de la Universidad Comenius en Eslovaquia y la Universidad de Colorado Boulder que no trabajó en el estudio, le dice a The Scientist por correo electrónico. Los yunnanozoos habían sido colocados (de manera controvertida) entre los vertebrados troncales antes, y no sorprende que los nuevos detalles sobre la morfología fósil puedan conducir a cambios dramáticos en la topología de un árbol filogenético, que es básicamente una hipótesis sobre quién está más estrechamente relacionado con quién.
El hallazgo de que los arcos faríngeos de los yunnanozoos son homólogos a los de los vertebrados sugiere que los yunnanozoos pertenecen a los vertebrados en lugar de a los cordados, explica Jandzik, y el artículo muestra que [un] esqueleto faríngeo elaborado compuesto de cartílago celular podría haber existido antes. [de lo que se suponía anteriormente] y que su evolución fue probablemente incluso más rápida de lo que habíamos pensado antes.
Jandzik señala que las reclasificaciones de este tipo ocurren todo el tiempo debido a la conservación incompleta e imperfecta del material fósil, pero dice que la conclusión de los autores de que los yunnanozoos son vertebrados puede ser difícil de derrocar. El nuevo material presentado en este estudio es relativamente sólido, dice, por lo que podría requerir nueva evidencia aún más convincente.
McMenamin dice que encontró que los documentos afirman que los fósiles de yunnanozoos actualmente contienen la evidencia más temprana de un faringeal. esqueleto que sirvió de base a los esqueletos de los vertebrados que aún hoy están vivos y dio origen a estructuras como la cabeza y la mandíbula particularmente convincentes. Si su interpretación de que los yunnanozoos son vertebrados es correcta, eso lleva los orígenes de los vertebrados al Cámbrico temprano, dice, ya que los fósiles de yunnanozoos son anteriores a la época en que se pensaba que los vertebrados evolucionaron por primera vez, y ampliará nuestra noción de la diversidad de formas mucho más. temprano en la historia de estas criaturas.
Sin embargo, McMenamin dice que no está completamente convencido de que la interpretación sea correcta. Señala que parece que a los fósiles les falta una barra de notocorda que se encuentra típicamente detrás del tubo neural en los cordados, que brinda soporte estructural y ayuda en el patrón de células en tejidos durante el desarrollo embrionario. Esta estructura es flexible en los cordados pero más rígida en los vertebrados, y McMenamin dice que habría esperado que se hubiera conservado en fósiles durante cientos de millones de años mejor que los arcos identificados en el artículo, si hubiera estado presente en los yunnanozoos. La ausencia de una notocorda, dice, es un factor que ha permitido las muchas interpretaciones de la filogenia de los yunnanozoos y, por lo tanto, dice que fue un poco sorprendente ver al pez definitivamente clasificado como un vertebrado, en lugar de un cordado. sin uno.
Creo que [los autores] hicieron buenos avances en la obtención de imágenes, y su interpretación de estas estructuras es razonable, pero no creo que hayan derribado la controversia de la afinidad de los yunnanozoos, dice McMenamin .
Jiang dice que había alguna evidencia de un surco físico en los fósiles donde se esperaría una notocorda, lo que podría indicar su presencia, pero que él y sus colegas no lo mencionaron en el artículo porque en este estudio , nos enfocamos en los arcos.
A pesar de sus reservas sobre la notocorda, solo diría que este es un artículo de técnicas muy bienvenido que está agregando nuevos datos a la mezcla, McMenamin le dice a The Scientist, agregando que realmente nos va a ayudar comprender los primeros cordados y posiblemente también la evolución temprana de los vertebrados.