Cérebros fossilizados ‘incríveis’ que datam de 500 milhões de anos levam a repensar a evolução de insetos e aranhas

Um antigo predador de três olhos revela informações importantes sobre a evolução do plano corporal dos artrópodes.

Nova pesquisa é baseada em um esconderijo de fósseis contendo o cérebro e o sistema nervoso de um predador marinho de meio bilhão de anos do Burgess Shale chamado Stanley Karis Revelado pelo Royal Ontario Museum (ROM). Pertence a um ramo antigo e extinto da árvore evolutiva dos artrópodes chamado Radiodonta, Stanley Karis Está intimamente relacionado aos insetos e aranhas modernos. Essas descobertas lançam luz sobre o desenvolvimento do cérebro dos artrópodes, a visão e a estrutura da cabeça.

“Os detalhes são tão claros que é como se estivéssemos olhando para um animal que morreu ontem.”

– Joseph Moiseuk

Os resultados foram anunciados no artigo de pesquisa “Radiografias de três olhos com neuroanatomia fóssil informam a origem e segmentação da cabeça dos artrópodes”, publicado em 5 de julho de 2022 na revista Science. biologia atual.

Par de espécimes fósseis de Stanleycaris hirpex, espécime ROMIP 65674.1-2. Fonte da imagem: Jean-Bernard Caron, © Royal Ontario Museum

O que mais interessa aos cientistas é o que está dentro Stanley Karis‘ cabeça. Os restos do cérebro e dos nervos ainda estão preservados após 506 milhões de anos em 84 fósseis.

“Embora os cérebros fossilizados do período cambriano não sejam novos, esta descoberta se destaca pela incrível qualidade de preservação e pelo grande número de espécimes”, disse Joseph Moisiuk, principal autor da pesquisa e da Universidade de Toronto (U of T). Doutoranda em Ecologia e Biologia Evolutiva, no Royal Ontario Museum. “Podemos até fornecer detalhes finos, como os centros de processamento visual que atendem aos olhos grandes e traços de nervos que entram nos apêndices. Os detalhes são tão claros como se estivéssemos olhando para um animal que morreu ontem.”

Animação giratória de Stanleycaris hirpex, incluindo transparência para mostrar órgãos internos. Crédito: Animação de Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Novos fósseis revelam que o cérebro Stanley Karis Consistia em duas partes, o protocérebro, preso aos olhos, e o deutocérebro, preso às garras dianteiras.

“Concluímos que a cabeça e o cérebro de duas partes têm raízes profundas na linhagem dos artrópodes e que sua evolução provavelmente precedeu o cérebro de três seções que caracteriza todos os órgãos vivos neste filo animal diversificado”, acrescentou Moiseuk.

Nos artrópodes atuais, como os insetos, o cérebro consiste em protocérebro, deutocérebro e tritocérebro. Embora a diferença no clipe possa não parecer um divisor de águas, na verdade tem implicações científicas drásticas. Como cópias repetitivas de muitos membros de artrópodes podem ser encontradas em seus corpos segmentados, saber como as partes se alinham entre as diferentes espécies é fundamental para entender como essas estruturas variaram no grupo.

“Assim como a Pedra de Roseta, esses fósseis ajudam a vincular características em radiadores e outros artrópodes primitivos com suas contrapartes em grupos sobreviventes”.

Reconstrução de um par de hírpex de Stanleycaris; O indivíduo superior tem uma transparência externa aumentada para mostrar os órgãos internos. O sistema nervoso é mostrado em bege claro e o sistema digestivo em vermelho escuro. Crédito: Ilustração de Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Além de um par de olhos perseguidores, Stanley Karis Ele possui um grande olho central na frente de sua cabeça, uma característica não observada anteriormente em radiologia. Ter um terceiro olho enorme em Stanley Karis Foi inesperado. Isso confirma que esses animais pareciam mais exóticos do que pensávamos, mas também nos mostra que os primeiros artrópodes realmente evoluíram tão diversos sistemas visuais complexos quanto muitos de seus parentes modernos”, disse o Dr. Jean-Bernard Caron, Richard Ivey da ROM. Curador de Paleontologia de Invertebrados e orientador de doutorado de Moysiuk, Karon, que também é professor associado da U of T, acrescentou, em ecologia, evolução e ciências da terra.

Resumo do artigo, ilustrando a interpretação do sistema nervoso a partir dos fósseis de Stanley Karis e suas implicações para a compreensão do desenvolvimento do cérebro dos artrópodes. O cérebro é representado em vermelho e os cordões nervosos em roxo. Fonte da imagem: Jean-Bernard Caron © Royal Ontario Museum

No período Cambriano, os Radiodontes incluíam alguns dos maiores animais encontrados ao redor, com suas famosas “estranhas maravilhas” anomalocaris Atinge um comprimento de pelo menos um metro. com comprimento não superior a 20 cm, Stanley Karis Era pequeno para seu alcance, mas em uma época em que a maioria dos animais não era maior que um dedo humano, teria sido um predador impressionante. Stanley KarisSistemas sensoriais e nervosos bem desenvolvidos lhes permitiriam selecionar pequenas presas com eficiência no escuro.

Reconstrução do hírpex de Stanleycaris. Crédito da imagem: Arte de Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Com grandes olhos compostos, uma boca redonda de aparência maravilhosa forrada de dentes, garras dianteiras com um impressionante conjunto de espinhos e um corpo flexível dividido por uma série de abas nadando de cada lado, Stanley Karis Teria sido um pesadelo para qualquer pequeno habitante do fundo com o azar de cruzar seu caminho.

Sobre Burgess Shell

Para esta pesquisa, Moysiuk e Caron estudaram um conjunto inédito de 268 amostras de Stanley Karis. Os fósseis foram coletados principalmente nas décadas de 1980 e 1990 de camadas de rocha acima do famoso sítio Walcott Quarry no Burgess Shale no Parque Nacional de Yoho, British Columbia, Canadá, e fazem parte da extensa coleção de fósseis de Burgess Shale encontrados na ROM.

Os sítios fósseis de Burgess Shale estão localizados dentro dos Parques Nacionais Yoho e Kootenay e são administrados pela Parks Canada. A Parks Canada orgulha-se de trabalhar com os principais pesquisadores científicos para expandir o conhecimento e a compreensão desse período importante da história da Terra e compartilhar esses locais com o mundo por meio de passeios a pé premiados. O Burgess Shale foi designado Patrimônio Mundial da UNESCO em 1980 devido ao seu valor universal excepcional e agora faz parte do maior Patrimônio Mundial dos parques das Montanhas Rochosas canadenses.

fósseis Stanley Karis Pode ser visto pelo público na nova exposição de fósseis de Burgess Shale na Galeria Wellner Madge, Dawn of Life em ROM.

Referência: “Radiação triocular com neuroanatomia fossilizada fala da origem e segmentação da cabeça do artrópode” por Joseph Moisiuk e Jean-Bernard Caron, 8 de julho de 2022, biologia atual.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.06.027

O principal apoio financeiro para pesquisa veio do Conselho Nacional para Pesquisa Científica e de Engenharia do Canadá, por meio de um Vanier Canada Graduate Grant para Moysiuk e um Discovery Grant (nº 341944) para Caron.