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domingo, 19 de febrero de 2017

El origen de las arañas

Las arañas son uno de los grupos más conocidos de invertebrados. Actualmente gozan de una alta diversidad, pues se han descrito más de 45,700 especies. Con todo, no son el único grupo de arácnidos, pues según sus estudiosos, la clase Arachnida (a-rác-ni-da) contiene al menos 10 órdenes de los que, Aranae (las arañas verdaderas) son sólo un "pequeño" grupo. Todas ellas comparten la misma anatomía básica: un cefalotórax que contiene la cabeza y esas ocho patas bien reconocibles, seguida de un abdomen que alberga, entre otras cosas, los pulmones de la araña.

Anatomía interna de una araña. Trabajo modificado de Xvazquez.

Con todo y que las arañas son protagonistas de pesadillas, pocos fósiles se conocen de ellas. Principalmente porque, son de cuerpo blando y ese tipo de anatomía, rara vez fosiliza. Por ello, los científicos poco sabían de su origen (aunque ideas no faltaban). Aunque algo era seguro: aparecieron en algún punto del Carbonífero. Sólo que menos especializadas y definitivamente no eran gigantes como las mostraron en el documental de la BBC: "Paseando con monstruos", ya que ese bicho (el del documental) en realidad nunca fue una araña, sino un pedazo mal interpretado de "escorpión" marino.

La mítica araña "mesotelae" era en realidad el fósil mal interpretado de Megarachne, un escorpión marino. Imagen promocional, propiedad de la BBC.

El año pasado se describió un "eslabón perdido" de la historia evolutiva de las arañas. El fósil fue nombrado como: Idmonarachne brasieri y data del Carbonífero superior, de entre hace 299 y 305 millones de años de antigüedad. Y aunque no es una araña en el sentido estricto del nombre, se le acerca (y mucho). Lo maravilloso de este hallazgo es que el fósil está preservado en 3D, lo que permite estudiar mejor su anatomía. Gracias a este hecho, los científicos pudieron estudiar a detalle la araña y al llevar a cabo un análisis filogenético, resultó ser una "protoaraña", es decir, Idmonarachne representa al grupo más basal de arañas troncales conocidas a la fecha. Tras su estudio sabemos que las "protoarañas" ya tenían la forma clásica de una araña y la misma capacidad de inocular veneno a sus presas. Desafortunadamente la punta de la cola no se preservó y no se puede asegurar que este pequeñín haya producido la tan característica seda que fabrican las arañas. Sin embargo, los científicos apuestan a que es probable que sí haya producido dicha substancia.

Reconstrucciones en tomógrafo de Idmonarachne brasieri. Tomado de Garwood et al. 2016.

Gracias a hallazgos como estos podemos saber un poco más del origen de las arañas, que no fue gigante, sino modesto (de aproximadamente 1 cm de largo) y hace unos 300 millones de años, en lo que hoy es Europa. Sin duda que hallazgos como estos son recibidos con los (ocho) brazos abiertos.

Reconstrucción artística de Idmonarachne brasieri. Tomado de Garwood et al. 2016.


Fuente (artículo completo en el link):
Garwood, R. J., Dunlop, J. A., Selden, P. A., Spencer, A. R., Atwood, R. C., Vo, N. T., & Drakopoulos, M. (2016, March). Almost a spider: a 305-million-year-old fossil arachnid and spider origins. In Proc. R. Soc. B (Vol. 283, No. 1827, p. 20160125). The Royal Society.

sábado, 9 de abril de 2016

El monstruo de Tully reevaluado

"Monstruo" es un calificativo dado a criaturas que nos parecen demasiado dispares a nuestra cotidianidad, a lo raro, lo extravagante. Este mote fue dado a una pequeña criatura fósil, Tullimonstrum gregarium. Este bicho recibió el nombre genérico de su descubridor: Francis J. Tully; mientras que el nombre de especie hace referencia a la numerosa presencia de fósiles del "monstruo" en los lechos fosilíferos de la cantera Mazon, del condado Grundy, Illinois, EUA. Esta cantera es un lagerstätte (yacimiento de preservación excepcional) que data del Pensilvánico medio (Carbonífero tardío), de aproximadamente 300 millones de años de antigüedad.

Fósil de Tullimonstrum gregarium. Fotografía de autor desconocido.

Tras su descripción, en 1966 a cargo de Eugene S. Richardson Jr., paleontólogo del Museo de Historia Natural de Chicago, se propusieron numerosas hipótesis para dar cuenta de su identidad biológica. Inicialmente, Richardson describió a T. gregarium como algún tipo de "gusano". Posteriormente se propuso que pudiera ser un artrópodo, un radiodonto (como Opabinia regalis), un molusco, un conodonto o uno de varios grupos de "gusanos". Este año, un nuevo estudio le da un giro inesperado al monstruo de Tully. Tras analizar más de 1,200 especímenes de este bicho, investigadores de Yale, el Museo Americano de Historia Natural, el Museo Field de Chicago, el Laboratorio Nacional Argonne y del Museo Peabody (también de Yale), dieron con la identidad del monstruo: ¡era un vertebrado!

Reconstrucción artística de cómo pudo haber lucido el monstruo de Tully en vida. Ilustración de Sean McMahon.

Así es, ¡un vertebrado! Y no cualquier clase de vertebrado, se trata de un pariente distante de las actuales lampreas, un petromyzóntido troncal. La palabra "troncal" hace referencia a que no pertenece a grupo vivo alguno de lampreas, sino a grupos extintos. Y es que, tras analizar tantos especímenes, se pueden observar con más probabilidad y repetición estructuras que antes hubieran pasado por alto otros investigadores. Entre las estructuras observadas destacan: una aleta caudal con dos lóbulos (uno dorsal y otro ventral), una probóscide que termina en una boca con dentículos (presuntamente queratinizados como los de las lampreas modernas y que no son homólogos a nuestros dientes), bandas musculares en zig zag (llamadas miómeros), aperturas branquiales en forma de agujero, ojos pares montados en pedúnculos transversales (cual si fuera una delicada lamprea-martillo), un notocordio, cartílagos tectales (formas altamente modificadas del neurocráneo cartilaginoso de las lampreas), etc. Tras analizar estas estructuras y colocarlas en una matriz codificada para un análisis filogenético, resultó que la ubicación del monstruo de Tully en una filogenia, soporta la hipótesis de afinidad a las lampreas, haciendo de la criatura una lamprea troncal (y sorpresivamente no se recupera como una forma primitiva, pues al menos otra lamprea es menos derivada: Mayomyzon).

Anatomía de Tullimonstrum gregarium. Flechas en rojo partes internas, en negro partes externas. a) aleta caudal pareada, b) miómeros y notocorda, c) arcualia (estructuras homólogas a nuestras vértebras), d) barra orbital y ojos, e) cerebro tripartita, f) boca con dentículos queratinizados, g) narina externa y esófago en la probóscide, h) aperturas branquiales. Ilustración de Sean McMahon, Fotos de McCoy et al. (2016).

Así, uno de los misterios más grandes en paleontología del siglo XX ha quedado desvelado: Tullimonstrum gregarium es una lamprea troncal, uno de los vertebrados más raros que jamás hayan existido. ¿Te gustó enterarte de esto? Deja tu respuesta en los comentarios. Hasta pronto.


Artículo nuevo
:

McCoy, V. E., Saupe, E. E., Lamsdell, J. C., Tarhan, L. G., McMahon, S., Lidgard, S., ... & Vogt, S. (2016). The ‘Tully monster’is a vertebrate. Nature. doi:10.1038/nature16992

jueves, 26 de noviembre de 2015

Tres cosas que no sabías del origen de los reptiles

Hola que tal estimados lectores. En esta ocasión les traigo una nueva sección: "Palaeos a la carta", en donde responderemos los comentarios más votados en nuestra página de Paleontología de vertebrados. Ahora presentaré el comentario ganador:

Gustavo Melim Gomes nos dice: "La transición de los anfibios a los reptiles, se sabe muy poco. Todo el mundo habla de la transformación de los dinosaurios a las aves."

Cierto, más que cierto... Los paleofrikis nos obsesionamos con los dinosaurios y olvidamos que hay otros grupos como los súper conocidos reptiles. Así que damos paso al tema: Tres cosas que no sabías del origen de los reptiles.

Número 1 . ¿Reptil?

Las entidades que conocemos como reptiles en realidad son fruto de nuestra selección bastante tramposa de un grupo particular de vertebrados. Selección en la que elegimos a unos, pero a otros no. Desde un punto de vista fisiológico, un reptil es un tetrápodo (bicho de cuatro patitas) escamoso. Pero desde un punto de vista filogenético, "reptil" es una palabra vacía que no significa prácticamente nada dado que excluimos a ciertos miembros de un mismo árbol familiar como reptiles, pero a otros no.

Lo que reconocemos claramente como reptil está englobado en verde, pero... ¿En qué momento exactamente un dinosaurio (ancestro de las aves) deja de ser reptil? ¿En qué punto un sinápsido (ancestros de los mamíferos) deja de ser reptil? ¿Qué pasa con algunas formas que no están en la línea de "ascendencia" hacia las aves pero tienen plumas como Kulindadromeus? Ilustraciones a color de Dmitry Bogdanov. 

En realidad, en paleontología (y biología) hacemos caso a la sistemática que nos dice que un grupo natural está compuesto por TODOS los descendientes de un mismo ancestro común. Eso hace que los reptiles, en el sentido de la imagen anterior, no sean válidos como grupo natural. Podemos dar opciones para resolverlo y llamar "Reptilia" a todos los miembros desde el último ancestro común entre digamos un cocodrilo y un milerétido... Aún así nos quedamos con que las aves incluidas como reptiles y mandamos al diablo a los sinápsidos y especialmente a los antiguos como reptiles (i.e. animales como Dimetrodon no eran reptiles, algo impensable).

Los reptiles (cuadro rojo), son un grupo que no puede quitarse de encima a las aves (recuadro verde), claros miembros del grupo. Cualquier intento de expulsarlas y "desheredarlas" de la familia incurre en "pecado" filogenético (creación de grupos no naturales). Cladograma tomado de Wikipedia y basado en lo más reciente de filogenia de estos vertebrados.

Esto (dejar de llamar reptil a los sinápsidos y otras formas antiguas como los primeros reptiles conocidos del Carbonífero) es lo que muchos hacen. Perootros, como un servidor, lo consideramos un intento perdido de "salvar" el nombre reptil. Lo más fácil es por tanto, abandonar esa idea de siglo XVIII y darnos cuenta que en realidad, no hay tal cosa como un reptil. Entonces ¿cómo les digo? Simple estimado lector, simple: amniotas.


2. Lo que hace a un "reptil" son los huevos y la piel.

Dado que ya dejamos claro (espero) que "reptil" no significa nada más que problemas y que mejor usaremos el término amniota, entonces ¿qué rayos es un amniota? Bueno, la definición de uno nos lleva a pensar directamente en la palabra "reptil", pues un amniota tiene como características propias (y basales): un cuerpo cubierto por integumento queratinoso seco (escamas) y el desarrollo de un huevo con tres capas extraembrionarias y cáscara dura, el huevo amniota.

Este bebé tortuga tiene lo que debe tener un amniota: el huevo amniota con sus tres capas (corion, amnios y alantoides) y una piel seca y llena de queratina en plaquitas llamadas escamas; dichas escamas desaparecerían secundariamente en muchos grupos. Foto de Richard Mayer.

Aquí nos topamos un un problema: esas cosas (piel y huevos) no se conocen ampliamente en el registro fósil de la época relevante para el origen de los amniotas, el Carbonífero. Gracias a este hecho, podemos especular sobre qué grupos desarrollaron primero estas adaptaciones o bien, podemos tomar miembros conocidos de grupos claramente amniotas (e.g. Synapsida, Diapsida, etc.). Y precisamente es lo que se ha hecho. De tal forma que los amniotas más antiguos conocidos son Protoclepsydrops haplous (un sinápsido) y Paleothyris acadiana (un  diápsido). ¿Resolvimos el misterio de su origen con estos dos bichos de hace 312 millones de años? No.

3. La transición es desconocida en sus detalles (pero tenemos una idea bastante cercana).

Como dije antes, los aminotas más viejos conocidos son un sinápsido (miembro del linaje que condujo a los mamíferos) y un diápsido (miembro del linaje que condujo a las lagartijas y parientes, tortugas, cocodrilos y aves). Pero eso no significa que ellos hayan sido los primeros, sólo que son los que conocemos. Seguro hayan más por descubrir y algún sesgo nos lo impide. Pero entonces ¿de dónde salieron los amniotas?

Reconstrucción de Paleothyris acadiana por Silvana Dettmann.

Bueno, los amniotas surgieron de un grupo muy grande de "anfibios" (otra palabra que evolutivamente no significa un carajo, pero que trataremos en otra ocasión) llamados reptilomorfos (Reptilomorpha). En muchas hipótesis de parentesco, los reptilomorfos son menos derivados que los temnospóndilos, de los que surgieron los anfibios modernos (ranas, salamandras y cecilias), lo que haría de los amniotas (miembros del grupo Reptilomorpha) animales más primitvos que una rana (vaya vueltas que da la vida). En fin, la cosa es que de entre estos reptilomorfos surgieron los amniotas.

Cladograma de Ruta et al. (2003) donde podemos ver que los reptilomorfos (morado) son el grupo más emparentado a los amniotas (rojo) y que de entre todos los reptilomorfos, los diadectomorfos (Diadectomorpha) parecen ser los parientes más cercanos a los "reptiles". Aún con todo eso, tanto los reptilomorfos (incluyendo amniotas) como los lepospóndilos (verde) son considerados "anfibios". Resulta importante notar el cuadro naranja, pues ahí es donde están los anfibios modernos.

Si prestamos especial atención al cladograma pasado, veremos cosas importantes como: 1) Los parientes más cercanos a los amniotas (y por tanto un modelo de cómo debieron ser los ancestros de los mismos) son los diadectomorfos. 2) Estos ancestros amniotas eran tetrápodos no amniotas (anamniotas) que en conjunto son considerados bajo el nombre peyorativo de "anfibios". 3) Estos "anfibios" no guardan relación de parentesco cercana con los anfibios modernos (Lissamphibia).

Diadectes es un género bastante conocido de diadectomorfo, el grupo hermano de los amniotas. Estos anamniotas ("anfibios") no eran primos ni cercanos de los lisanfibios modernos. Ilustración por el Dr. Robert T. Bakker.

Dado lo anterior, los amniotas (erróneamente llamados "reptiles") descienden de "anfibios", pero no de ningún grupo moderno, sino de un antiguo linaje del que sólo sus descendientes escamosos sobrevivirían hasta la actualidad (durante el Triásico tardío, se extinguirían los últimos reptilomorfos no amniotas: los Chroniosuchia).

Así, estimado lector llegamos al fin de este post, espero que el tema te haya llamado la atención. Si tienes dudas no dudes en preguntar. Finalmente, si te gusto el post, haz el favor de compartirlo, quizá alguien lo encuentre interesante también.

miércoles, 14 de agosto de 2013

Notas cortas: Los vertebrados come-conchas más antiguos

Hoy disfrutamos de un buen plato con mariscos al calor de la playa o en algún banquete ocasional. Algunos de estos organismos serían incomibles para nosotros si no fuera por nuestra capacidad de abrirlos y sacarlos de sus conchas. Sin embargo, existen muchos animales que sin ayuda de herramientas han logrado consumir bichos con conchas.

Una rica sopa de almejas.

Algunos de ellos son gusanos que perforan lentamente la dura coraza de sus víctimas, pero entre los vertebrados encontramos sólo depredadores con dientes y/o picos formidables. Son pocos los agraciados con herramientas bucales para triturar conchas. A los organismos capaces de consumir conchas se les denomina durófagos y en esta clasificación también se encuentran aquellos capaces de consumir coral, caparazones de crustáceos y huesos. En este tema nos referiremos a los come-conchas y de ellos, actualmente encontramos a las morsas (Odobenus rosmarus) y al sargo chopa (Archosargus probatocephalus).

Modernos comedores de conchas. Izquierda, la morsa. Derecha, el sargo chopa.

Pero curiosamente la durofagia marina no apareció ni al mismo tiempo, ni cercano a la aparición de las conchas. El mes pasado se publicó un estudio que reveló a los durófagos más antiguos conocidos. Se trata de un grupo de peces conocido como estiracoptéridos de entre hace 346.7 y 358.9 millones de años de antigüedad. Estos peces de aletas con radios modificaron ciertas partes de la mandíbula (los ectopterigoides y los coronoides) para especializarse en el consumo de conchas. Su aparición fue precedida por una gran extinción masiva que extinguió cerca del 75% de la vida en el mar. Los científicos creen que su origen está vinculado al estrés alimenticio y la apertura de nichos ecológicos nuevos.

Styracopterus y Fouldenia, los consumidores de conchas más antiguos conocidos. Ilustraciones por John Megahan.

El estudio de estos peces nos permite ahondar más en los orígenes del consumo de conchas en nuestros distantes primos.

FUENTE:
Sallan, L. C., & Coates, M. I. (2013). Styracopterid (Actinopterygii) ontogeny and the multiple origins of post‐Hangenberg deep‐bodied fishes. Zoological Journal of the Linnean Society.

jueves, 28 de febrero de 2013

Notas cortas: la nueva cara de Helicoprion

Helicoprion es un misterioso género de "tiburón" que fue descrito por el geólogo y minerálogo Ruso Alexander Petrovich Karpinsky en 1899. Desde su descripción, su apariencia ha estado rodeada de un gran misterio pues se han producido muchas reconstrucciones de este animal, la mayoría reconstruyéndolo como una especie de tiburón. Este género contiene al menos siete especies distintas y vivió desde el Carbonífero tardío hasta el Triásico temprano, de hace 303 hasta hace unos 250 millones de años.

Diferentes reconstrucciones de Helicoprion a lo largo del tiempo. Ilustración de Ray Troll.

Este mes se publicó en la revista Biology letters de la Royal Society un nuevo estudio sobre la anatomía de Helicoprion. Los investigadores llevaron a cabo una serie de tomografías computarizadas a un espécimen bien preservado de este condrictio. Lo que descubrieron fue que el espiral de dientes característico ocupa todo el primer arco mandibular y no la punta de la mandíbula inferior como se creía.

El Helicoprion del estudio. a) fotografía del fósil, b) escan del fosil, c) modelo en vista lateral, d) medial, e) posterior, f) oblícua lateral g) oblícua medial, h) ventra. En verde el palatocuadrado, en rojo el cartílago labial y en azul el cartílago de Meckel. Las flechas indican el orden de erupción de los dientes.

Además, descubrieron que este "tiburón" no es un tiburón sino que ¡es un pariente extinto de las quimeras modernas! Los tiburones y quimeras pertenecen al mismo grupo de animales, los 'peces' cartilaginosos (Chondrichthyes) y se diferencian principalmente por su tipo de mandíbula. Los tiburones tienen una mandíbula "colgante" que se denomina hiostila y las quimeras tienen una mandíbula soldada al neurocráneo, denominada holostila.

Diferencias entre la mandíbula de un tiburón (izquierda) y una quimera (derecha). PQ: palatocuadrado, LA: cartílago labial, ME: cartílago de Meckel, CH, cartílago ceratohial, HI: cartílago hiomandibular, NC: neurocráneo. Ilustración propia.

Esto cambia por completo la imagen de este condrictio como un tiburón raro y lo sitúa como una aún más rara quimera gigante de hasta 4.5 metros de largo (las quimeras modernas miden cuando mucho 2 metros, de los cuales la mayor parte corresponde a la larga cola en forma de látigo). El auge de estas formas gigantes de quimeras basales podría estar relacionada al auge de los cefalópodos (nautilos, amonites y belemnites en aquel tiempo) que sucedió a finales del Paleozoico y principios del Mesozoico. Sin duda, los avances tecnológicos nos permiten saber más de los fósiles de lo que se sospechó en un principio.

El aspecto actual de Helicoprion. Ilustración de Ray Troll. Es probable que la forma corporal no sea la adecuada y que sea más "quimeriforme".


EVIDENCIAS:
- Escaneo de tomografía computarizada
- Anatomía comparada

FUENTE:
Leif Tapanila, Jesse Pruitt, Alan Pradel, Cheryl D. Wilga, Jason B. Ramsay, Robert Schlader, and Dominique A. Didier. 2013. Jaws for a spiral-tooth whorl: CT images reveal novel adaptation and phylogeny in fossil Helicoprion Biol Lett 2013 9: 20130057


martes, 26 de febrero de 2013

Notas cortas: Biomoléculas antiguas

El consenso científico moderno es que las biomóléculas (azúcares, grasas, proteínas y material genético) no sobreviven al proceso de fosilización por mucho tiempo, se estima que cuando mucho podrían perdurar 100,000 años. Eso es lo que dicen los libros, pero lo que se ha demostrado es muy distinto, aunque sigue rompiendo el corazón de los que creían que un Parque Jurásico era posible.

Parque Jurásico, una película de ciencia ficción basada en una novela homónima que plantea la posibilidad de clonar dinosaurios a partir de ADN antiguo.

Este mes se publicó un artículo en la revista internacional "Geología" un hallazgo que rebate la afirmación de que es imposible hallar biomoléculas más o menos intactas en bichos de hace millones de años. El hallazgo estuvo a cargo de la estudiante de doctorado Christina O'Malley y el Dr. William I. Ausich de la Universidad Estatal de Ohio, Estados Unidos. Ellos examinaron restos fósiles de crinoideos, también conocidos como "lirios de mar", estos bichos examinados son parientes de las actuales estrellas, pepinos y erizos de mar, datan de hace unos 350 millones de años y proceden de sedimentos del Carbonífero de Norteamérica. El equipo buscaba biomarcadores (restos fragmentados de moléculas orgánicas originales de los bichos que existieron hace millones de años) y se encontró con moléculas más completas en el interior de los crinoideos,  particularmente unas llamadas quinonas que son usadas para pigmentar el cuerpo del animal o para producir compuestos de sabor desagradable para repeler depredadores.

Los crinoideos del estudio. Imagen cedida por William I. Ausich. y la Universidad Estatal de Ohio a ScienceDaily.

El estudio comenzó originalmente porque los crinoideos en cuestión se fosilizaron en colores diferentes y querían saber qué causaba este fenómeno. El equipo acabó descubriendo las biomoléculas más antiguas que se hayan aislado directamente de organismos fosilizados y lo que es más, estas quinonas varían de especie a especie lo que produjo los cambios de color en la fosilización y además podría revelar que los crinoideos cuando estuvieron vivos fueron de colores distintos según su especie.

EVIDENCIAS:
- Restos fósiles bien preservados de crinoideos del Carbonífero
- Espectrometría para descubrir la composición química de los compuestos dentro de los crinoideos

FUENTES:
C. E. O'Malley, W. I. Ausich, Y.-P. Chin. Isolation and characterization of the earliest taxon-specific organic molecules (Mississippian, Crinoidea). Geology, 2013; DOI: 10.1130/G33792.1