Un fósil de 525 millones de años desafía la explicación de los libros de texto sobre la evolución del cerebro

Resumen: El fósil de una pequeña criatura marina de 525 millones de años con un sistema nervioso conservado puede resolver un debate centenario sobre cómo evolucionó el cerebro de los artrópodos.

fuente: universidad de arizona

Los fósiles de una diminuta criatura marina que murió hace más de quinientos millones de años pueden impulsar una reescritura del libro de texto de ciencia sobre cómo evolucionó el cerebro.

Un estudio publicado en Science, dirigido por Nicholas Strausfeld, Profesor Regente en el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Arizona y Frank Hirth, Lector de Neurociencia Evolutiva en el King’s College de Londres, proporcionan la primera descripción detallada de caténulo del corazónUn animal parecido a un gusano conservado en rocas en la provincia de Yunnan, en el sur de China. Con una media pulgada (menos de 1,5 cm) de largo y descubierto inicialmente en 1984, el fósil aún oculta un secreto crucial: un sistema nervioso delicadamente conservado, incluido el cerebro.

«Hasta donde sabemos, este es el cerebro fosilizado más antiguo que conocemos hasta ahora», dijo Straussfeld.

el corazón Pertenece a un grupo extinto de animales conocido como lobotomía, que abundó al principio durante un período conocido como el Cámbrico, cuando casi todos los principales linajes de animales aparecieron durante un período muy corto de tiempo entre hace 540 millones y 500 millones de años.

Es probable que los lobopodios se movieran en el lecho marino usando múltiples pares de patas suaves y rechonchas que carecen de las articulaciones de sus descendientes, los euartrópodos, una palabra griega para «verdadero pie articulado». Los parientes vivos más cercanos de los lóbulos en la actualidad son los gusanos de terciopelo que viven principalmente en Australia, Nueva Zelanda y América del Sur.

Un debate que se remonta al siglo XIX.

fósiles el corazón Revela un animal con un tronco segmentado en el que son frecuentes los arreglos de estructuras nerviosas conocidas como ganglios. Esto está en marcado contraste con su cabeza y cerebro, los cuales carecen de evidencia de segmentación.

«Esta anatomía fue completamente inesperada porque las cabezas y los cerebros de los artrópodos modernos y algunos de sus ancestros fosilizados se han considerado fragmentarios durante más de cien años», dijo Strausfeld.

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Según los autores, este descubrimiento resuelve un largo y acalorado debate sobre el origen y la formación del cefalotórax en los artrópodos, el grupo más rico en especies del mundo en el reino animal. Los artrópodos incluyen insectos, crustáceos, arañas y otras arañas, así como algunos otros linajes como milpiés y ciempiés.

«Desde la década de 1880, los biólogos han notado la apariencia claramente segmentada del tronco típica de los artrópodos, extrapolándolo principalmente a la cabeza», dijo Heath. «Así es como el campo llegó a la suposición de que la cabeza es una extensión anterior de un torso segmentado».

«Pero el corazón Muestra que la cabeza temprana no estaba segmentada, y tampoco su cerebro, lo que indica que el cerebro y el tronco nervioso se desarrollaron por separado», dijo Strausfeld.

Los cerebros no se osifican

el corazón Era parte de la fauna de Zhengjiang, un famoso depósito de fósiles en la provincia de Yunnan descubierto por el paleontólogo Xianguang Hu. Los cuerpos blandos y delicados de la lobotomía se han conservado bien en el registro fósil, pero por lo demás el corazón Ninguno ha sido examinado por su cabeza y cerebro, quizás porque los lóbulos son generalmente pequeños.

Resaltar partes el corazón Eran una serie de estructuras triangulares en forma de silla de montar que definían cada segmento y actuaban como puntos de unión para pares de patas. Estos se encuentran en rocas más antiguas que datan del advenimiento del período Cámbrico.

«Esto nos dice que los lobopodos acorazados fueron probablemente los artrópodos más antiguos», dijo Strausfeld, anterior incluso a los trilobites, un grupo icónico y diverso de artrópodos marinos que se extinguieron hace unos 250 millones de años.

«Hasta hace muy poco, el entendimiento común era que los cerebros no se fosilizan», dijo Heath. «Entonces, en primer lugar, no esperaría encontrar un fósil con un cerebro conservado. Y, en segundo lugar, este animal es tan pequeño que ni siquiera se atrevería a mirarlo con la esperanza de encontrar un cerebro».

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Sin embargo, el trabajo de los últimos 10 años, gran parte del cual ha sido realizado por Strausfeld, ha identificado varios casos de cerebros preservados en una variedad de artrópodos fosilizados.

Plano genético común para hacer un cerebro

En su nuevo estudio, los autores no solo identificaron un cerebro el corazón Pero también lo comparamos con fósiles conocidos y artrópodos vivos, incluidas arañas y ciempiés.

Al combinar estudios anatómicos detallados de los lobopodos fósiles con análisis de patrones de expresión génica en sus descendientes vivos, concluyeron que se conservó un modelo común para la organización del cerebro desde el período Cámbrico hasta la actualidad.

«Al comparar patrones de expresión génica conocidos en especies vivas, identificamos una firma común para todos los cerebros y cómo se forman», dijo Heath.

en el corazónTres dominios cerebrales están asociados con un par distinto de apéndices de la cabeza y con uno de los tres segmentos del tracto digestivo anterior.

Impresión de un artista de un linaje cardediction de 525 millones de años en el lecho marino costero poco profundo, que emerge de un pequeño refugio de estromatolitos construido por bacterias fotosintéticas. Crédito: Nicholas Straussfeld/Universidad de Arizona

Heath agregó: «Nos dimos cuenta de que cada área del cerebro y sus características correspondientes están determinadas por la misma combinación de genes, independientemente de la especie que estudiáramos». «Esto sugirió un plan de piso genético común para hacer un cerebro».

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Hirth y Straussfeld dicen que los principios descritos en su estudio pueden aplicarse a otros organismos fuera de los artrópodos y sus parientes inmediatos. Esto tiene implicaciones importantes, dijeron, al comparar el sistema nervioso de los artrópodos con el de los vertebrados, que muestran una arquitectura distintiva similar en la que el cerebro anterior y el mesencéfalo son genéticamente y de desarrollo diferentes de la médula espinal.

Sus hallazgos también brindan un mensaje de comunicación en un momento en que el planeta está cambiando drásticamente bajo la influencia de los cambios climáticos, dijo Strausfeld.

«En un momento en que los principales eventos geológicos y climáticos estaban remodelando el planeta, simples animales marinos como… el corazón Dio lugar al grupo de organismos más diverso del mundo, los euartrópodos, que finalmente se extendieron a todos los hábitats nacientes de la Tierra, pero ahora están amenazados por especies efímeras. «

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papel, «Cámbrico Inferior Lobopodian el corazón El informe «Origen de los cerebros de los ortrópodos» fue coautor de Xianguang Hou del Laboratorio Clave de Paleontología de Yunnan en la Universidad de Yunnan en Kunming, China, y Marcel Sayer, quien es un miembro de la Universidad de Lund en Lund, Suecia, y del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad Macquarie de Sydney.

Fondos: Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Fondo Regents de la Universidad de Arizona y el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas del Reino Unido.

Sobre esta noticia de investigación Neurociencia evolutiva

autor: daniel stolt
fuente: universidad de arizona
Contacto: Daniel Stolt – Universidad de Arizona
imagen: Crédito de la imagen: Nicholas Strausfeld/Universidad de Arizona

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«El Cardiodictyon Lobopodian del Cámbrico Inferior determina el origen de los cerebros ortrópodosPor Nicholas Straussfeld et al. Ciencias


Resumen

El Cardiodictyon Lobopodian del Cámbrico Inferior determina el origen de los cerebros ortrópodos

Durante más de un siglo, el origen y la evolución de la cabeza y el cerebro de los artrópodos han eludido encontrar una razón unificadora para reconciliar formas dispares y relaciones evolutivas.

Aquí, la ilustración es proporcionada por el sistema nervioso fosilizado del Lobopodian del Cámbrico Inferior. caténulo del corazón, que revela una cabeza y un cerebro indivisos que comprenden tres dominios cefálicos, distintos del extenso sistema nervioso ventral que sirve a su tronco apendicular. Cada dominio se corresponde con uno de los tres componentes del intestino anterior y con un par de apéndices de la cabeza.

La correspondencia morfológica con los artrópodos del grupo troncal y la alineación de los patrones de expresión génica homólogos a los de los panartrópodos existentes muestran que los dominios cefálicos de C. caténulo Es anterior a la evolución de la cabeza del euartrópodo, pero corresponde a las neuronas que definen el cerebro y las mandíbulas de los euartrópodos vivos.

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