Evolució del vertebrats

El pez Metaspriggina, clave en el puzzle de la evolución de los vertebrados
El nuevo hallazgo fósil de hace más de 500 millones de años señala el origen de las mandíbulas

Un importante descubrimiento fósil en Canadá arroja más luz sobre el desarrollo de los primeros vertebrados, incluyendo el origen de las mandíbulas, siendo la primera vez que se ha visto este rasgo en el registro fósil tan temprano.

Los autores de este trabajo han identificado una pieza clave en el puzzle de la evolución de los vertebrados a raíz del descubrimiento de ejemplares de peces fosilizados que datan del periodo Cámbrico, hace unos 505 millones de años, en las Montañas Rocosas canadienses.

El pez en cuestión se llama Metaspriggina y muestra pares de arcos excepcionalmente bien conservado cerca de la parte delantera de su cuerpo. Las primeras de estas piezas, cercanas a la cabeza, con el tiempo condujeron a la evolución de las mandíbulas en los vertebrados. Hallar fósiles de peces a partir del periodo Cámbrico es muy raro y suelen estar mal conservados en general.

Este nuevo descubrimiento, que se explica en la edición de este miércoles de Nature, muestra con un detalle sin precedentes cómo algunos de los primeros vertebrados evolucionaron, marcando el punto de partida de una historia que llevó a los animales posteriores, como a especies de peces más tardías, pero también los dinosaurios y mamíferos, como los caballos y nosotros mismos.

Los fósiles de Metaspriggina fueron recogidos de varios lugares de Burgess Shale en las Montañas Rocosas de Canadá, uno de los yacimientos de fósiles del Cámbrico más ricos en el mundo. Estos fósiles arrojan nueva luz sobre la "explosión" del Cámbrico, un periodo de rápida evolución que comenzó hace unos 540 millones de años, cuando la mayoría de los principales filos de animales se originó. Anteriormente, sólo se habían identificado dos ejemplares incompletos de Metaspriggina.

Durante las expediciones conducidas por el Museo Real de Ontario en 2012, se recolectaron 44 nuevos fósiles de Burgess Shale cerca de Marble Canyon en el Parque Nacional Kootenay en la Columbia Británica, que proporcionaron la base para este estudio. Investigadores de la Universidad de Cambridge y el Museo Real de Ontario/ Universidad de Toronto, en Canadá, utilizaron estos fósiles, junto con varios especímenes más del este de los Estados Unidos, para reclasificar Metaspriggina como uno de los primeros vertebrados.

Los fósiles, que datan de hace 505 millones años, también muestran claramente por primera vez cómo una serie de estructuras en forma de varilla, conocidas como aletas o arcos branquiales, se desarrollaron en los primeros vertebrados. Se ha sabido durante mucho tiempo que estos arcos han desempeñado un papel clave en la evolución de los vertebrados, incluyendo el origen de las mandíbulas, y algunos de los pequeños huesos del oído que transmiten el sonido en los mamíferos. Pero la falta de fósiles de calidad supuso que la aparición de estos arcos en los primeros vertebrados eran hipotéticos.

Los vertebrados aparecen por primera vez en el registro fósil un poco antes de este descubrimiento, pero identificar exactamente cómo se desarrollaron es difícil porque los fósiles de estos animales son raros, incompletos y abiertos a diversas interpretaciones, ya que muestran tejidos blandos que son complicados para identificar con plena certeza. Los nuevos fósiles de 'Metaspriggina' están muy bien conservados. La disposición de los músculos muestra que estos peces eran nadadores activos, no muy diferentes de una trucha, y veían el mundo a través de un par de ojos muy abiertos y sentían su entorno con las estructuras nasales.

"El detalle de este fósil Metaspriggina es impresionante --subraya el autor principal, el profesor Simon Conway Morris, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge--. Incluso los ojos están muy bien conservados y son muy evidentes". Pero son los arcos branquiales los que hacen este descubrimiento tan importante. Anteriormente, se pensaba que existían como una serie de arcos individuales, pero ahora Metaspriggina muestra que, de hecho, existían en parejas.

La pareja más anterior de arcos era también ligeramente más gruesa que el resto y esta sutil distinción puede ser el primer paso en una transformación evolutiva en su momento que llevó a la aparición de la mandíbula. "Tener un modelo hipotético de natación en el registro fósil como éste es muy gratificante", destaca el profesor Conway Morris.

"Obviamente, los peces con mandíbulas llegaron más tarde, pero esto es como el punto de partida, donde todo está allí y listo para funcionar", añade el coautor del artículo, Jean-Bernard Caron, conservador de invertebrados en el Museo Real de Ontario y profesor asociado en los Departamentos de Ciencias de la Tierra y de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Toronto.

MORT CEL·LULAR

Desvelan el mecanismo que controla la muerte celular en plantas y humanos

La denominada muerte celular programada es un proceso generado por las células para autorregular su desarrollo

Un grupo de investigación del Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja, de Sevilla, (CicCartuja) ha identificado la compleja red de proteínas que comparten las células humanas y vegetales cuando deciden "suicidarse" de manera programada.

Estos investigadores, adscritos al grupo de Biointeractómica, que dirige el máximo responsable del CicCartuja, el catedrático de la US Miguel Angel de la Rosa Acosta, acaban de publicar los resultados de esta investigación se en sendos artículos publicados en la revista Molecular & Cellular Proteomics.

Un comunicado del CicCartuja ha explicado que la denominada muerte celular programada (PCD, en sus siglas en inglés) es un proceso generado por las células para autorregular su desarrollo.

Estos investigadores han analizado en este proceso el papel de las nuevas proteínas identificadas como dianas del citocromo c y, en particular, que muchas presentan funciones similares en plantas y en humanos.

Han propuesto una hipótesis sobre el mantenimiento del equilibrio entre la vida y la muerte celular centrada en el papel de la proteína citocromo c.

Según esta nueva visión, el citocromo c impide que el metabolismo normal de las células siga fabricando componentes celulares una vez que las enzimas de degradación, denominadas caspasas, han empezado a desestructurar la célula según un programa bien determinado de muerte.

Conocer los entresijos moleculares de este proceso permitirá entender mejor el proceso natural de eliminación controlada de células, o PCD, cuya desregulación es la base de muchas enfermedades relacionadas con el envejecimiento y la generación de tumores, ha añadido el comunicado.

Estos trabajos se han desarrollado en el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis, perteneciente al Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja (CicCartuja), de Sevilla.

El CicCartuja fue creado en 1995 por acuerdo de la Junta de Andalucía, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla (US), y alberga tres institutos mixtos del CSIC y de la US: el de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (IBVF); el de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS) y el de Investigaciones Químicas (IIQ).

THE DARK SIDE OF THE MOON

Descifrado el enigma de la cara oculta de la Luna medio siglo después

En el año 1959 la nave espacial soviética Luna 3 transmitió la primera imagen del lado oculto de la Luna y descubrió que tiene menos 'mares'

Astrofísicos de Penn State University afirman haber resuelto un enigma de medio siglo sobre la cara oculta de la Luna: ¿por qué no muestra zonas oscuras como las que se extienden en el hemisferio que se muestra hacia la Tierra?, grandes planicies de basalto denominadas 'mares'.

Este misterio se llama Lunar Farside Highlands Problem y se remonta a 1959, cuando la nave espacial soviética Luna 3 transmitió las primeras imágenes del lado "oscuro" de la luna a la Tierra. Fue llamado el lado oscuro, ya que no se conocía, no porque la luz del sol no llegue a ella.

Los investigadores se dieron cuenta de inmediato de que un menor número de 'mares' existían en esta parte de la luna, que siempre da la espalda a la Tierra.

Jason Wright, profesor de Astrofísica y su equipo, se dieron cuenta de que la ausencia de este rasgo en la superficie lunar -que se debe a una diferencia en el espesor de la corteza entre el lado de la Luna que vemos y el lado oculto-, es una consecuencia de cómo se formó originalmente la Luna.

Los investigadores informan de sus resultados en Astrophysical Journal Letters. El consenso general sobre el origen de la Luna es que probablemente se formó poco después de la Tierra y fue el resultado de la colisión de un objeto del tamaño de Marte que golpeó la Tierra.

Esta hipótesis del impacto gigante sugiere que las capas externas de la Tierra y el objeto acabaron desparramadas en el espacio y con el tiempo formaron la Luna. Resultado de la energía producida por la colisión, partes de la Tierra y del objeto de impacto no sólo se derriteron, sino que se vaporizaron, creando un disco de roca, magma y el vapor alrededor de la Tierra.

Su geometría era similar a los exoplanetas rocosos descubiertos recientemente muy cerca de sus estrellas, dijo Wright. La luna estaba de 10 a 20 veces más cerca de la Tierra de lo que está ahora, y los investigadores encontraron que rápidamente asumió una posición de anclaje mareal con el tiempo de rotación de la luna igual al período orbital de la luna alrededor de la Tierra. La misma cara de la Luna probablemente siempre se ha enfrentado a la Tierra desde entonces. El bloqueo de marea es un producto de la gravedad de ambos objetos. La luna, mucho más pequeña que la Tierra se enfría más rápidamente. Debido a que la Tierra y la Luna presentaron anclaje mareal desde el principio, la Tierra todavía caliente, a más de 2.500 grados Celsius, radiaba hacia el lado cercano de la Luna. El lado lejano, lejos de la Tierra en ebullición, se enfrió lentamente, mientras que el lado que mira hacia la Tierra se mantuvo fundido, creando un gradiente de temperatura entre las dos mitades.

Este gradiente fue importante para la formación de la corteza en la Luna, que tiene altas concentraciones de aluminio y calcio, elementos que son muy difíciles de vaporizar. El aluminio y el calcio se han condensado preferentemente en la atmósfera del lado frío de la luna, porque la cara visible todavía estaba demasiado caliente.

Miles de millones de años más tarde, estos elementos combinados con silicatos en el manto de la luna formaron feldespatos plagioclasa, que finalmente se trasladaron a la superficie y formaron la corteza de la luna. La corteza de la cara oculta tenía más de estos minerales y es más gruesa. La luna ahora se ha enfriado completamente y no está fundida bajo la superficie.

A principios de su historia, grandes meteoritos golpearon la cara visible de la Luna y pasaron a través de la corteza, liberando grandes lagos de lava basáltica que formaron el paisaje del lado visible a la Tierra. Cuando los meteoroides golpeaban la cara oculta de la luna, en la mayoría de los casos, la corteza era demasiado gruesa y no había brotes de basalto magmático, creando valles, cráteres y montañas, pero no mares.