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El cerebro fósil más antiguo

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El cerebro fósil más antiguo

Área: Paleontología — Martes, 3 de Marzo de 2009
Consiguen reconstruir en tres dimensiones el cerebro de un pez de hace 300 millones de años.
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Es muy difícil fosilizarse. Se deben de dar unas condiciones de conservación muy especiales para que la materia orgánica que compone el cuerpo de un animal se mineralice poco o poco y llegue hasta nosotros. Esta es nuestra limitación más importante a la hora de conocer el pasado de la evolución biológica sobre este planeta. Somos conscientes de que el registro fósil siempre será incompleto.
Las partes duras, y ya parcial o totalmente mineralizadas, son más susceptibles de fosilizar. Conocimos la existencia de ciertos seres del pasado ya extintos sólo por sus huesos, conchas o dientes. Durante muchísimos años no sabíamos cómo eran los conodontos, porque sólo nos llegaban mínimas piezas de ellos: sus partes más duras. Las reconstrucciones que se hicieron de estos seres, basadas sólo en esos restos, ahora nos hacen sonreír por ridículas y alejadas de la realidad. Es lo malo de la falta de información, que puedes llegar a decir muchas tonterías. Y es que es extremadamente difícil que lleguen hasta nosotros fósiles de partes blandas. 
Probablemente habrá habido muchas especies del pasado cuyo cuerpo era blando y que nunca llegaremos siquiera a saber de su existencia. O no conoceremos completamente la anatomía de otras porque sólo nos llegó parte de su esqueleto. Por eso el descubrimiento que vamos a relatar es tan singular.
La historia comenzó en Kansas, en donde se descubrieron fósiles de peces de hace 300 millones de años. Eran de una especie perteneciente a los Iniopterigios y que están emparentados con los tiburones. Los Iniopterigios están ya extintos, pero si queremos encontrar a sus parientes más próximos de la actualidad lo debemos de hacer entre los peces rata o quimeras.
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El fósil en cuestión. Foto: A. Pradel.
Uno de los especimenes encontrado estaba muy bien conservado y lo llevaron a Francia para ser analizado con luz sincrotón (rayos X producidos por un sincrotón). Los encargados del análisis fueron Alan Pradel y sus colaboradores del Muséum National d’Histoire Naturelle en París. Gracias al sistema microtomográfico que emplea el sincrotón europeo ubicado de Grenoble y a la tomografía axial computerizada pudieron, con exquisito detalle, reconstruir digitalmente en 3D cada capa, anidadas unas dentro de las otras, que formaban la cabeza del animal. El descubrimiento del cerebro fósil fue casual.
Gracias a estas imágenes han podido averiguar detalles incomparables de la estructura de su cerebro. Parece absolutamente increíble que algo tan frágil, blando y delicado como un cerebro haya podido fosilizarse, pero así nos lo indican los hechos en este caso.
Durante mucho tiempo los paleontólogos han usado la cavidad craneal para obtener pistas sobre lo que una vez contuvo. Es particularmente interesante en la Paleoantropología, porque en este caso pueden intentar decir algo sobre la inteligencia de nuestros antepasados más próximos. En este caso del pez se cuenta no sólo con la cavidad propiamente dicha, sino con todo su contenido. Lo más sorprendente que se ha descubierto es que no hay correspondencia entre la morfología de la cavidad endocraneal y la del cerebro, por lo que los estudios del pasado sobre este asunto en peces similares deberán de revisarse.
No es la primera vez que se conservan partes blandas. John Maisey, del American Museum of Natural History y coautor del artículo sobre este caso que aparece en PNAS, dice que cuando esto ha sucedido generalmente se ha dado con los músculos u otros órganos como los riñones, porque bacterias del fosfato procedentes del aparato digestivo se han colado hacia esos órganos y los han conservado. Cómo unas bacterias, que generalmente se dedican a descomponer todo tipo de sustancias orgánicas, consiguen conservar un órgano, es algo que Maisey no explica, pero parece ser un proceso estándar. Una película de este tipo de bacterias recubriría el cerebro justo después de la muerte del animal, eliminando el oxígeno y conservándolo de una degradación posterior. En todo caso la fosilización de cerebros es muy inusual y este cerebro fósil en concreto es el más antiguo conocido.
Recordemos que en penúltima instancia los seres humanos procedemos de unos peces que tímidamente decidieron explorar la tierra emergida allá por el Devónico, y que en el fondo “tenemos un pez dentro de nosotros”.
Las quimeras son unos oscuros parientes de los tiburones y las rayas. En la actualidad están compuestas sólo por unas 40 especies, pero en el Paleozoico sus antepasados directos eran muy comunes en los océanos, con una gran diversidad de formas y tamaños. Los iniopterigios eran una parte rara de esta radiación. Muchos de ellos eran pequeños, con un tamaño promedio de unos 15 cm en longitud.
Hasta ahora se les conocía por fósiles completamente aplastados, situación habitual en la que encontramos los fósiles debido a la gran presión que sedimentos y rocas ejercen sobre los restos en proceso de fosilización que hay debajo de ellos. Pero gracias a estos restos sabemos bastantes cosas sobre ellos y sus inusuales características: cráneos masivos, grandes cuencas oculares, filas de dientes como los tiburones, colas bulbosas, aletas pectorales enormes que estaban dorsalizadas y colocadas casi en la espalda, ganchos en la punta de las aletas… Vamos, que si todavía existieran serían el sueño de todo aficionado a la acuariofilia de la actualidad.
Una edad de 300 millones de años coloca a estos ejemplares justo en el ocaso del periodo Carbonífero, esa época de bosques pantanosos por donde volaban libélulas gigantes y correteaban “escolopendras” de pesadilla (Arthropleuras).
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El Iniopterigio Sibyrhynchus denisoni dibujado por Philippe Janvier.
Los investigadores buscaban cráneos de este tipo de peces en esquistos de Kansas y Oklahoma. Los distintos ejemplares encontrados comparten varias características con las quimeras actuales, por lo que los rasgos craneales casi se han conservado durante estos 300 millones de años.
La reconstrucción completa permitió ver el objeto simétrico (ver vídeos) alojado en el interior del cráneo de uno de estos fósiles: el cerebro mineralizado.
El instrumento que permitió un mejor detalle del cerebro del ejemplar en cuestión fue precisamente el Sincrotón Europeo de Grenoble. La holtomografía obtenida permite apreciar un cerebro diminuto, simétrico, de 7mm por 1,5mm.
Como en otros vertebrados primitivos el cerebro deja de crecer y la caja craneana continúa expandiéndose. Este cerebro tiene un lóbulo grande encargado de la visión, lógicamente relacionado con los dos grandes ojos que el animal alojaba en sus enormes cuencas oculares. La parte dedicada a la audición es pequeña, probablemente relacionada con el pobre sistema de oído interno de este pez.
A diferencia de nosotros, que tenemos en el oído el sistema de orientación compuesto de varios canales en distintas orientaciones, dos de los iniopterigios estaban situados solamente en el plano horizontal (uno a cada lado), y los otros dos de cada lado estaban atrofiados. Es decir, podía detectar movimientos laterales pero no movimientos hacia arriba o hacia abajo.
Maisey se muestra entusiasmado con el descubrimiento y planea buscan más ejemplares y más cerebros. Pradel cree que el próximo paso será echar un vistazo al fósil de una raya encontrado en el mismo yacimiento situado entre Kansas, Oklahoma y Texas, y que cree que podría alojar otro cerebro. Parece que han inaugurado una nueva rama de la ciencia: la Paleoneuroanatomía.
Una vez más, todo esto nos ayuda a conocernos a nosotros mismos y nuestro origen, pues la evolución de los vertebrados está ligada estrechamente a la evolución de su sistema nervioso. Los individuos de una especie de vertebrados, evolucionados hace unos pocos miles de años, incluso presumen de poder pensar. Algunos de ellos estudian cerebros del pasado, otros escriben sobre el asunto y otros leen sobre el tema, pero todos ellos han utilizado sus cerebros para esas tareas, inclusive usted amable lector que ha llegado hasta aquí. Cerebros cuyas versiones más primitivas surgieron hace mucho más de esos 300 millones de años.
Fuentes y referencias:
Foto cabecera: Reconstrucción 3D del cráneo del pez. Foto: PNAS.
Proceedings of the National Academy of Sciences (DOI: 10.1073/pnas.0807047106).
Nota de prensa.
Podcast con entrevista a John Maisey en la NPR (mp3 en inglés).
PNAS Early Edition.
Vídeo en Youtube.
Vídeo a.
Vídeo b.

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Thalia