El hallazgo de un diminuto cerebro de más de 500 millones de años desafía los libros de texto

Cardiodictyon pertenecía a un grupo extinto de animales conocidos como lobopodios acorazados, que abundaban al principio del período Cámbrico, cuando prácticamente todos los linajes de los animales que conocemos hoy en día aparecieron en un plazo de tiempo extremadamente corto, hace entre 540 y 500 millones de años. Los lobópodos probablemente se movían en el fondo del mar utilizando múltiples pares de patas suaves y rechonchas que carecían de articulaciones. Sus parientes vivos más cercanos son los gusanos de terciopelo que viven principalmente en Australia, Nueva Zelanda y América del Sur.

Los fósiles de Cardiodictyon revelan un animal con un tronco segmentado en el que se repiten disposiciones de estructuras neuronales conocidas como ganglios. Esto contrasta marcadamente con su cabeza y cerebro, los cuales carecen de evidencia de segmentación.

«Esta anatomía fue completamente inesperada porque las cabezas y los cerebros de los artrópodos modernos y algunos de sus ancestros fosilizados se han considerado segmentados durante más de cien años», afirma Nicholas Strausfeld, profesor en el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Arizona y autor principal del estudio.

Según indica el investigador, el hallazgo resuelve un largo y acalorado debate sobre el origen y la composición de la cabeza de los artrópodos, el grupo más rico en especies del mundo en el reino animal. Los artrópodos incluyen insectos, crustáceos, arañas y otros arácnidos, además de algunos otros linajes como milpiés y ciempiés.

«Desde la década de 1880, los biólogos notaron la apariencia claramente segmentada del tronco típica de los artrópodos, y básicamente lo extrapolaron a la cabeza», explica Frank Hirth, del King's College de Londres y coautor del texto. «Pero Cardiodictyon muestra que la cabeza temprana no estaba segmentada, ni tampoco su cerebro, lo que sugiere que el cerebro y el sistema nervioso central probablemente evolucionaron por separado«, añade Strausfeld.

Cardiodictyon era parte de la fauna de Chengjiang, un famoso depósito de fósiles en la provincia de Yunnan. Los cuerpos suaves y delicados de los lobopodios se han conservado bien en el registro fósil, pero aparte de Cardiodictyon , ninguno ha sido examinado en busca de cabeza y cerebro, posiblemente porque son animales muy pequeños. Además, hasta hace muy poco, los investigadores creían que los cerebros no se fosilizaban, por lo que nadie esperaba encontrar uno conservado. Sin embargo, en la última década los científicos han identificado varios casos de cerebros preservados en una variedad de artrópodos fosilizados.

En su nuevo estudio, los autores no solo identificaron el cerebro del pequeño animal, sino que también lo compararon con los de otros fósiles conocidos y los de artrópodos vivos, incluidos arañas y ciempiés. De esta forma, concluyeron que se ha mantenido un patrón compartido de organización cerebral desde el Cámbrico hasta hoy. «Identificamos una firma común de todos los cerebros y cómo se forman», dice Hirth.

En Cardiodictyon , tres dominios cerebrales están asociados cada uno con un par característico de apéndices de la cabeza y con una de las tres partes del sistema digestivo anterior. «Nos dimos cuenta de que cada dominio del cerebro y sus características correspondientes están especificados por la misma combinación de genes, independientemente de la especie que estudiáramos», agrega Hirth. «Esto sugirió un plan básico genético común para hacer un cerebro».

Hirth y Strausfeld dicen que los principios descritos en su estudio probablemente se apliquen a otras criaturas fuera de los artrópodos y sus parientes inmediatos. Esto, aseguran, tiene implicaciones importantes cuando se compara el sistema nervioso de los artrópodos con el de los vertebrados.