Criaturas extintas llenan un desconcertante vacío en el registro fósil

La reconstrucción artística del yunnanozoan de la biota Cámbrica de Chengjiang muestra esqueletos faríngeos en forma de canasta. Crédito: Dinghua Yang

La investigación revela que los yunnanozoos son los vertebrados de tallo más antiguos que se conocen.

Nuevos hallazgos responden preguntas en el registro fósil.

La desconcertante brecha en el registro fósil que explicaría la evolución de los invertebrados a los vertebrados ha dejado perplejos a los científicos durante mucho tiempo. Los vertebrados comparten características únicas, como una columna vertebral y un cráneo, e incluyen peces, anfibios, reptiles, aves, mamíferos y humanos. Los invertebrados, por otro lado, son animales sin columna vertebral.

El proceso evolutivo que llevó a los invertebrados a convertirse en vertebrados, y cómo eran esos primeros vertebrados, ha sido un misterio para los científicos durante siglos.

Un equipo de científicos ha llevado a cabo un estudio de los yunnanozoos, criaturas extintas del período Cámbrico temprano (hace 518 millones de años), y ha descubierto pruebas de que son los vertebrados troncales más antiguos que se conocen. Stem vertebrado es un término que se refiere a aquellos vertebrados que están extintos, pero muy estrechamente relacionados con los vertebrados vivos.

Los científicos, del Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing, la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Nanjing, publicaron sus hallazgos el 7 de julio de 2022 en la revista. Ciencias.

Vertebrado de tallo Yunnanozoan

El tallo vertebrado yunnanozoan. Crédito: Fangchen Zhao

A lo largo de los años, a medida que los investigadores han estudiado cómo evolucionaron los vertebrados, un foco clave de investigación han sido los arcos faríngeos. Estas son estructuras que producen partes de la cara y el cuello, como los músculos, los huesos y el tejido conectivo. Los científicos han planteado la hipótesis de que el arco faríngeo evolucionó a partir de una barra de cartílago no articulada en antepasados ​​vertebrados, como el cordado amphioxus, un pariente invertebrado cercano de los vertebrados. Sin embargo, no se sabe con certeza si tal anatomía existió realmente en los ancestros antiguos.

En un esfuerzo por comprender mejor el papel del arco faríngeo en los vertebrados antiguos, el equipo de investigación estudió los fósiles de los yunnanozoos de cuerpo blando encontrados en la provincia de Yunnan, China. Durante años, los investigadores han estudiado a los yunnanozoos, con diferentes conclusiones sobre cómo interpretar la anatomía de la criatura. La afinidad de los yunnanozoos se ha debatido durante aproximadamente tres décadas, con múltiples artículos publicados que respaldan opiniones diversas, incluidos cuatro en Naturaleza y Ciencias.

El equipo de investigación se dispuso a examinar especímenes fósiles de yunnanozoos recién recolectados en formas previamente inexploradas, realizando un estudio anatómico y ultraestructural de alta resolución. Los 127 especímenes que estudiaron tienen residuos carbonosos bien conservados que permitieron al equipo realizar observaciones ultraestructurales y análisis geoquímicos detallados.

El equipo aplicó microtomografía de rayos X, microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión, espectrometría Raman, espectroscopia infrarroja transformada de Fourier y espectroscopia de rayos X de dispersión de energía en las muestras fósiles. Su estudio confirmó de múltiples maneras que los yunnanozoos tienen cartílagos celulares en la faringe, una característica que se considera específica de los vertebrados. Los hallazgos del equipo respaldan que los yunnanozoos son vertebrados troncales. Los resultados de su estudio muestran que los yunnanozoos son los primeros y también los parientes más primitivos de los vertebrados del grupo corona.

Durante su estudio, el equipo observó que los siete arcos faríngeos de los fósiles de yunnanozoos son similares entre sí. Todos los arcos tienen segmentos y filamentos similares al bambú. Los arcos vecinos están todos conectados por varillas horizontales dorsales y ventrales, formando una canasta. Un esqueleto faríngeo en forma de canasta es una característica que se encuentra hoy en día en los peces vivos sin mandíbula, como las lampreas y los mixinos.

“Dos tipos de esqueletos faríngeos, los tipos aislados y en forma de canasta, ocurren en el Cámbrico y en los vertebrados vivos. Esto implica que la forma de los esqueletos faríngeos tiene una historia evolutiva temprana más compleja de lo que se pensaba anteriormente”, dijo TIAN Qingyi, el primer autor del estudio, de la Universidad de Nanjing y el Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing, Academia de Ciencias de China.

Su investigación proporcionó al equipo nuevos conocimientos sobre las estructuras detalladas de los arcos faríngeos. Las nuevas observaciones anatómicas que logró el equipo en su estudio respaldan la ubicación evolutiva de los yunnanozoos en la parte más basal del árbol de la vida de los vertebrados.

Referencia: “La ultraestructura revela el esqueleto faríngeo de vertebrados ancestrales en yunnanozoos” por Qingyi Tian, ​​Fangchen Zhao, Han Zeng, Maoyan Zhu y Baoyu Jiang, 7 de julio de 2022, Ciencias.
DOI: 10.1126/ciencia.abm2708

El equipo de investigación incluye a Qingyi Tian de la Universidad de Nanjing (NJU) y el Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing, Academia de Ciencias de China (NIGPAS); Fangchen Zhao y Han Zeng de NIGPAS; Maoyan Zhu de NIGPAS y la Universidad de la Academia de Ciencias de China; y Baoyu Jiang de NJU.

El Programa de Investigación de Prioridad Estratégica (B) de la Academia de Ciencias de China y la Fundación Nacional de Ciencias de China financiaron esta investigación.

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