(CNN) — Una criatura marina extinta del tamaño de una mano humana fue uno de los primeros animales en desarrollar un precursor de la columna vertebral. Los científicos acaban de identificar el cordón nervioso de este animal mediante un giro de 180 grados. Han dado la vuelta a sus fósiles.
El paleontólogo Charles Doolittle Walcott encontró por primera vez fósiles de una pikaia en los yacimientos de Burgess Shale de la Columbia Británica, datan de hace 508 millones de años, y los describió en un tratado de 1911. El animal medía unos 16 centímetros de largo y tenía un cuerpo aplanado y sinuoso y una cabeza diminuta con dos tentáculos y branquias externas. En un principio se pensó que se trataba de patas rudimentarias, por lo que se colocó al animal con estas estructuras hacia abajo.
En 2012, tras décadas de estudio de los fósiles de la pikaia, los investigadores describieron con gran detalle sus estructuras internas fosilizadas. Identificaron un largo filamento cerca del vientre como un vaso sanguíneo y denominaron órgano dorsal a una estructura tridimensional con forma de salchicha que discurría por debajo de la espalda del animal, posiblemente utilizada como soporte interno, aunque tal órgano era anatómicamente distinto a todo lo visto en fósiles o en animales vivos.
Sin embargo, un reciente análisis de fósiles de la pikaia realizado por otro equipo de científicos, publicado el 11 de junio en la revista Current Biology, ha puesto patas arriba esta opinión y todos los demás estudios anteriores sobre la pikaia.
Según los investigadores, las interpretaciones anatómicas anteriores situaban al animal al revés. El llamado órgano dorsal se encontraba en realidad en el vientre y era el intestino de la pikaia. El supuesto vaso sanguíneo era un cordón nervioso dorsal, una característica asociada al grupo animal conocido como cordados, del filo Chordata.
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Las fotos comentadas muestran la nueva organización revisada de la pikaia gracilens. Las abreviaturas del recuadro C indican características clave en el fósil visto en el recuadro B: tentáculos en la cabeza de la pikaia (Tc); inervación (In); cordón nervioso dorsal (Nc); posibles gónadas (?Go); y miosepta, o fascia conectiva (Ms). El dibujo del recuadro G identifica las características del fósil del recuadro F: apéndices anteriores (Aa); cavidad de la faringe (Ph); canal intestinal (Gu); y miómeros o segmentos musculares (My). Los especímenes fósiles proceden del Smithsonian National Museum of Natural History, excepto el fósil del recuadro I, del Royal Ontario Museum. (Crédito: Giovanni Mussini)
Todos los cordados, como los vertebrados, las anguilas lanceoladas y los tunicados o ascidias, tienen en algún momento de su vida una estructura nerviosa flexible en forma de varilla llamada notocorda en la espalda. Los cordados también tienen un cordón nervioso tubular dorsal.
En un principio se pensó que la pikaia era un gusano, pero más tarde se pasó a un tipo primitivo de cordados, basándose en características como la forma de algunos músculos y la posición del ano. Pero los expertos no estaban seguros de cuál era el lugar exacto de la pikaia en el árbol genealógico de los cordados.
Con la descripción de un cordón nervioso dorsal, la pikaia puede considerarse ahora parte del linaje fundacional de todos los cordados, aunque no tenga descendientes directos vivos en la actualidad, informaron los autores del estudio.
La inversión de la pikaia “aclara mucho las cosas”, afirmó el Dr. Jon Mallatt, biólogo evolutivo y profesor clínico de la Universidad de Idaho. Mallatt, que no participó en la nueva investigación, publicó un artículo sobre la pikaia en 2013, trabajando a partir de la posición corporal establecida (e invertida).
En retrospectiva, la verdad estaba “escondida a plena vista”, y la inversión de la orientación resuelve las preguntas sobre por qué el supuesto vaso sanguíneo y la estructura dorsal de la pikaia chocaban con las características anatómicas establecidas en otros cordados, dijo Mallatt.
“De repente, la pikaia es mucho menos extraña”, dijo.
Nueva orientación
Hace años, uno de los coautores del nuevo estudio, el Dr. Jakob Vinther, profesor de macroevolución de la Universidad de Bristol (Reino Unido), se planteó reevaluar la orientación de la la pikaia, según explicó el autor principal del estudio, Giovanni Mussini, investigador y doctorando del departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).
Mussini explicó a CNN que había varias razones para revisar las interpretaciones anteriores de los fósiles. Por un lado, estaba el enigma de lo que los científicos creían que era la posición del órgano dorsal. Su ubicación —cerca de lo que supuestamente era la espalda de la pikaia— parecía descartar la posibilidad de que el órgano fuera un intestino.
Sin embargo, cuando se dio la vuelta a la pikaia, la ubicación y las características del órgano cobraron más sentido desde el punto de vista anatómico. Se ensanchaba y se extendía hasta la faringe del animal, la región de la garganta donde el intestino suele conectarse con la boca. Su condición tridimensional podía explicarse por la presencia de tejidos químicamente reactivos, distintivos de un intestino. En otros fósiles del Esquisto de Burgess, los abundantes iones y compuestos reactivos que suelen encontrarse en el tejido intestinal hacen que las estructuras digestivas se mineralicen más rápidamente que el resto del cuerpo y, por tanto, conserven más de sus formas originales. Las estructuras del interior del órgano de la pikaia eran posiblemente restos de alimentos ingeridos, según el estudio.
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Un fósil de la pikaia gracilens (cabeza, a la derecha) del Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural se ve boca arriba. Esta criatura marina extinta fue uno de los primeros animales en tener un precursor de columna vertebral. (Crédito: Giovanni Mussini)
En una pikaia invertida, las branquias externas que antes apuntaban hacia abajo ahora estaban inclinadas hacia arriba, como las branquias externas de los saltafangos y ajolotes modernos.
La pikaia invertida también cambió la orientación de los grupos musculares que se agrupan formando ondas. Estos músculos, llamados miómeros, son una característica clave de los vertebrados. En la nueva posición de la pikaia, el punto de flexión más fuerte de estos músculos se encuentra a lo largo de su espalda, lo que también es cierto para la disposición de los miómeros en otros animales con columna vertebral.
“Esto hace que el movimiento de la pikaia sea coherente con lo que vemos en los cordados modernos”, afirma Mussini.
Encontrar el nervio
El presunto vaso sanguíneo de la pikaia también era anatómicamente desconcertante, ya que carecía de las ramificaciones típicas de los vasos sanguíneos de los vertebrados.
“Es una sola línea que atraviesa la mayor parte del cuerpo hasta la cabeza, donde se bifurca en esos dos filamentos en los tentáculos”, dijo Mussini.
Un dibujo interpretativo de la cabeza de la pikaia gracilens de un espécimen fósil del Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural destaca una parte engrosada del cordón nervioso dorsal. El descubrimiento de otros sistemas nerviosos fosilizados del Cámbrico ayudó a los científicos a echar un nuevo vistazo a la organización de la la pikaia. (Crédito: Giovanni Mussini)
Una parte importante del reconocimiento de la estructura como cordón nervioso fueron los sistemas nerviosos fosilizados en otros animales del Periodo Cámbrico (hace 541 millones a 485,4 millones de años) que se descubrieron en la última década, añadió Mussini.
“Comprendemos mejor cómo se fosilizan los cordones nerviosos y otros tejidos porque hemos tenido la suerte de encontrar bastantes sistemas nerviosos del Cámbrico conservados en otros yacimientos”, dijo, “sobre todo de fósiles chinos que salieron a la luz en los últimos años”.
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Muchos de estos fósiles eran artrópodos —invertebrados con exoesqueleto— con parientes vivos como insectos, arácnidos y crustáceos; la comparación de los fósiles con artrópodos modernos ayudó a los paleontólogos a identificar los tejidos internos conservados. Un ejemplo es un espécimen fósil del artrópodo cámbrico Mollisonia, que presentaba una organización cerebral comparable a la de arañas, escorpiones y cangrejos herradura vivos, explicó Mussini.
Aunque no existen análogos vivos de la pikaia, los datos del artrópodo fósil proporcionaron a los científicos un marco de referencia más detallado del cordón nervioso de la la pikaia. Al igual que otros tejidos nerviosos fosilizados, el cordón nervioso de la pikaia era oscuro, rico en carbono y relativamente quebradizo en comparación con otros tejidos fosilizados.
Este cordón nervioso dorsal consolida el estatus de la pikaia como cordado, situándolo “más o menos en la base de lo que consideraríamos cordados tradicionales”, dijo Mallatt.
Gran parte de la anatomía de la pikaia sigue siendo un misterio, pero observarla desde un nuevo ángulo podría ofrecer nuevas perspectivas sobre su desconcertante conjunto de características, dijo Mussini.
“Muchos de estos detalles han salido a la luz en los últimos 10 o 12 años”, añadió Mussini. “A los autores del artículo de 2012 se les puede perdonar que no aportaran estos detalles a la conversación, porque es un trabajo en curso”.
— Mindy Weisberger es una escritora científica y productora de medios de comunicación cuyo trabajo ha aparecido en Live Science, Scientific American y la revista How It Works.
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