Cervelli fossilizzati “sorprendenti” risalenti a 500 milioni di anni fa richiedono un ripensamento dell’evoluzione di insetti e ragni

Un antico predatore con tre occhi rivela informazioni chiave sull’evoluzione del piano corporeo degli artropodi.

Una nuova ricerca si basa su un deposito di fossili contenente il cervello e il sistema nervoso di un predatore marino di mezzo miliardo di anni dal Burgess Shale chiamato Stanley Karis Inaugurato dal Royal Ontario Museum (ROM). Appartiene ad un antico ramo estinto dell’albero evolutivo degli artropodi chiamato Radiodonta, Stanley Karis È strettamente correlato agli insetti e ai ragni moderni. Questi risultati fanno luce sullo sviluppo del cervello degli artropodi, sulla visione e sulla struttura della testa.

“I dettagli sono così chiari che è come se stessimo guardando un animale morto ieri”.

– Giuseppe Moiseuk

I risultati sono stati annunciati nel documento di ricerca “Three-eye radiographs with fossil neuroanatomy inform arthropod head origin and segmentation”, pubblicato il 5 luglio 2022 sulla rivista Science. biologia attuale.

Coppia di esemplari fossili di Stanleycaris hirpex, esemplare ROMIP 65674.1-2. Fonte immagine: Jean-Bernard Caron, © Royal Ontario Museum

Ciò che interessa di più agli scienziati è ciò che c’è dentro Stanley Karis‘ testa. I resti del cervello e dei nervi sono ancora conservati dopo 506 milioni di anni in 84 fossili.

“Sebbene i cervelli fossilizzati del periodo Cambriano non siano nuovi, questa scoperta si distingue per la straordinaria qualità di conservazione e il gran numero di esemplari”, ha affermato Joseph Moisiuk, autore principale della ricerca e dell’Università di Toronto (U of T). Dottorando in Ecologia e Biologia Evoluzionistica, presso il Royal Ontario Museum. “Possiamo persino fornire dettagli fini come i centri di elaborazione visiva che servono i grandi occhi e le tracce di nervi che entrano nelle appendici. I dettagli sono così chiari come se stessimo guardando un animale morto ieri”.

Animazione giradischi di Stanleycaris hirpex, inclusa la trasparenza per mostrare gli organi interni. Credito: Animazione di Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Nuovi fossili rivelano che il cervello Stanley Karis Consisteva di due parti, il protocerebrum, attaccato agli occhi, e il deutocerebrum, attaccato agli artigli anteriori.

“Concludiamo che la testa e il cervello in due parti hanno radici profonde nel lignaggio degli artropodi e che la sua evoluzione probabilmente ha preceduto il cervello a tre sezioni che caratterizza tutti gli organi viventi in questo diverso phylum animale”, ha aggiunto Moiseuk.

Negli artropodi odierni come gli insetti, il cervello è costituito da protocerebrum, deutocerebrum e tritocerebrum. Anche se la differenza nella clip potrebbe non sembrare un punto di svolta, in realtà ha drastiche implicazioni scientifiche. Poiché copie ripetitive di molti membri di artropodi possono essere trovate nei loro corpi segmentati, sapere come le parti allineate tra specie diverse è la chiave per capire come queste strutture variassero all’interno del gruppo.

“Come la stele di Rosetta, questi fossili aiutano a collegare i tratti nei radiatori e altri primi artropodi con le loro controparti nei gruppi sopravvissuti”.

Ricostruzione di una coppia di Stanleycaris hirpex; L’individuo superiore ha una maggiore trasparenza esterna per mostrare gli organi interni. Il sistema nervoso è mostrato in beige chiaro e il sistema digerente in rosso scuro. Credito: Illustrazione di Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Più un paio di occhi da appostamento, Stanley Karis Possiede un grande occhio centrale nella parte anteriore della testa, una caratteristica non osservata in precedenza in radiologia. Avere un enorme terzo occhio dentro Stanley Karis Era inaspettato. Conferma che questi animali sembravano più esotici di quanto pensassimo, ma ci mostra anche che i primi artropodi in realtà si sono evoluti in sistemi visivi tanto diversi quanto molti dei loro parenti moderni”, ha affermato il dottor Jean-Bernard Caron, Richard Ivey di ROM. Curatore di Invertebrate Paleontology e supervisore del dottorato di ricerca di Moysiuk, Karon, che è anche professore associato alla U of T, ha aggiunto, in ecologia, evoluzione e scienze della terra.

Estratto del documento, che illustra l’interpretazione del sistema nervoso dai fossili di Stanley Karis e le sue implicazioni per la comprensione dello sviluppo cerebrale degli artropodi. Il cervello è rappresentato in rosso e le corde nervose in viola. Fonte immagine: Jean-Bernard Caron © Royal Ontario Museum

Nel periodo Cambriano, i Radiodonti includevano alcuni dei più grandi animali trovati in giro, con le loro famose “strane meraviglie” anomalocaris Raggiunge una lunghezza di almeno un metro. con una lunghezza non superiore a 20 cm, Stanley Karis Era piccolo per la sua portata, ma in un momento in cui la maggior parte degli animali non era più grande di un dito umano, sarebbe stato un predatore impressionante. Stanley KarisSistemi sensoriali e nervosi ben sviluppati avrebbero consentito loro di selezionare in modo efficiente piccole prede al buio.

Ricostruzione dello Stanleycaris hirpex. Credito immagine: Arte di Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Con grandi occhi composti, una bocca rotonda dall’aspetto meraviglioso bordata di denti, artigli anteriori con un’impressionante serie di spine e un corpo flessibile diviso da una serie di lembi che nuotano su entrambi i lati, Stanley Karis Sarebbe stata materia di incubi per qualsiasi piccolo abitante in fondo abbastanza sfortunato da incrociare la sua strada.

A proposito di Burgess Shell

Per questa ricerca, Moysiuk e Caron hanno studiato un insieme inedito di 268 campioni di Stanley Karis. I fossili sono stati raccolti principalmente negli anni ’80 e ’90 da strati di roccia sopra il famoso sito di Walcott Quarry nel Burgess Shale nello Yoho National Park, British Columbia, Canada, e fanno parte della vasta collezione di fossili di Burgess Shale trovati nel ROM.

I siti fossili di Burgess Shale si trovano all’interno dei parchi nazionali di Yoho e Kootenay e sono gestiti da Parks Canada. Parks Canada è orgoglioso di lavorare con i principali ricercatori scientifici per ampliare la conoscenza e la comprensione di questo periodo chiave della storia della Terra e per condividere questi siti con il mondo attraverso premiati tour a piedi. Il Burgess Shale è stato designato patrimonio mondiale dell’UNESCO nel 1980 per il suo eccezionale valore universale e ora fa parte del più grande patrimonio mondiale dei parchi delle Montagne Rocciose canadesi.

fossili Stanley Karis Può essere visto dal pubblico nel nuovo spettacolo sui fossili di Burgess Shale a Galleria Wellner Madge, L’alba della vita in ROM.

Riferimento: “La radiazione trioculare con neuroanatomia fossilizzata racconta l’origine e la segmentazione della testa degli artropodi” di Joseph Moisiuk e Jean-Bernard Caron, 8 luglio 2022, biologia attuale.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.06.027

Un importante sostegno al finanziamento della ricerca è venuto dal Consiglio nazionale per la ricerca scientifica e ingegneristica in Canada, attraverso una borsa di studio Vanier Canada Graduate Grant a Moysiuk e una borsa di studio Discovery (n. 341944) a Caron.