Un pez de 319 millones de años conserva el cerebro fosilizado más antiguo de un vertebrado

El fósil del cráneo de ‘Coccocephalus wildi’ está prestado a la Universidad de Michigan por el Museo de Manchester (Reino Unido). Se recuperó del techo de la mina de carbón Mountain Fourfoot, en Lancashire, y se describió científicamente por primera vez en 1925. Se encontró en una capa de esteatita adyacente a una veta de carbón en la mina.

Aunque solo se recuperó su cráneo, los científicos creen que ese pez habría medido entre 15 y 20 centímetros de largo. A juzgar por la forma de su mandíbula y sus dientes, probablemente era un carnívoro. Cuando murió, probablemente fue enterrado rápidamente en sedimentos con poco oxígeno presente. Dichos entornos pueden retrasar la descomposición de las partes blandas del cuerpo.

Así lo explica un equipo de investigadores de las universidades de Birmingham (Reino Unido) y de Michigan y de Chicago (Estados Unidos) en un estudio publicado este miércoles en la revista ‘Nature’.

El cráneo escaneado por tomografía computarizada, donde se usan rayos X para revelar las características internas, muestra que contiene un cerebro y nervios craneales de cerca de 2,5 centímetros de largo.

Los investigadores creen que ese descubrimiento abre una ventana a la anatomía neural y la evolución temprana de un grupo importante de peces vivos en la actualidad: los peces con aletas radiadas.

Además, arroja una nueva luz sobre la preservación de partes blandas en fósiles de animales con columna vertebral. La mayoría de los fósiles de animales en las colecciones de los museos se formaron a partir de partes duras del cuerpo, como huesos, dientes y conchas.

“Este hallazgo inesperado de un cerebro de vertebrado conservado en tres dimensiones nos brinda una visión sorprendente de la anatomía neuronal de los peces con aletas radiadas. Nos dice un patrón de evolución cerebral más complicado que el sugerido por las especies vivas por sí solas, lo que nos permite definir mejor cómo y cuándo evolucionaron los peces óseos actuales”, indica Sam Giles, de la Universidad de Birmingham.

ALETAS RADIADAS

El cerebro escaneado por tomografía computarizada analizado pertenece a ‘Coccocephalus wildi’, un pez primitivo con aletas radiadas del tamaño de un besugo que nadaba en un estuario y probablemente se alimentaba de pequeños crustáceos, insectos acuáticos y cefalópodos, un grupo que hoy incluye calamares, pulpos y sepias. Los peces con aletas radiadas tienen espinas dorsales y aletas sostenidas por varillas óseas llamadas rayas.

“Las comparaciones con los peces vivos mostraron que el cerebro de ‘Coccocephalus’ es más similar a los cerebros de los esturiones y los peces espátula, que a menudo se denominan peces 'primitivos' porque se separaron de todos los demás peces vivos con aletas radiadas hace más de 300 millones de años", subraya Giles.

Los tejidos blandos como el cerebro normalmente se descomponen rápidamente y muy rara vez se fosilizan. Pero cuando este pez murió, los tejidos blandos de su cerebro y nervios craneales fueron reemplazados durante el proceso de fosilización por un denso mineral que conservó su estructura tridimensional con exquisito detalle.

"Una conclusión importante es que este tipo de partes blandas se pueden conservar y es posible que se conserven en fósiles que hemos tenido durante mucho tiempo; este es un fósil que es conocido desde hace más de 100 años”, apunta Matt Friedman, de la Universidad de Michigan.

Rodrigo Figueroa, también de la Universidad de Michigan, recalca: "Este fósil pequeño y superficialmente poco impresionante no solo nos muestra el ejemplo más antiguo de un cerebro vertebrado fosilizado, sino que también muestra que mucho de lo que pensábamos sobre la evolución del cerebro a partir de seres vivos solo necesitará reelaborarse”.

HALLAZGO INESPERADO

Los científicos no estaban buscando un cerebro cuando examinaron el fósil del cráneo por primera vez, pero descubrieron un objeto distinto e inusual dentro del cráneo. Ese objeto misterioso mostraba varias características que se encuentran en los cerebros de los vertebrados: era bilateralmente simétrico, contenía espacios huecos de apariencia similar a los ventrículos y tenía múltiples filamentos que se extendían hacia las aberturas en la caja cerebral, de apariencia similar a los nervios craneales, que viajan a través de dichos canales en especies vivas.

Significativamente, el cerebro de ‘Coccocephalus’ se pliega hacia adentro, a diferencia de todos los peces vivos con aletas radiadas, en los que se pliega hacia afuera.

Aunque rara vez se ha encontrado tejido cerebral conservado en fósiles de vertebrados, los científicos han tenido más éxito con los invertebrados.

Por ejemplo, en 2021 se informó del cerebro intacto de un cangrejo herradura de 310 millones de años, y escaneos de insectos revestidos de ámbar han revelado cerebros y otros órganos. Incluso hay evidencia de cerebros y otras partes del sistema nervioso registradas en especímenes aplanados de más de 500 millones de años.

Existen unas 30.000 especies de peces con aletas radiadas, que representan cerca de la mitad de todas las especies de animales con columna vertebral. La otra mitad se divide entre vertebrados terrestres (aves, mamíferos, reptiles y anfibios) y grupos de peces menos diversos, como peces sin mandíbula y peces cartilaginosos.