O fosilă veche de 525 de milioane de ani schimbă tot ce știam despre evoluția creierului

Fosila unei creaturi marine minuscule, care a murit acum mai bine de jumătate de miliard de ani, ar putea duce la o rescriere a modului în care a evoluat creierul în manualele de știință.

Un studiu condus de Nicholas Strausfeld, profesor în cadrul Departamentului de Neuroștiințe al Universității din Arizona, SUA, și Frank Hirth, lector de neuroștiințe evolutive la King’s College din Londra – oferă prima descriere detaliată a Cardiodictyon catenulum, un animal asemănător unui vierme, conservat în roci, din sudul provinciei Yunnan din China.

• Ce a dezvăluit o investigație metalurgică despre Discul ceresc de la Nebra?
• A fost descoperită o structură complexă care ar fi putut să fie creată doar de neanderthalieni

Măsurând mai puțin de 1,5 centimetri și descoperită inițial în 1984, fosila a ascuns până acum un secret crucial: un sistem nervos delicat conservat, inclusiv un creier.

Cardiodictyon aparținea unui grup de animale dispărute, cunoscute sub numele de lobopodii blindate, care au fost abundente la începutul unei perioade cunoscute sub numele de Cambrian, atunci când practic toate liniile majore de animale au apărut într-un timp extrem de scurt, între 540 de milioane și 500 de milioane de ani în urmă.

Lobopodienii se deplasau probabil pe fundul mării folosind mai multe perechi de picioare moi și butucănoase, care nu aveau articulațiile descendenților lor, euartropodele – în greacă, „picior cu articulații reale”. Cele mai apropiate rude în viață ale lobopodienilor de astăzi sunt viermii de catifea care trăiesc în principal în Australia, Noua Zeelandă și America de Sud.

O dezbatere care datează încă din anii 1800

Fosila de Cardiodictyon dezvăluie un animal cu un trunchi segmentat în care există aranjamente repetate de structuri neuronale cunoscute sub numele de ganglioni. Acest lucru contrastează puternic cu capul și creierul, care nu prezintă nici o urmă de segmentare.

Potrivit autorilor, această fosilă rezolvă o dezbatere lungă și aprinsă despre originea și compoziția capului la artropode, grupul cel mai bogat în specii din regnul animal din lume. Artropodele includ insecte, crustacee, păianjeni și alte arahnide, plus alte câteva neamuri, cum ar fi miriapodele și centipedele.

„Începând cu anii 1880, biologii au observat aspectul clar segmentat al trunchiului tipic pentru artropode și, practic, au extrapolat acest lucru la cap”, a declarat Hirth. „Așa s-a ajuns în domeniu la presupunerea că, de fapt, capul este o extensie anterioară a unui trunchi segmentat.”

„Dar fosila de Cardiodictyon arată că, în realitate, capul timpuriu nu era segmentat și nici creierul său nu era segmentat, ceea ce sugerează că creierul și sistemul nervos al trunchiului au evoluat probabil separat”, a spus Strausfeld.

Un depozit celebru de fosile

Cardiodictyon făcea parte din fauna Chengjiang, un depozit celebru de fosile din provincia Yunnan, descoperit de paleontologul Xianguang Hou. Corpurile moi și delicate ale lobopodienilor s-au păstrat bine în arhiva fosilă, dar, în afară de Cardiodictyon, niciunul nu a fost analizat pentru capul și creierul lor, probabil pentru că lobopodienii sunt în general mici.

Cele mai proeminente părți ale Cardiodictyonului erau o serie de structuri triunghiulare, în formă de șa, care defineau fiecare segment și serveau ca puncte de fixare pentru perechile de picioare. Acestea fuseseră găsite în roci și mai vechi, datând de la apariția Cambrianului.

Cu toate acestea, lucrările din ultimii 10 ani, în mare parte realizate de Strausfeld, au identificat mai multe cazuri de creiere conservate într-o varietate de artropode fosilizate.

În noul lor studiu, autorii nu numai că au identificat creierul lui Cardiodictyon, dar l-au și comparat cu cele ale unor fosile cunoscute și ale unor artropode vii, inclusiv păianjeni și centipede.

Un plan comun de organizare a creierului, menținut din Cambrian până în prezent

Combinând studii anatomice detaliate ale fosilelor lobopodiene cu analize ale modelelor de expresie a genelor la descendenții lor vii, ei concluzionează că un plan comun de organizare a creierului a fost menținut din Cambrian până în prezent.

La Cardiodictyon, trei domenii ale creierului sunt asociate fiecare cu o pereche caracteristică de apendice ale capului și cu una dintre cele trei părți ale sistemului digestiv anterior.

„Ne-am dat seama că fiecare domeniu cerebral și caracteristicile sale corespunzătoare sunt specificate de aceleași gene de combinație, indiferent de specia pe care am analizat-o”, a adăugat Hirth, potrivit EurekAlert.

„Acest lucru a sugerat un plan de bază genetic comun pentru realizarea unui creier.”

Indicii despre evoluția creierului vertebratelor

Hirth și Strausfeld spun că principiile descrise în studiul lor se aplică probabil și altor creaturi în afara artropodelor și a rudelor lor imediate.

Acest lucru are implicații importante atunci când se compară sistemul nervos al artropodelor cu cel al vertebratelor, care prezintă o arhitectură distinctă similară, în care creierul anterior și creierul mijlociu sunt distincte din punct de vedere genetic și al dezvoltării de măduva spinării, au spus ei.

Strausfeld a spus că descoperirile lor oferă, de asemenea, un mesaj de continuitate într-un moment în care planeta se schimbă dramatic sub influența schimbărilor climatice.

Studiul a fost publicat în revista Science.

Vă recomandăm să mai citiți și:

O fosilă ar putea fi cea mai mare broască țestoasă marină care a trăit vreodată pe Terra

O fosilă ciudată din sudul Chinei dezvăluie o legătură neașteptată cu primii americani

O fosilă veche de 17 milioane de ani ar putea rezolva un mister evolutiv al girafelor

O specie antică de crocodil a fost descoperită, după ce o fosilă veche de 7 milioane de ani a fost găsită în Peru