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PALEONTOLOGÍA

Corazón de piedra

Un registro fósil inédito revela una trayectoria inesperada en la evolución del músculo cardíaco

Fósil de un pez de la especie Rhacolepis buccalis, hallado en Araripe: órganos internos en perfecto estado de preservación

Murilo de Carvalho/ lnbio Fósil de un pez de la especie Rhacolepis buccalis, hallado en Araripe: órganos internos en perfecto estado de preservaciónMurilo de Carvalho/ lnbio

La paleontología ahora dispone de un corazón. Un grupo de investigadores brasileños halló un órgano preservado en el fósil de un pez que vivió hace alrededor de 115 millones de años en una zona de lo que hoy es el nordeste del país. Ésta es la primera vez que se describe un corazón fosilizado en el mundo. Puesto que se halla en óptimo estado de conservación, el órgano petrificado del pez Rhacolepis buccalis revela una fase hasta ahora desconocida de la evolución del corazón. Mediante tomografías de altísima resolución, se pudieron realizar imágenes en 3D de todo el cuerpo del ejemplar ‒que medía unos 15 centímetros (cm) de longitud‒ y de sus órganos internos. Para el asombro de los investigadores, el corazón consta de cinco valvas, un tipo de válvulas que controlan el flujo sanguíneo hacia el resto del cuerpo, mientras que los peces actuales poseen tan sólo una. “Esto demuestra que los organismos no siempre se tornan más complejos a medida que evolucionan. En algunos casos, se tornan más sencillos”, explica el médico José Xavier Neto, investigador del Laboratorio Nacional de Biociencias (LNBio), en Campinas, y coordinador del grupo que estudió el corazón fosilizado.

El R. buccalis pertenece a la clase de los actinopterigios, o peces de aletas radiadas. Su corazón parece hallarse a medio camino de la evolución entre los miembros actuales de ese grupo, tales como el pez cebra (Danio rerio), que dispone de una válvula cardíaca, y los de otros que poco cambiaron en los últimos 390 millones de años, tales como los peces del género Polypterus, que poseen decenas de válvulas. “No sabemos en qué contexto se produjo esa simplificación, pero la misma suele producirse luego de lo que denominamos brote de complejidad”, dice Neto, quien publicó los resultados en el mes de abril, en el periódico eLife. Tampoco se sabe si esa pérdida de válvulas representó una ventaja evolutiva o si se produjo en forma aleatoria.

Fósil en 3D
El hallazgo y la descripción de un corazón fosilizado sólo fueron posibles gracias a la tecnología de luz sincrotrón, que en los últimos años viene contribuyendo en forma significativa con la paleontología. “Los tejidos blandos, como en el caso del corazón, es muy difícil que se preserven”, dice la paleontóloga Mírian Pacheco, de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) en Sorocaba, quien también se vale de la luz sincrotrón para el estudio  de fósiles de animales del período Ediacárico, en su mayoría, organismos con cuerpo blando que vivieron hace unos 540 millones de años y, difícilmente puedan hallarse intactos. Ya se habían hallado otros órganos de pez fosilizados, tales como cerebro, ovario, músculos, contenido intestinal, cordón umbilical y vejiga natatoria, pero nunca un corazón, según refieren los científicos.

062-063_Coração fóssil_243Luego de que lo convencieron de centrar su búsqueda en el R. buccalis, hace algunos años, Neto ingresó en el selecto grupo de científicos que describieron tejidos blandos fosilizados. En unas vacaciones en el sur del estado de Ceará, tierra natal de su familia, conversó con los geólogos Francisco Idalécio Freitas, coordinador ejecutivo del Geopark Araripe, y José Artur de Andrade, del Departamento Nacional de Producción Mineral, quienes le aconsejaron enfocar sus análisis en ese pez, bastante común en la cuenca de Araraipe, un área que abarca el interior de los estados de Ceará, Pernambuco y Piauí, conocida por contener fósiles del Cretácico muy bien preservados. Los fósiles de R. buccalis poseen la ventaja de que normalmente se encuentran en formato tridimensional, lo cual aumenta la probabilidad de que mantengan sus órganos internos preservados.

Neto comenzó a visitar la región por lo menos una vez al año y reunió 67 fósiles. En Campinas, los biólogos Laura Maldanis y Murilo de Carvalho acondicionaron las muestras y analizaron el material. El sincrotrón de segunda generación existente en el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón, vecino del LNBio en el Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM, por sus siglas en portugués), no tiene capacidad para elaborar imágenes de muestras grandes como son los fósiles de los peces, generalmente, de unos 15 cm de longitud por 5 cm de espesor. Por eso, hubo que enviar los fósiles al European Synchrotron Radiation Facility, en Grenoble, Francia, que dispone de un dispositivo de cuarta generación, capaz de generar haces de radiación más energéticos. “En las primeras tomografías no se pudieron observar las cavidades del corazón, pero la resolución era tan buena que fue posible visualizar, en el tracto intestinal de los peces, los camarones que habían comido”, recuerda Neto. Hasta que las dos muestras revelaron claramente no sólo el corazón, sino también detalles internos de ese órgano.

Semejante precisión fue posible porque la tomografía efectuada por el sincrotrón posee una resolución casi 100 veces mayor que la de los tomógrafos médicos. Mientras que los tomógrafos convencionales sólo logran distinguir puntos que se encuentran a 500 micrones de distancia uno de otro, en los aparatos de luz sincrotrón, esa distancia se reduce a seis micrones (cada micrón es una milésima de milímetro). El dispositivo realiza una secuencia de radiografías de la muestra en “tajadas”, obteniendo así, un retrato minucioso del “relieve” interno de ella. A continuación, un programa de computación toma esas lonjas y elabora una imagen en tres dimensiones. “El resultado es tan preciso que es casi como observar un corazón disecado”, comenta Neto. Otra de las ventajas radica en que la luz sincrotrón no destruye las muestras. “El mismo material, puede volver a analizarse teniendo en cuenta otros aspectos. El logro de ese equipo ubica a Brasil en un nivel de competitividad internacional en paleontología”, opina Pacheco, quien no forma parte del grupo de investigadores. Si se mantiene el cronograma actual, se espera disponer en 2018 del Sirius, una nueva fuente de luz sincrotrón en Campinas, similar a la francesa, que permitiría el análisis de los fósiles y otros materiales en el propio país.

Proyecto
Evolución molecular de regiones regulatorias de genes HOX asociados a la morfología de la aleta de peces, con especial énfasis en Chondrichthyes (n° 2012/05152-0); Modalidad Becas en Brasil – Posdoctorado; Investigador responsable Marcelo Rodrigues de Carvalho (USP); Becario Murilo de Carvalho; Inversión R$ 255.270

Artículo científico
MALDANIS, L. et. al. Heart fossilization is possible and informs the evolution of cardiac outflow tract in vertebrates. eLife. v. 5, e14698. 19 abr. 2016.

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