El origen de las mandíbulas en los vertebrados

El pez en cuestión se llama 'Metaspriggina' y muestra pares de arcos excepcionalmente bien conservado cerca de la parte delantera de su cuerpo

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.