Los animales marinos de hace 450 millones de años respiraban por las patas

Un nuevo estudio ha encontrado la primera evidencia de órganos respiratorios sofisticados en criaturas marinas de 450 millones de años. Contrariamente a lo que se pensaba, los trilobites respiraban en las patas, con estructuras como branquias colgando de sus muslos.

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Los trilobites eran un grupo de animales marinos con cabezas en forma de media luna que se asemejaban a los cangrejos herradura, y tuvieron un gran éxito en términos de evolución. Aunque ahora están extintos, sobrevivieron durante más de 250 millones de años, más que los dinosaurios.

Gracias a las nuevas tecnologías y a un conjunto extremadamente raro de fósiles, los científicos de Universidad de California Riverside (UCR) ahora pueden demostrar que los trilobites respiraron oxígeno y explicar cómo lo hicieron. Publicado en la revista Science Advances, estos hallazgos ayudan a armar el rompecabezas de la evolución animal temprana.

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“Hasta ahora, los científicos han comparado la rama superior de la pata del trilobite con la rama superior no respiratoria en los crustáceos, pero nuestro artículo muestra, por primera vez, que la rama superior funcionaba como branquias”, dijo en un comunicado Jin-Bo Hou, estudiante de doctorado en paleontología de la UCR que dirigió la investigación.

Entre los animales más antiguos de la tierra, este trabajo ayuda a ubicar los trilobites en el árbol evolutivo de manera más segura entre los artrópodos más viejos, un gran grupo de animales con exoesqueletos y crustáceos.

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La investigación fue posible, en parte, debido a especímenes fósiles inusualmente conservados. Se han descubierto más de 22.000 especies de trilobites, pero las partes blandas de los animales son visibles solo en unas dos docenas.

“Estos se conservaron en pirita, oro de los tontos, pero es más importante que el oro para nosotros, porque es clave para comprender estas estructuras antiguas”, dijo el profesor de geología de la UCR y coautor del artículo, Nigel Hughes.

Un escáner de TC pudo leer las diferencias de densidad entre la pirita y la roca circundante y ayudó a crear modelos tridimensionales de estas estructuras branquiales raramente vistas.

“Nos permitió ver el fósil sin tener que perforar y pulir mucho la roca que cubre el espécimen”, dijo la paleontóloga Melanie Hopkins, miembro del equipo de investigación del Museo Americano de Historia Natural.

“De esta manera podríamos obtener una vista que incluso sería difícil de ver con un microscopio: estructuras anatómicas de trilobites realmente pequeñas del orden de 10 a 30 micrones de ancho”, dijo. A modo de comparación, un cabello humano tiene aproximadamente 100 micrones de grosor.

Aunque estos especímenes se describieron por primera vez a fines del siglo XIX y otros han utilizado tomografías computarizadas para examinarlos, este es el primer estudio que utiliza la tecnología para examinar esta parte del animal.

Los investigadores pudieron ver cómo la sangre se habría filtrado a través de cámaras en estas delicadas estructuras, recogiendo oxígeno en su camino a medida que se movía. Se parecen mucho a las branquias de los artrópodos marinos modernos como cangrejos y langostas.

La comparación de los especímenes en pirita con otra especie de trilobites le dio al equipo detalles adicionales sobre cómo estaban dispuestos los filamentos entre sí y con respecto a las patas.

La mayoría de los trilobites hurgaban en el fondo del océano, utilizando púas en la parte inferior de las piernas para atrapar y triturar a sus presas. Por encima de esas partes, en la rama superior de las extremidades, estaban estas estructuras adicionales que algunos creían que estaban destinadas a ayudar a nadar o cavar.

“En el pasado, hubo cierto debate sobre el propósito de estas estructuras porque la parte superior de la pierna no es una buena ubicación para los aparatos respiratorios”, dijo Hopkins. “Uno pensaría que sería fácil que esos filamentos se obstruyeran con sedimento donde están. Es una pregunta abierta por qué desarrollaron la estructura en ese lugar de sus cuerpos”.

El laboratorio de Hughes utiliza fósiles para responder preguntas sobre cómo se desarrolló la vida en respuesta a los cambios en la atmósfera de la Tierra. Hace aproximadamente 540 millones de años, hubo una diversificación explosiva en la variedad y complejidad de los animales que viven en los océanos.

“Hemos sabido teóricamente que este cambio debe haber estado relacionado con un aumento de oxígeno, ya que estos animales requieren su presencia. Pero hemos tenido muy poca capacidad para medir eso”, dijo Hughes. “Lo que hace que hallazgos como estos sean aún más emocionantes”.

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