Quiero saber más: El cerebro de hace 520 millones de años

Este tema guarda relación con "historia de un camarón anómalo", gracias a los lectores que hicieron clic en el botón "quiero saber más".

El período Cámbrico marca un hito en la evolución de los animales, pues durante este lapso la evolución de los animales se aceleró de tal forma que aparecieron muchos planes corporales que hoy no tienen representantes vivos. El grupo que más formas produjo fue el de los artrópodos y sus parientes. Estas criaturas que aún hoy se posicionan como las formas animales más diversas en todos los ecosistemas, experimentaron con sus cuerpos a un grado que apenas estamos empezando a comprender.

Representación artística de una biota cámbrica. Ilustración por C. B. Sorge.

Este mes se publicó en la famosa revista Nature un hallazgo impresionante, el sistema nervioso fosilizado de una de estas criaturas cámbricas. Este tipo de fósiles son de por sí raros, pero este se sitúa como una especie de santo grial para los estudiosos de los artrópodos, pues es el más antiguo y completo conocido, además de que su estudio permite hacer algunas conclusiones poco ortodoxas y muy reveladoras. El dueño del sistema nervioso fue identificado como Alalcomenaeus sp. un género de megaquéridos (artrópodos sin parientes vivos) que vivió en lo que hoy es Chengjiang (China), hace unos 520 millones de años.

Reconstrucción científica de Alalcomenaeus por Marianne Collins.

Las relaciones de parentesco de los megaquéridos son inciertas, aunque algunos habían propuesto que en realidad eran formas primitivas de quelicerados (grupo que contiene a las arañas, escorpiones, cangrejos herradura, arañas de mar y los extintos escorpiones marinos). La morfología del sistema nervioso y los tres cerebros de Alalcomenaeus es extremadamente similar a la de los quelicerados, por lo que los autores de este nuevo estudio proponen que los megaquéridos son sus parientes.

Esquema del sistema nervioso central de Alalcomenaeus (arriba), comparado con el de un embrión de cangrejo herradura (abajo). Ilustración por Nick Strausfeld.

Esta propuesta tiene implicaciones más profundas, pues tal y como estas criaturas que no parecen quelicerados pudieran serlo, existen muchos grupos cámbricos "huérfanos" que podrían ser adoptados en alguno de los grupos modernos de artrópodos.

FUENTE PRINCIPAL:

Tanaka, G., X. Hou, X. Ma, G.D. Edgecombe y N.J. Strausfeld. 2013. Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod. Nature. 502: 364-367pp.

Quiero saber más: El tiburón unicornio

Este tema está relacionado a "Otro tiburón raro", gracias a quienes votaron para saber más.

Los tiburones forman parte de un grupo de vertebrados acuáticos conocidos como condrictios o 'peces' cartilaginosos. Este grupo tiene representantes fósiles desde el Devónico tardío, hace unos 422 millones de años. A menudo categorizados como fósiles vivientes, los tiburones modernos en realidad son apenas más antiguos que los mamíferos, las tortugas o los cocodrilos. Sin embargo, en el pasado existieron formas muy extrañas. Uno de los grupos más primitivos de tiburones son los simoríidos (orden Symmoriida), que contiene especies muy similares al "abuelito" de los condrictios: Cladoselache.

Reconstrucción de Cladoselache fyleri por Lankester Edwin Ray.

En 1883 se describieron unas extrañas espinas de condrictio, procedentes de Misuri, E.U.A. bajo el nombre de Physonemus. Hoy sabemos que este género representa a quimeras y no tiburones. Para 1985 se publicó el hallazgo de una nueva y curiosa especie de tiburón a partir de varios especímenes muy bien preservados de Montana, E.U.A. El autor del trabajo notó que algunos de estos escualos tenían cerca de la cabeza las mismas espinas que otrora habían sido reconocidas como Physonemus falcatus, a sabiendas que Physonemus era una quimera y que su nueva especie no lo era, el nombre del nuevo tiburón cambió a Falcatus falcatus y a la reclasificación se le unieron las especies F. hamatus y F. proclivus, que también fueron nombrados como la quimera de Misuri.

Reconstrucción de Falcatus falcatus por Smokeybjb.

Por la presencia de cuerpos completos, F. falcatus es la especie más conocida. Tan bien conservados están los especímenes que presentan la genitalia, lo cual permitió el reconocimiento de machos y hembras. Pero la conservación excepcional permitió saber aún más, pues la relación de machos y hembras está sesgada hacia el sexo masculino. Esto y la fosilización sólo de machos en ciertas áreas ha llevado a inferir que los machos presentaban arenas de despliegue, tal y como ocurre con muchas aves modernas, donde los machos seducen a las hembras mostrando que son el más destacable de entre todos. Además, algunos ejemplares de Falcatus han sido encontrados en parejas, donde la hembra tiene tomado al macho por la espina, lo que confirma que esta evolucionó con motivos sexuales.

Arriba, macho solitario de F. falcatus. Abajo, hembra y macho de F. falcatus; note que la hembra carece de la espina del macho.

Así nuestro tiburón unicornio de apenas 30 cm de largo era un pequeñin seductor.

FUENTE PRINCIPAL:

Lund, R. (1985). The morphology of Falcatus falcatus (St. John and Worthen), a Mississippian stethacanthid chondrichthyan from the Bear Gulch Limestone of Montana. Journal of Vertebrate Paleontology, 5(1), 1-19.

Quiero saber más: La evidencia más antigua de vida en la tierra

En esta nueva sección le daremos seguimiento a los temas que nuestros lectores han considerado interesantes, haciendo clic en el botón "quiero saber más" al final de cada uno. Para un mejor y más fácil acceso a los temas "quiero saber más" les recomendamos buscar en las etiquetas del blog.

En esta ocasión le daré seguimiento al tema "las evidencias más antiguas de vida en la tierra" (clic para ver).

El origen de la vida está envuelto en dos tipos de debates muy candentes. El primero es sobre si se originó por causas sobrenaturales (creación) o naturales (abiogénesis). Si abordamos el problema desde una filosofía naturalista, entonces surge el segundo debate ¿cómo surgió la vida en el planeta? ¿Vino del espacio o se originó aquí? ¿Cuáles fueron los precursores abióticos de la vida? Etcétera. Este es el problema de mayor envergadura en Biología y aún no ha sido respondido de forma satisfactoria. Pero no se decaiga lector, existen varios campos de la ciencia que luchan con los orígenes.

El libro del bioquímico ruso Alexander Ivanovich Oparin fue el primero en abordar la problemática del origen de la vida desde una perspectiva naturalista.

Como sea que se haya formado la vida en la tierra, esta evolucionó y eventualmente (tras unos miles de millones de años), sus hijos más monos nos preguntamos ¿cuándo sucedió esto? Sabemos por los fósiles que al menos desde hace 3,500 millones de años rondan criaturas en esta gigantesca roca redonda. Pero existen fuentes de evidencia indirectas que podrían llevarnos un poco más atrás en el tiempo.

Una linda roca del Eoarqueano groenlandés, fechada en 3,800 millones de años de antigüedad. Esta en particular contiene bandas de hierro y grafito inorgánico y se encuentra depositada en el Field Museum of Natural History.

Esta evidencia es indirecta porque no se tienen fósiles de aquella época pretérita. Las razones son: 1) existen pocas rocas de más de 3,500 Ma de antigüedad, siendo aún más escasas las sedimentarias (que son las que podrían contener fósiles) y 2) Las pocas rocas sedimentarias que existen de este insólito añejamiento están muy fermentadas, o mejor dicho, han sufrido demasiadas deformaciones (metamorfismo) que hacen irreconocibles los fósiles que pudieran contener.

Groenlandita, una roca metamórfica de hace 3,800 millones de años. Es considerada la piedra preciosa más antigua de la tierra y por algunos como protectora del chacra del corazón y repelente contra vampiros. La realidad es que es una mezcla de cuarzo y moscovita.

Aún con todo esto, un equipo de investigadores multinacional se dio a la tarea de buscar evidencia de vida mediante el análisis de los isótopos* estables** de carbón bajo la premisa "el único mecanismo conocido de acumulación de carbón ligero es el metabolismo". Y aquí cabe destacar que no existe mecanismo abiótico conocido que "seleccione" isótopos de carbón. El equipo estudió rocas procedentes del Cinturón supracortical de Isua y la isla Akilia en Groenlandia. Las primeras rocas son de una antigüedad de ∼3,800 Ma, mientras que las segundas podrían ser más antiguas de 3,850 Ma.

Valores isotópicos de carbono y la comparativa con otras fuentes de carbón ligero. En rojo las fuentes orgánicas. Modificado de Mojzsis et al. (1996).

Estos descubrimientos son impresionantes, pues suponen que la vida inició al menos 500 Ma después del cese al período de bombardeo intenso de meteoritos en la tierra. Desde entonces, el trabajo ha sido criticado, pero nunca refutado convincentemente.

FUENTE PRINCIPAL:

Mojzsis, S. J., Arrhenius, G., McKeegan, K. D., Harrison, T. M., Nutman, A. P., & Friend, C. R. L. (1996). Evidence for life on Earth before 3,800 million years ago. Nature, 384(6604), 55-59.

* Un isótopo es un elemento que es distinto al ideal porque contiene más o menos neutrones en el núcleo.

** Un isótopo estable es aquel que no se transforma en otros al paso del tiempo.

Notas cortas: No es posible hallar ADN en ámbar

Durante poco más de 20 años, los paleofriquis del mundo y los científicos han estado preguntándose ¿es posible extraer ADN de insectos atrapados en ámbar Mesozoico? Según lo presentado en la novela Parque Jurásico, es más que posible, incluso se pueden devolver a la vida dinosaurios de distintas especies, incluyendo al rey: Tyrannosaurus rex. Esta novela despertó la imaginación de millones cuando fue llevada a la pantalla grande y se volvió un icono pop, pues hizo de los dinosaurios un fenómeno mundial que aún hoy causa estragos, catapultando mentes jóvenes hacia la ciencia y la paleontología.

El poderoso La poderosa Tyrannosaurus rex de la película Jurassic Park (recuerde, los animales eran todos hembras). 

El ADN antiguo es real y ha sido estudiado desde la década de los ochentas con miras muy distintas a las de clonar dinosaurios para montar un zoológico. Desde esos años y a la fecha, se conoce ADN de distintas especies de criaturas extintas, mamutes, bisontes, leones americanos, perezosos, homínidos, etc. E incluso, recientemente se ha reconocido su existencia en restos de dinosaurio tan antiguos que otrora era considerado herético pensar en ello. Hoy, el estudio del ADN antiguo comprende todo un campo de la ciencia que ha brindado muchas respuestas, pero aún más preguntas, como ¿es posible encontrar ADN en ámbar?

Científico extrayendo una muestra para análisis de ADN antiguo.

Un nuevo estudio publicado recientemente ha zanjado la respuesta con un decepcionante NO. Los autores del estudio analizaron copal (uno de los precursores del ámbar) en búsqueda de ADN de los insectos atrapados en él. Muestrearon dos individuos de la abeja Trigonisca ameliae atrapados en copal de Colombia, fechado en la época actual y de hace 10,612 años. Los investigadores obtuvieron una secuencia de ADN del espécimen reciente de sólo 535 nucleótidos (muy, muy pequeña) y no fue identificada ni remotamente cercana a una abeja, sino que las bases de datos la ubicaron como una secuencia parecida en un 84.4% a la bacteria Bradyrhizobium japonicum y en menor medida a una proteobacteria y un actinomiceto. Por otro lado, del espécimen viejo no se obtuvo secuencia alguna.

La abeja sin aguijón en ámbar Trigonisca ameliae (izquierda) y la bacteria de la raíz Bradyrhizobium japonicum (derecha).

Este estudio es el primero de muchos que seguramente vendrán, pero pone un gran antecedente que nos dice: lo sentimos muchachos, pero no hay ADN en el ámbar.

FUENTE PRINCIPAL:

Penney, D., Wadsworth, C., Fox, G., Kennedy, S. L., Preziosi, R. F., & Brown, T. A. (2013). Absence of Ancient DNA in Sub-Fossil Insect Inclusions Preserved in ‘Anthropocene’Colombian Copal. PloS one, 8(9), e73150.

Notas cortas: Hallazgo de polen adelanta origen de las plantas con flores

Las angiospermas o plantas con flores, son el grupo vegetal más exitoso del planeta. Actualmente comprenden entre 250,000 y 400,000 especies, lo que las sitúa como el grupo vegetal más diverso. Sin las angiospermas, nuestro modo de vida no sería el mismo. La mayoría de los animales que existen hoy, evolucionaron de forma directa o indirecta por presiones selectivas que tienen que ver con la evolución de este grupo de plantas. Tomemos únicamente nuestro caso y veremos que nuestra dieta vegetal está compuesta casi en su totalidad por plantas de este grupo.

Número de especies de 42 de 415 familias de plantas con flores. Fuente: Bremer et al. (2009).

La historia evolutiva de estas plantas es compleja. Tradicionalmente se usan dos aproximaciones para conocer la historia de los organismos. La primera de ellas es el reloj molecular y se usa para estimar tiempos de aparición de grupos, pero dado que muchas angiospermas tienen mecanismos genéticos complejos y genomas multiplicados (poliploidía), estas aproximaciones son muy variables y van del rango de 130 a 300 millones de años. La otra aproximación es mirar el registro fósil, pero dado que 1) los fósiles de angiospermas son muy escasos y que 2) muchos fósiles son sujeto de fuerte controversia por su identificación y asignación taxonómica. Ambas aproximaciones son difíciles de abordar.

Izquierda: reconstrucción de Archaefructus, la angiosperma corpórea más antigua conocida (Cretácico temprano de China, hace 125 millones de años). Derecha: reconstrucción de Sanmiguelia, una planta cuya identidad es discutida, pero es extremadamente similar a una angiosperma (Triásico tardío, entre 235 y 228 millones de años).

Tradicionalmente se sitúa el origen de las angiospermas durante el Cretácico temprano, hace unos 130 millones de años. Hace un par de días se publicó un estudio que desafía esta visión, pues sitúa el origen de las plantas con flores no durante el Cretácico, ni durante el Jurásico, sino ¡en el Triásico medio, entre hace 247.2 y 242 millones de años! Esta herejía paleobotánica está sustentada por el hallazgo de polen de angiosperma en dos sitios del norte de Suiza. En total los investigadores reportan la presencia del palinomorfo Afropollis (conocido desde 1982 en el Cretácico) y seis tipos diferentes de polen con características típicas de angiospermas.

Tipos de polen del Triásico medio de Suiza. De arriba a abajo y de izquierda a derecha, tipos I, II, III, IV, V Y VI. Barras de escala a 10 µm. Modificado de Hochuli y Feist-Burkhardt (2013).

Este hallazgo podría corroborar la hipótesis que señala que las plantas con flores no descienden de gimnospermas, sino que son su grupo hermano, uno que aguardó en las sombras hasta finales del Cretácico para emerger y tomar el mundo vegetal.

FUENTE PRINCIPAL:
Hochuli, P.A., y Feist-Burkhardt, S. (2013). Angiosperm-like pollen and Afropollis from the Middle Triassic (Anisian) of the Germanic Basin (Northern Switzerland). Frontiers in Plant Science, 4, 344.

Notas cortas: Historia mesozoica de los 'cocodrilos'

Los cocodrilos modernos son los últimos sobrevivientes de un gran linaje de reptiles denominado arcosauriformes. En lo general, los arcosauriformes tienen gran parecido con los cocodrilos, lo que ha generado que a muchos de ellos se les llame de esta forma aunque en realidad no lo sean. Los verdaderos cocodrilos (orden Crocodylia) se clasifican en un grupo mayor, denominado Crocodylomorpha (con forma de cocodrilo), que a su vez pertenece a un grupo llamado Crurotarsi (tobillos-pierna), que incluye a los primeros vertebrados voladores, los pterosaurios y a los famosos dinosaurios. Estos bichos se desarrollaron durante el Triásico y aún hoy viven en forma de cocodrilos y aves, pero su mayor auge tomó lugar en la era de los reptiles, el Mesozoico.

Filogenia simplificada de los Archosauriformes. En rojo se representan las formas semejantes a cocodrilos. En negritas y al extremo derecho, el grupo que contiene a los cocodrilos verdaderos. Ilustraciones de Dmitry Bogdanov, Kawasaki Satoshi y Smokeybjb.

Los crurotarsi, exceptuando a los ornitódiros (pterosaurios + dinosaurios + aves), fueron un grupo de animales vagamente similares a los cocodrilos que tuvieron una gran diversidad de hábitats; algunos eran de vida anfibia como los cocodrilos de hoy, otros eran completamente terrestres, otros eran excavadores y unos más eran marinos. Sus hábitos alimenticios eran también variados, unos comían peces, otros cazaban en tierra, algunos comían insectos y por extraño que parezca, unos pocos eran apacibles vegetarianos.

Algunos ejemplos de crurotarsi y sus modos de vida. De arriba a abajo, Crocodylus porosus el cocodrilo de agua salada, un depredador anfibio; Yacarerari boliviensis, un notosuquio con una dentición que sugiere una dieta a base de tubérculos y/o insectos; Metriorhynchus geoffroyii, un talatosuquio oceánico; Terrestrisuchus gracilis un esfenosuquio que quizá se alimentara de insectos; Postosuchus kirkpatricki, un rauisuquio depredador completamente terrestre; Effigia okeeffeae, un poposaurido bípedo vegetariano; Desmatosuchus spurensis, un aetosaurio acorazado vegetariano y finalmente, Rutiodon carolinensis un piscívoro de agua dulce. Ilustraciones de Maija Karala.

La historia de estas criaturas no había sido estudiada sistemáticamente, hasta que este mes se publicó un estudio que revela algunos puntos interesantes. 1) La diversidad de formas era mayor al inicio del Triásico tardío y fue decayendo hasta que durante el Cretácico tardío esta diversidad aumentó de nuevo (con la aparición de los cocodrilos verdaderos). Esto sugiere que los cocodrilos modernos no son fósiles vivientes, sino que son "sangre nueva" inyectada durante el Cretácico. Y 2) justo antes de desaparecer, los crurotari no ornitódiros tuvieron la mayor diversidad de dietas y hábitats de su historia.

Historia evolutiva de los Crurotarsi. Modificado de Stubbs et al. (2013). Fosorial es un organismo que viven bajo el suelo, cavando túneles.

Esta historia revelada a través del estudio de las mandíbulas ha supuesto un cambio en la manera de ver a estas criaturas, dejando de lado la idea de que fue su torpeza y baja diversidad la que los extinguió a finales del Cretácico.

FUENTE PRINCIPAL:

Stubbs, T. L., Pierce, S. E., Rayfield, E. J., & Anderson, P. S. (2013). Morphological and biomechanical disparity of crocodile-line archosaurs following the end-Triassic extinction. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 280(1770).