Los rayos X parecen revelar el hueso más antiguo del registro fósil

Hace más de 400 millones de años, un pez extraño, sin mandíbula, nadaba en los océanos del mundo. Este pez tenía un esqueleto flexible, un material extraño parecido a un hueso que no era como el hueso actual, que ha desafiado la categorización desde que su propietario original murió hace millones de años. El martes, un estudio en Ecología de la naturaleza y evolución. informes de que finalmente hemos descubierto lo que es. Es el ejemplo más antiguo de hueso en todo el registro fósil.

Los autores concluyen que el material esquelético que se ve en este pez antiguo, parte de un grupo llamado heterostracanos, se llama aspidina. Este material, explica el autor del estudio Joseph Keating, Ph.D., un paleobiólogo de la Universidad de Manchester, ha sido casi imposible de caracterizar porque no se parece a ninguno de los cuatro tipos de tejido: hueso, cartílago, dentina y esmalte. Que conforman los huesos y dientes actuales. Cuando los biólogos examinaron previamente los fósiles de aspidina bajo un microscopio, se quedaron perplejos al encontrar una estructura de ramificación entrecruzada.

Los tipos de hueso que conocemos hoy en día no se entrecruzan bajo un microscopio, por lo que ha sido difícil determinar si la aspidina era en realidad hueso. "Durante 160 años, los científicos se han preguntado si la aspidina es una etapa de transición en la evolución de los tejidos mineralizados", dice Keating. Pero las radiografías detalladas de los fósiles de heterostracanos de su equipo mostraron evidencia de que probablemente representaban una etapa muy importante de la evolución ósea: la primera.

Un componente importante del hueso es una "matriz orgánica" de proteínas como el colágeno, que se unen para formar un andamio al que se pueden unir los minerales, tornando el tejido esponjoso de otra manera. Fundamentalmente, en los huesos a los que estamos acostumbrados, esta matriz generalmente está estructurada en tubos que están lineal, que se cree que es necesario para que el hueso se mineralice.

Debido a la estructura aparentemente entrecruzada de aspidin, los investigadores concluyeron previamente que no podía tener esos componentes minerales de la matriz. En otras palabras, aunque se parecía mucho al hueso, probablemente no era, probablemente solo el antecesor evolutivo del hueso mineralizado.

Keating, sin embargo, decidió echar un vistazo más de cerca a Aspidin. Pasó más de 100 horas explorando los restos fósiles de los esqueletos de heterostracán, utilizando una técnica llamada tomografía sincrotrón, que utiliza un tipo de rayos X tan potente que requiere un acelerador de partículas para funcionar. Keating encontró su acelerador de partículas en el Instituto Paul Scherrer en Suiza, donde usó estas radiografías de alta calidad para construir un modelo tridimensional de estos esqueletos de aspidina.

Mirando más de cerca que nunca, Keating descubrió que el entrecruzamiento que había sido tan confuso en el pasado había desaparecido. "Encontré que estos tubos eran estrictamente lineales, sin ningún tipo de ramificación", escribió en una entrada de blog en Naturaleza. "Las imágenes de estudios anteriores parecen ser el resultado de un corte bidimensional a través de tubos enredados y superpuestos, dando la apariencia de ramificación".

El modelo 3D reveló que los tubos en realidad eran lineales pero aparecían apilados uno sobre otro en direcciones aleatorias aleatorias. Durante décadas, se dio cuenta, mientras los investigadores observaban los tubos en rayos X bidimensionales, parecían aplanarse, formando un patrón de ramificación que no era indicativo de su verdadera estructura. De manera crucial, señalan los autores, estos tubos albergan colágeno, la proteína del andamio que contribuye a la mineralización.

"Demostramos que los espacios exhiben una morfología lineal", escriben los autores. “En cambio, estos espacios representan haces intrínsecos de fibra de colágeno que forman un andamio sobre el cual se depositó el mineral. Aspidin es, por lo tanto, hueso dérmico acelular ".

Esta pequeña diferenciación tiene consecuencias asombrosas cuando se trata de descubrir cuándo evolucionaron por primera vez los esqueletos mineralizados, como los que se ven en los humanos. Simplemente demostrando que estos peces tenían esqueletos mineralizados, este equipo ha retrasado esa fecha hace unos millones de años:

"Estos hallazgos cambian nuestra opinión sobre la evolución del esqueleto", concluye Phil Donoghue, Ph.D., coautor y paleobiólogo de la Universidad de Bristol. "Demostramos que es, de hecho, un tipo de hueso, y que todos estos tejidos deben haber evolucionado millones de años antes".