Un fòssil de fa més de 500 milions d'anys dona claus sobre l'evolució del cervell

Dos fòssils d'artròpodes del gènere Leanchoilia, que van viure fa més de 500 milions d'anys i que es van trobar molt ben conservats en un jaciment de la Xina, han permès confirmar diverses hipòtesis sobre l'estructura primitiva del sistema nerviós central d'aquests animals.

La troballa té especial rellevància, perquè és molt difícil que els fòssils conservin parts toves, com és el cas del cervell.

La recerca l'han liderat Tian Lan, de la Universitat de Guizhou, i Nicholas Strausfeld, de la Universitat d'Arizona, i hi ha participat Pere Martínez, investigador del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la Universitat de Barcelona i d'ICREA (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats). Els resultats s'han publicat a la revista Current Biology.

Els fòssils pertanyen al cambrià, període geològic que abasta entre fa 540 i 485 milions d'anys. És el període més antic on es troben fòssils d'animals multicel·lulars i complexos. Com que segons el registre fòssil que coneixem en aquest període es va produir l'aparició d'una gran diversitat d'animals en poc temps, sovint es parla de l'explosió cambriana.

I entre aquests animals hi havia molts artròpodes, el grup animal més ampli i divers, que inclou insectes, crustacis, aràcnids i centpeus.

Els fòssils han permès confirmar la presència, predita per estudis genètics i de biologia evolutiva en insectes i aràcnids actuals, d'una part frontal del cervell que no està segmentada i que no es veu en els artròpodes actuals. Tot i que no és visible, dona lloc a diversos centres neuronals bàsics en el cervell dels artròpodes adults.

El que té un valor molt especial en aquesta recerca és que s'hagin conservat empremtes del cervell, com explica Pere Martínez a preguntes del 324.cat:

"L'accés a òrgans interns és molt difícil, ja que fossilitzen molt malament (es degraden de seguida), en particular el sistema nerviós o el digestiu. Només en molt pocs casos (i en condicions ambientals idònies) es poden mantenir les petjades que va deixar el sistema nerviós, i els artròpodes és el millor cas".

L'investigador de la UB afegeix que la gran majoria d'animals marins, que representen la diversitat més gran del planeta --recordem que la vida multicel·lular es va originar al mar- són tous i no deixen rastre i en el cas "d'animals que van viure fa quasi 600 milions d'anys, la possibilitat de trobar empremtes d'òrgans interns, com el cervell, són quasi nul·les".

Però també ens explica que el cas dels artròpodes és únic, perquè tenen exoesquelet -esquelet extern- i això els dona certs avantatges en la seva preservació:

"A més, com que hi ha bons fòssils de diferents artròpodes, aquest és probablement l'únic grup d'animals en els quals podem seguir l'evolució d'un sistema nerviós en les seves primeres etapes evolutives. Tot això fa dels artròpodes l'únic grup informatiu sobre el principi d'un sistema nerviós".

Fòssils diferents a qualsevol altre

El grup de Pere Martínez treballa des de fa molts anys en l'origen i la diversificació dels cervells. El va contactar Tian Lan per comentar aspectes comparatius dels cervells de diferents artròpodes i després tots dos van escriure a Nicholas Strausfeld, un dels millors experts en evolució de sistemes nerviosos del món.

Per a l'estudi es va comptar amb els fòssils trobats a Kaili, una formació geològica de la província de Guizhou. Es troben en roques sedimentàries amb gran presència de ferro i això i les condicions climàtiques deuen haver permès aquesta bona conservació del teixit tou. I això obre una finestra excel·lent als investigadors, com explica Tian Lan:

"Per primer cop, ara sabem que els artròpodes fòssils de Kaili tenen la capacitat de preservar teixit neuronal que ens mostra el cervell primitiu dels primers artròpodes, que van viure en l'alba del món animal".

Nick Strausfeld també afirma: "Aquests fòssils extraordinaris són diferents a qualsevol altre que haguem vist abans. Són dos sistemes nerviosos únics perquè tots dos s'han conservat de manera idèntica".

Els sistemes nerviosos dels fòssils estan organitzats en segments o dominis, que estan conservats en altres artròpodes. Però els tres segments estan condensats i formen una massa sòlida, cosa que amaga el seu origen com a estructures dividides en dominis.

Una evolució molt ràpida

I tot això, proporciona també informació sobre l'evolució del cervell dels vertebrats? És possible que hi hagués un ancestre comú de vertebrats i invertebrats que tingués circuits bàsics cognitius i per a la presa de decisions. I Strausfeld creu que es pot llençar una hipòtesi:

"Podem especular raonablement que els vertebrats han incrustat en el seu cervell modern parts d'aquest antic cervell no segmentat, que només hem pogut observar en els primers artròpodes, com el Leanchoilia".

Pere Martínez afegeix: "El fet que aquests fòssils ja presentin un cervell segmentat, amb diferents regions dedicades a certes funcions, com ara un que innerva els ulls, és molt important". Recorda que parlem del cambrià, quan van aparèixer els primers animals multicel·lulars:

"Això indica que l'organització complexa d'un cervell a partir de xarxes de neurones es va fer molt ràpidament, en pocs milions d'anys. Això, en si mateix, també parla molt d'episodis de la història dels animals en què l'evolució va molt ràpida".