Una nueva especie de tortuga Baenidae de la Formación Lakota del Cretácico Temprano en Dakota del Sur

Y siguiendo con la temática de las tortugas, encontré este articulo en una revista online llamada Fossil Record, la cual no había consultado previamente pero que me ha gustado  mucho, ya que resume todo muy bien y es muy fácil de entender, espero les guste :)

Baenidae es un clado de tortugas Paracryptodira fósiles conocidas desde el Cretácico temprano hasta el Eoceno de América del Norte. Las cuencas del Cretácico tardío al Eoceno en todo el oeste de los Estados Unidos y Alberta (Canadá) han producido un rico material fósil de tortuga que indica que los baenidos fueron diversos durante este período de tiempo y solo se vieron poco afectados por el evento de extinción masiva del Cretácico-Terciario. Aunque se sabe poco sobre la evolución temprana del grupo, y esto se debe principalmente debido a la falta de fósiles.
En la actualidad, solo se conocen tres fósiles baénidos inequívocos del Cretácico temprano, los cuales son: Arundelemys dardeni , Trinitichelys hiatti,  y Protobaena wyomingensis 
Estudios revelan un amplio conjunto de restos fragmentarios que no parecen ser parte del Cretácico temprano, los cuales fueron encontrados en lugares como Nevada, Montana, Oklahoma y Utah. Estos, también pueden representar baenidas fósiles, pero son demasiado incompletas para permitir una identificación rigurosa.

En dicho articulo, los investigadores presentan nuevo material de una tortuga fósil de la Formación Lakota del Cretácico Temprano de Dakota del Sur, la cual identifican como una nueva especie de baenida, Lakotemys australodakotensis, y tiene como finalidad describir este nuevo material y sobre todo ubicarlo en un contexto filogenético.

Los especímenes descritos en el articulo fueron recolectados de dos localidades en la Formación Lakota, específicamente en el drenaje del río Cheyenne (Condado de Fall River, Dakota del Sur). En este sitio se encontró un parte parcial de un cráneo y un caparazón casi completo. Luego muy cerca se encontró un segundo caparazón casi completo que no pudo ser recolectado por problemas logísticos.

Figura 1.  Mapa que destaca la distribución de baenidas del Cretácico Temprano de América del Norte:  Arundelemys dardeni (MD) ,  Lakotemys australodakotensis (SD), Protobaena wyomingensis (MT)  Trinitichelys hiatti (TX).
Estados en gris, condados en negro.

Las formaciones de Lakota y Fall River componen el grupo Inyan Kara, esta es una de varias unidades de rocas resultantes de la acumulación de sedimentos marinos terrígenos a marginales en la cuenca del interior del Oeste al Este del cinturón orogénico cordillerano de América del Norte, durante el Cretácico temprano.

La Formación Lakota está compuesta principalmente de areniscas fluviales masivas que se intercalan con lutitas y calizas paludales y lacustres.

Lakotemys australodakotensis puede diagnosticarse como un representante de Paracryptodira, esto se debe a los estudios realizados en el cráneo de dicha especie, encontrando rasgos como posible ubicación del agujero posterius canalis carotici interni en la línea media a lo largo del contacto del base fenoide y pterigoideo. Entre los baenidos del Cretácico temprano nombrados, Lakotemys australodakotensis  se puede diferenciar por ejemplo de Protobaena wyomingensis y Trinitichelys hiatti al tener una V vertebral de forma irregular que no se solapa con la neural VIII y se diferencia de Arundelemys dardeni al tener un cráneo más ancho y superficies trituradoras. 


Todas estas comparaciones que se hacen se basan en términos anatómicos de los huesos y como pueden ver son bastantes complejos, por lo tanto lo importante de todo esto es como los investigadores pueden separar unas especies de otras gracias a estos detalles tan importantes que permiten ubicar la especie filogeneticamente.

Algo que me ha parecido interesante es que el nombre que le han asignado a la tortuga se basa en el lugar que la han encontrado. La palabra Lakotemys se deriva de la combinacion de Lakota, haciendo referencia a los pueblos indígenas Lakota y por supuesto la Formacion Lakota, portadora de fósiles, y luego emys proviene del griego y hace referencia a tortugas.
Y en relación con australodakotensis, hace alusión al estado Dakota del sur (dakotensis).

El cráneo encontrado esta parcialmente aplastado e incrustado por una gruesa capa de óxidos metálicos, en el articulo solo proporcionan imágenes de tomografías computarizadas en 3D. En la siguiente imagen se puede observar las seis vistas principales.

Figura 2. 
Imagen de tomografía computarizada en 3D de craneo de Lakotemys australodakotensis, encontrada en Dakota del Sur.
(a) dorsal, (b) ventral, (c) anterior, (d) posterior, (e) lateral derecho y (f) lateral izquierdo.
Abreviaturas: fr: frontal, pa: parietal, po: postorbital.

En lo que respecta a los huesos del caparazón, las conchas que encontraron, ambas están incompletas, pero los investigadores basandose en otros paracryptodires concluyen que una vez consistieron en un nucal, ocho neurales, dos suprapágicas, un pígal, ocho pares de costales y 11 pares de periféricos. 
Esto se puede apreciar de forma mas representativa en las imágenes.

Figura 3. Concha parcial de Lakotemys australodakotensis. (a) vista dorsal, (b) ventral. Las lineas discontinuas connotas las suturas observadas en tomografias computarizadas en 3D.
Abreviaturas: Ab: escudo abdominal; An: escudo anal; co: costal; Fe: escudo femoral; Hu: escudo humeral; hyo: hyoplastron; hip: hipoplastron; Ma: escudos marginales; mes: mesoplastrón; ne: neural; Pe: escudos pectorales; por: periférico; Pl: escudos pleurales; sp: suprapygal; Ve: escudo vertebral; xi:xiphiplastron.

Como se puede observar en la imagen anterior, se describen los huesos de forma detallada de la concha, ademas en el articulo profundizan mucho mas acerca de la posición de estos huesos, detalles de su morfología, hasta pequeños surcos y orificios que indican el paso de nervios y como siempre haciendo comparaciones con especies ya descritas que facilitan el estudio de la misma.

Pueden observar una imagen de la otra concha encontrada.

Figura 4. Concha parcial de Lakotemys australodakotensis. (a) vista dorsal, (b) ventral. Las lineas discontinuas connotas las suturas observadas en tomografias computarizadas en 3D.
Abreviaturas: Ab: escudo abdominal; co: costal; ent: entoplastrón; epi: epiplastrón; Ej: escudo extrangular; Fe: escudo femoral; Gu: escudo gular; Hu: escudo humeral; hyo: hyoplastron; hip: hipoplastron; IM: escudo inframarginal; Ma: escudos marginales; mes: mesoplastrón; ne: neural; nu: escudo nucal; Pe: escudos pectorales; por: periférico; Ve: escudo vertebral.

En conclusión el analisis filogenetico plantea la hipótesis de que el Cretácico temprano Lakotemys australodakotensis es la hermana inmediata del cretácico temprano tardío Trinitichelys hiatti en la base de Baenidae. El Protobaena wyomingensis del cretácico tardío es el siguiente representante más altamente anidado. Uno de las razones encontradas por la cual ubica a Lakotemys australodakotensis y Trinitichelys hiatti en la base de Baenidae, se sugiere por la presencia de un contacto prolongado en la línea media de los pterigoideos (esta es solo una de muchas otras comparativas realizadas). La relación de grupo hermano de Lakotemys australodakotensis y Trinitichelys hiatti no está respaldada por un personaje, sino que parece ser el resultado del uso de ponderación implícita.

Referencias bibliograficas:

Joyce, W. G., Rollot, Y., and Cifelli, R. L.: A new species of baenid turtle from the Early Cretaceous Lakota Formation of South Dakota, Foss. Rec., 23, 1–13, https://doi.org/10.5194/fr-23-1-2020, 2020.

Wikipedia. 2020. Geología: Paracryptodira . [web de Internet]. Disponible  en: < https://es.wikipedia.org/wiki/Paracryptodira> [con acceso el 22/04/2020]

Wikipedia. 2020. Geología: Lakota Formation. [web de Internet]. Disponible  en: <https://en.wikipedia.org/wiki/Lakota_Formation> [con acceso el 22/04/2020]

Wikipedia. 2020. Biología: Baenidae  [web de Internet]. Disponible  en: <https://en.wikipedia.org/wiki/Baenidae> [con acceso el 22/04/2020]

Género más antiguo en América

Las muestras recogidas de Ophthalmoplax en base en lutitas de la Formación Lodolitas de Aguacaliente dentro de los afloramientos del margen oriental de la Cordillera Oriental de Colombia representan el registro más antiguo del género en América. Su pequeño tamaño puede estar relacionada con un evento anóxico durante los fines de Campania en Colombia, y representan una nueva especie del género, nombrado O. andina nuevas especies.

Feldmann et al. (1999) informaron que Ophthalmoplax spinosus Feldmann, Villamil y Kauffman, 1999 de la Formación Turoniana San Rafael, cerca de Villa de Leyva, departamento de Boyacá; pero posteriormente, Vega et al. (2007) asignado a este espécimen como Cenomanocarcinus vanstraeleni Stenzel, 1945. Más tarde, Feldmann y Villamil (2002) describieron Ophthalmoplax triambonatus Feldmann y Villamil, 2002 de la Formación Puerto Romero, cerca de la ciudad del mismo nombre, al oeste del departamento de Boyacá; el Maastrichtiense tardío ahora se acepta para la Formación Puerto Romero, porque esta unidad se forma en la parte superior de la secuencia del Cretácico de la cuenca del Magdalena Medio. Vega et al. (2013) ilustra otro espécimen de Ophthalmoplax (del posible edad Maastrichtiense tardío) del departamento de Tolima. Según Vega et al. (2013), estos dos ejemplares, de tamaño relativamente grande, corresponden a Ophthalmoplax brasiliana (Maury, 1930), un taxón originalmente descrito se basado en muestras de gran tamaño de la última formación de Maastrichtiense, al este de Brasil. Vega et al. (2013) sugirieron que Ophthalmoplax es monoespecífico en América (O. brasiliana), con un rango estratigráfico en todo el Maastrichtiense y una distribución geográfica de Brasil a Carolina del Norte, con O. stephensoni Rathbun, 1935 y O. triambonatus como sinónimos de O. brasiliana. O. minimos Ossó-Morales, Artal y Vega, 2010 (Ossó-Morales et al., 2010) a partir de finales de Campania de Marruecos es la otra especie válida para el género.

Permafrost y frío: más importantes de lo que solemos pensar

Figura 1: Tundra, el bioma donde más aparece el permafrost.

Fuente: www.nationalgeographic.com

El permafrost es el suelo cuyos horizontes permanecen permanentemente congelados, aun con la llegada y transcurso del verano. El nombre es una fusión de las palabras “permanent” (permanente) y “frost” (escarcha) Solo está presente en lugares cuyo clima es lo suficientemente frío (tundra y taiga, además de algunas zonas de alta montaña). Debido a la distribución mundial de climas del Holoceno, la gran mayoría está en el Hemisferio Norte. En el Hemisferio Sur solo está presente en la Antártida, en islas subantárticas y en algunas zonas de América del Sur (Andes, Patagonia, región magallánica). El permafrost posee gran importancia para la ciencia, pues acumula una gran cantidad de carbono orgánico que sería liberado a la atmósfera si el Ártico continúa calentándose, lo que aceleraría el proceso actual de calentamiento global siguiendo bucles de realimentación positiva.

Figura 2: Cambios en la distribución del permafrost del Hemisferio Norte en el siglo XX y parte del XXI. Fuente: www.berkeleyearth.org

También tiene una importancia clave para la vida cotidiana de miles de personas en países como Rusia, Canadá o Estados Unidos (Alaska), pues muchos edificios y otras infraestructuras (carreteras, vías férreas, etc.) tienen sus cimientos fijados al permafrost. Si éste se funde, el suelo cederá al peso y las infraestructuras se derrumban tras fracturarse, como si el suelo fuese de mantequilla (algo similar ocurre con las arcillas expansivas).

 

Figura 3: Ferrocarril en Alaska deformado por fusión del permafrost.

De forma homóloga, un edificio en Siberia sufre los mismos efectos. 

Fuente: www.wunderground.com

Las otras grandes utilidades del permafrost son las paleontológicas, pues el suelo helado conserva restos orgánicos de todos los tamaños en excelentes condiciones: Dientes, huesos, pelo, polen, esporas, etc.

Bioapatito y colágeno en molares de bisonte

Un estudio de 2015 realizado en Alaska (A. Cherkinsky et al., 2015) dató unos molares de Bison sp. hallados en Alaska usando colágeno y bioapatito, un mineral que forma el esmalte de los dientes. Las dataciones arrojaron resultados de entre 17000 y 47000 años de antigüedad para el colágeno y de entre 16000 y 41000 años de antigüedad para el bioapatito. Esta diferencia se debe a que la relación ¹³C/¹⁴C ha variado más en unas partes que en otras de los molares, por estar el ¹⁴C más o menos expuesto al intercambio de materia con el permafrost.

 

Figura 4: Lugar de hallazgo de los molares estudiados.

 

Figura 5: Detalle de los molares.

Genomas criogenizados

De la fauna del Pleistoceno, los mamuts son de los animales más famosos, simbolizando la fauna de los periodos glaciales que terminaron hace 10000 años. Varios ejemplares de Mammuthus primigenius han sido encontrados congelados en el permafrost boreal. Gracias al hielo, se han podido obtener una información muy valiosa para paleontólogos de todo el mundo, al poder estudiar in situ todo tipo de tejidos (incluso sangre) de una especie extinta, de la que se podrá aprender mucho sobre su alimentación, reproducción, etología y extinción.

Se ha podido secuenciar parcialmente su genoma, según un estudio publicado en la revista Nature (Miller et al., 2008), donde un equipo de investigadores de diversas universidades de Estados Unidos y Rusia lograron secuenciar más de 3300 millones de bases usando pelo de Mammuthus primigenius conservado en el permafrost.

 

Figura 6: Clados filogenéticos comparando la antigüedad de las divergencias entre diferentes especies de elefántidos y homínidos.

Más sobre mamuts: Primates depredadores

Hoy en Europa el permafrost solo se puede hallar en zonas de alta montaña (Alpes, Urales, Cáucaso), Islandia y el norte de Escandinavia; pero no siempre ha sido así. Durante el Pleistoceno, varios periodos glaciares dejaron congelada a la mayoría de Europa, ampliando la superficie de permafrost.

Durante esta época, los mamuts poblaban las vastas llanuras de Europa, al sur del inlandsis que cubría todo el noroeste de Europa desde las Islas Británicas hasta los Urales pasando por Jutlandia. Hasta su extinción en el Holoceno, Mammuthus primigenius fue cazado por Homo neanderthalensis (nuestro pariente extinto más cercano) y Homo sapiens (nuestros ancestros).

La cueva de Spy (Bélgica), es uno de los yacimientos paleolíticos más importantes de Europa, pues allí se descubrieron en el siglo XIX los restos óseos de Homo neanderthalensis que permitieron identificarlo como una nueva especie de humanos, y no como personas con deformidades. En esta cueva también se pueden hallar numerosos restos óseos que no son humanos, entre ellos, de Mammuthus primigenius. Según un estudio (M. Germonpré, et al., 2014), los cazadores humanos fueron los responsables de que la mayoría de restos óseos de mamut estuviesen allí, aunque también es posible que algunas hienas (Crocuta crocuta) consumieran fragmentos de carne de mamut resguardándose en la cueva, a la luz de las dataciones (aproximadamente 43000 años de antigüedad) hechas a restos de ambos mamíferos.

Micropaleontología de diatomeas

No solo se encuentran restos orgánicos de tamaño mediano y grande en el permafrost. También se encuentran restos microscópicos, como diatomeas, protistas, etc. Estos restos, gracias a que han estado decenas de miles de años en el permafrost, están en un excelente estado de conservación, lo que proporciona a la micropaleontología un valioso material de estudio e investigación, para poder reconstruir los ambientes en los que estos microscópicos seres vivieron y murieron.

Por ejemplo, las diatomeas. Son protistas autótrofos que forman parte del fitoplancton. Poseen una enorme diversidad de géneros y especies, además de un esqueleto silíceo con complejos motivos simétricos. Son de gran importancia para la ciencia, pues su enorme diversificación permite estudiar y reconstruir ambientes actuales y pasados. Por ejemplo, en la Laguna Potrok Aike, un maar volcánico en la Patagonia Argentina de 770000 años de antigüedad (C. Recasens, et al., 2015).

El sur de América y la cordillera andina fueron profundamente modelados por los periodos fríos del Pleistoceno (especialmente en la Patagonia y la región magallánica), causando variaciones en la extensión del permafrost austral (que hoy día es muy escaso comparado con el existente en el Hemisferio Norte). Las diatomeas son un excelente indicador de cambios en el clima y en la hidrología de la zona.

Figura 7: Batimetría de la Laguna Potrok Aike.

Solo en los sedimentos lacustres de este maar (cuyas dimensiones aproximadas son 3 km de diámetro y 100 m de profundidad) se han encontrado más de 200 especies de diatomeas. La concentración de microfósiles no es uniforme a medida que se profundiza en el sedimento, lo que implica cambios en productividad y temperatura del maar. Los cambios en la abundancia de distintas especies de diatomeas permiten añadir una pieza más en el complejo rompecabezas del clima de la Tierra desde hace 50000 años hasta el Holoceno, pasando por los diversos periodos glaciales e interglaciales del Pleistoceno.

Paleoecología de turberas

Otro ejemplo muy bueno de conservación en permafrost de restos orgánicos microscópicos son las amebas testáceas (grupo polifilético de protistas con concha interna o testa) halladas en las turberas del Parque Nacional Abisko, un lugar de gran belleza al norte de Suecia, relativamente lejano a la ciudad minera de Kiruna. Por su latitud (200 km al norte del Círculo Polar Ártico) y su clima (boreal), Abisko reúne las condiciones adecuadas para la formación de permafrost no continuo (no está permenentemente helado, se descongela en el verano ártico).

 

Figura 8: Situación de Abisko en Suecia, junto con los lugares estudiados.

Un estudio realizado por investigadores de universidades del Reino Unido, Canadá y Dinamarca (G.T. Swindles et al., 2015), ha utilizado estas amebas para hacer reconstrucciones paleohidrológicas en las turberas de Abisko. Su distribución está controlada por la profundidad del nivel freático y la humedad del suelo. El estudio también ha hecho hincapié en la importancia del permafrost como reservorio de carbono, pues el rápido y alarmante calentamiento que el Ártico ha experimentado en los últimos siglos pone en peligro la existencia de estos ecosistemas, y aumenta el riesgo de que el permafrost se funda y de que los humedales boreales se conviertan en fuentes de emisión de CH₄ a la atmósfera, un gas con un efecto invernadero muy superior al ya conocido CO₂. La temperatura media en Abisko se ha incrementado en 2.3ºC en 100 años, lo que coincide con la tendencia de calentamiento que actualmente experimenta el Ártico, que se calienta a una velocidad muy superior a la media del planeta.

Figura 9: Turberas en Abisko.

Breve conclusión

El frío es un gran conservante para los restos orgánicos, tanto microscópicos como macroscópicos. El permafrost es un enorme congelador natural que aún guarda millones de fragmentos desconocidos de pelo, huesos, dientes, microfósiles, etc; que servirán para desentrañar y resolver los complejos puzzles de la vida actual, pasada y probablemente la futura; y la climatología, disciplinas que nos afectan de forma directa, pues los Homo sapiens solo somos una especie más de las millones que han sido descritas y que quedan por describir, tanto vivas como extintas. 

Referencias

A. Cherkinsky, et al., Preservation of collagen and bioapatite fractions extracted from bison teeth in permafrost conditions, Nucl. Instr. Meth. B (2015)

Miller, W. et al., Sequencing the nuclear genome of the extinct woolly mammoth. Nature (2008), http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7220/full/nature07446.html

M. Germonpré, et al., Possible evidence of mammoth hunting at the Neanderthal site of Spy (Belgium). Quaternary International (2014)

C. Recasens, et al., Diatoms as indicators of hydrological and climatic changes in Laguna Potrok Aike (Patagonia) since the Late Pleistocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2015)

G.T. Swindles et al., Evaluating the use of testate amoebae for palaeohydrological reconstruction in permafrost peatlands. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2015)

Véase también

www.wunderground.com

www.nationalgeographic.com

www.nature.com