El Escorpión Más Antiguo.

Recientemente, se publicó en un artículo científico bastante interesante: "A Silurian ancestral scorpion with fossilised internal anatomy illustrating a pathway to arachnid terrestrialisation", sobre la investigación de Wendruff A.J. acerca del descubrimiento de una nueva especie extinta de arácnido gracias al minucioso estudio de unos fósiles.

Fósiles encontrados en el archivo.

En realidad, estos fósiles fueron encontrados en 1980 cerca de Waukesha (Wisconsin), pero sin saber muy bien lo que eran, ni haberle dado la importancia que merecían, fueron archivados y guardados en el Museo de Geología de la Universidad de Wisconsin.

No fue hasta muchos años después, en 2016, cuando Andrew Wendruff (paleontólogo de la Universidad de Otterbein) y su equipo de investigación, comenzaron a revisar toda la colección, en la que abundaban fósiles de gusanos y artrópodos. Entonces, salieron a la luz, después de varias décadas en la oscuridad, estos fósiles de escorpión.

Aunque el registro fósil de los escorpiones es reducido, se ha conseguido demostrar que fueron de los primeros animales en convertirse plenamente terrestres, lo que se conoce como la salida de las aguas. El fósil del artículo destaca por su excepcional grado de conservación (pese a haber vivido en el Paleozoico), ya que parte de sus sistemas circulatorio, digestivo y respiratorio se conservan, y son casi idénticos a los de los escorpiones actuales, al igual que su morfología (alguna variación en el número de placas en el tórax).

Los tórax de escorpiones actuales se utilizaron para entender mejor la morfología interna de los fósiles.

Fotografía por Christian Wirkner y Andrew Wendruff.

Wendruff y su equipo plantean una hipótesis, en la que el escorpión vivía en el agua pero se adentraba eventualmente a la tierra para conseguir presas (otros arácnidos, milpies, insectos primitivos...) o a desovar. Además, por la antigüedad del fósil, actualmente se coloca como antecesor común de todas las especies de escorpiones, con el nombre de Prioscorpio venator.

Reconstrucción de Prisocorpio venator.

Personalmente, me parece de admirar la labor de estos científicos, que consiguen, de un pequeño fósil, obtener una gran cantidad de información y abrir un enorme abanico de nuevas posibilidades que cada vez nos aclara más la historia de la vida y la evolución.

Artículo: Wendruff, A.J. et al. 2020 "A Silurian ancestral scorpion with fossilised internal anatomy illustrating a pathway to arachnid terrestrialisation". Scientific Reports, 10:14. DOI: 10.1038/s41598-019-56010-z

The end.

Esta es mi última entrada del blog, lo que significa que también nos encontramos en la recta final de este curso, un momento en el que todos/as los/as estudiantes cundimos ante el pánico de los exámenes finales y del poco tiempo que nos queda, con preocupación por nuestros expedientes y por no tener que volver a repetir ninguna asignatura. Ahora, centrándome en lo que les quería contar, voy a hacer un breve recopilatorio de mi paso por el blog de Paleontología y Evolución, en el que como os habréis dado cuenta si habéis leído mis entradas, me he centrado en hablar sobre la evolución y descubrimiento de algunas de las especies del filo Arthropoda.

1ª entrada: Uno de los artrópodos con las patas más largas
Los opiliones, que son uno de los arácnidos con las patas más largas, han sido estudiados en ingeniería biomimética debido a la flexibilidad que presentan en las patas. También cabe destacar que su registro fósil es muy pobre debido a su bajo grado de fosilización, pero en yacimientos extraordinarios se han encontrado fósiles que presentaban tejidos blandos o estructuras tan finas y delicadas como las patas, bien conservados, lo que nos ha ayudado a tener una mejor visión de cómo eran estos animales en el pasado, además de habernos permitido su identificación.


2ª entrada: ¿Del mar a la tierra?
Debido a su similar morfología superficial, los escorpiones evolucionaron a partir de los euriptéridos, aunque no se ha podido llevar a cabo ningún estudio filogenético para poder confirmar que sea cierto. El hábitat de los primeros escorpiones es un tema polémico, ya que no se sabe muy bien cómo emergieron del mar, ya que en muchos fósiles clave no se ha podido determinar si el animal tenía vida terrestre o marina. A pesar de esto, se han encontrado fósiles con una especie de patas que les permitían emerger del agua temporalmente.


3ª entrada: Otra especie descubierta
En esta entrada os hablaba sobre el descubrimiento tanto de un género como de una nueva especie de libélulas en la isla de Mors, en Dinamarca. Esta especie se considera ya extinta, aunque otra emparentada con esta consiguió sobrevivir a la extinción masiva del Cretácico-Paleógeno. Las libélulas por otra parte, aumentaron su masa corporal en el Paleozoico debido a los cambios de oxígeno atmosféricos, aunque más tarde la fueron disminuyendo debido a la competencia con otros animales voladores.

Por último, he de decir que me hubiera gustado haber enfocado mis entradas hacia la parte genética de la paleobiología, es decir, la paleogenética, algo que al final no llevé a cabo para poder seguir la línea de los artrópodos. También me gustaría comentar que participar en el blog me ha servido para a parte de aprender información que desconocía sobre las entradas que he publicado, ganar agilidad a la hora de leer artículos científicos, seleccionarlos (pues es una tarea que conlleva mucho tiempo al tener que leerse muchos artículos para ver si contienen la información que deseamos) y plasmarlo ante un público. Finalmente, me gustaría reconocer que podría haber preparado las entradas mucho mejor si hubiera tenido menos trabajo en otras asignaturas y como consecuencia, más tiempo para poder dedicarle a este blog.

Sin más dilación me despido, ¡hasta la vista!

¿Del mar a la tierra?

En mi anterior publicación, Uno de los artrópodos con las patas más largas, hablaba sobre los Opiliones, por lo que en esta publicación me he decantado por investigar sobre otro artrópodo, también arácnido, el escorpión. Para ello, me he basado principalmente en el artículo "Exploring the evolution and terrestrialization of scorpions (Arachnida: Scorpiones) with rocks and clocks".

Escorpión clavándole el aguijón a su presa.

A partir de los fósiles encontrados, siendo el mayor número perteneciente a la era del Paleozoico que del Mesozoico y Cenozoico, se deduce que los escorpiones evolucionaron a partir de los euriptéridos, a pesar de que ha sido un debate muy controvertido, ya que aunque se aprecia una similitud superficial, no se ha podido llevar a cabo ningún estudio filogenético de estos caracteres para efectivamente comprobar el parentesco.

Los euriptéridos eran unos artrópodos que se extinguieron en el Paleozoico, en concreto, en el Silúrico (Lourenço, W. R. 2018) hace aproximadamente 450 millones de años. Tenían una vida marina o semiacuática, ya que en lugar de tener pulmones laminares como los escorpiones actuales, tenían branquias. Por ello se ha estudiado qué los ha llevado a emerger del agua, llegando incluso a habitar en ambientes terrestres hostiles como la tundra ártica y elevadas altitudes.

Eurypterus remipes del Silúrico de Nueva York; StaatlichesMuseum für Naturkunde Karlsruhe, Germany. 

Se sabe que los escorpiones llevaron a cabo la conquista del medio terrestre no a la misma vez que otros quelicerados terrestres, siendo sucesos independientes, ya que no se ha encontrado ningún rasgo homoplásico que haya sido causado por las mismas presiones de selección, de esta manera emborronando las señales filogenéticas. Sin embargo, no está muy claro cómo salieron del agua, ya que los fósiles de los escorpiones son muy problemáticos debido a las sistemáticamente tenues interpretaciones que se le han otorgado y debido a la falta de consenso con respecto a su paleobiología, especialmente en si las especies clave fueron acuáticas o terrestres, ya que no se ha podido determinar con certeza si los animales tenían una vida acuática o fueron transportados en los marginales lugares deposicionales marinos donde han sido encontrados.

Por otro lado, también se discute si la conquista del medio terrestre de los arácnidos fue única, debido a que los tetrapulmonados y escorpiones son los únicos arácnidos que poseen pulmones laminares. Sin embargo, estudios moleculares independientes que han utilizado diferentes fuentes de datos afirman que los escorpiones es un grupo hermano de los tetrapulmonados.

Consenso general de la filogenia de los quelicerados

En uno de los fósiles más antiguos de escorpiones encontrados hasta la fecha un yacimiento del Silúrico medio en Ontario, Canadá, perteneciente a la especie Eramoscorpius brucensis (Waddington, J., Rudkin, D. M & Dunlop, J. A. 2015), una característica interesante de mencionar es que poseían una especie de patas que les conferían la posibilidad de emerger del agua temporalmente para poder realizar la muda, logrando defenderse de los depredadores y poder llevar a cabo la acción tranquilos. A pesar de esto, el conocimiento sobre el hábitat de los primeros escorpiones sigue siendo polémico, y como he mencionado anteriormente, las previas suposiciones de que la mayoría de los taxones del Paleozoico medio fueran marinos han sido cuestionadas.

Eramoscorpius brucensis

Bibliografía:

Howard, R. J., Edgecombe, G. D., Legg, D.A. et al. 2019. Exploring the evolution and terrestrialization of scorpions (Arachnida: Scorpiones) with rocks and clocks. Organisms Diversity & Evolution, vol 19, pp 71-86. 

Lourenço, W. R. 2018. The evolution and distribution of noxious species of scorpions (Arachnida: Scorpiones). Journal of Venomous Animals and Toxins including Tropical Diseases. 24:1

Waddington, J., Rudkin, D. M & Dunlop, J. A. 2015. Anew mid-Silurian aquatic scorpion-one step closer to land?. Biology Letters, 11(1): 20140815.

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Un bosque un tanto encantador, sin gnomos a su alrededor

Con rumbo NE y un adiós nos despedimos de Madrid y viajamos al distrito alemán del este de Chemnitz, Chemnitz-Hilbersdorf con el objetivo de adentrarnos en el bosque petrificado de Chemnitz. Pero no es un bosque cualquiera, es un bosque que quedó fosilizado por el sucesivo depósito de cenizas y flujos volcánicos que ocurrieron a finales del Sakmariense, Pérmico –haciendo cuentas y aunque cueste de imaginar, aproximadamente 290 millones de años–. Apenas se conservan bosques tan antiguos como éste en la actualidad.

Figura 1. Bosque petrificado de Chemnitz expuesto
en el centro cultural Kulturkaufhaus Tietz.

Artículo: Ludwig Luthardt, Ronny Rößler & Joerg W. Schneider (2016). Palaeoclimatic and site-specific conditions in the early Permian fossil forest of Chemnitz—Sedimentological, geochemical and palaeobotanical evidence. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018215005775)

SU HISTORIA EN TIEMPOS ANTRÓPICOS

Este bosque no es un descubrimiento de ahora, ya se conocía en el siglo XVIII debido a las actividades de explotación de minerales preciosos. Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX cuando hubo un interés creciente en la paleobotánica (Barthel, 1976; Cotta, 1832; Rößler, 2000, 2006; Sterzel, 1904).

Entre 2008 y 2011 se realizaron campañas de excavación en Chemnitz-Hilbersdorf por el Museo Natural de Chemnitz, tiempo suficiente para obtener una visión más amplia del tanatocenosis local, la reconstrucción del hábitat y el descubrimiento de 53 árboles petrificados fijados aún al sustrato original, junto con una gran diversidad de ramas y tallos. En un único horizonte del suelo se encontraron hojas y moldes junto con once restos de artrópodos, reptiles y anfibios (Dunlop & Rößler, 2013; Feng et al., 2014; Rößler et al., 2012b).

Al mismo tiempo en 2009  se inició otra campaña de excavación en Chemnitz-Sonnenberg, distrito que comparte frontera con el de Chemnitz-Hilbersdorf (Rößler & Merbitz, 2009). Los investigadores Ludwig Luthardt, Ronny Rößler, Joerg W. Schneider pretenden proseguir durante los próximos años, con la excavación, con el fin de conocer el ecosistema del bosque petrificado, en cuanto a la diversidad de plantas y animales, su distribución espacial, las variaciones de las características ambientales en un área más amplia y las diferencias tafonómicas en correlación con las distancias al volcán.

UN AMOR INTERCONTINENTAL

Cojamos el coche DeLorean DMC-12 del científico Doc para retroceder unos 300 millones de años. Nos encontramos a finales del Carbonífero donde las diversas masas de tierra continentales estaban bastante juntas a medida que el supercontinente Pangea empezaba a tomar forma. 

Figura 2. Representación del contexto paleogeográfico 
de finales del Carbonífero.

A finales del Pérmico Gondwana y Siberia quedan soldadas a Laurasia (formada por los continentes Laurentia y Báltica), formando Pangea. El nivel del mar desciende por lo que la masa continental queda emergida. Se comunica el Pacífico con el antiguo Mediterráneo o Thethys, dando lugar al océano Panthalasa. Las aguas de este océano circulaban más libremente que en la actualidad, lo que daba como resultado temperaturas del agua más similares.

Figura 3. Representación del contexto paleogeográfico del Pérmico
 y localización del Mar de Zechstein.

.

LA GEOLOGÍA DE CHEMNITZ

Figura 4. Características geológicas
de la zona de estudio.

El bosque petrificado se ubica en el este de la Cuenca Pérmica temprana de Chemnitz. La cuenca está fortificada al norte por un Macizo de granulitas y al sur por los Montes Metalíferos –en alemán Erzgebirge –. La cuenca está rellena de estratos rojos continentales intercalados con piroclastos del Pérmico temprano (del Asseliense al Artinskiense) y de la mitad al final del Pérmico (del Capitaniense al Wuchiapingiense). Sobre éstos aparecen depósitos marinos y evaporitas de las transgresiones del Mar de Zechstein, así como depósitos del Triásico Inferior (Legler & Schneider, 2008; Schneider et al., 2012).

¿QUÉ PEQUEÑAS Y GRANDES SORPRESAS SE ENCONTRARON?

Figura 6. Ubicación aproximada de la caldera Zeisigwald en el NE de Chemnitz compuesta por el material piroclástico expulsado por el volcán Zeisigwald. El número dos indica el sitio de la excavación Hilbersdorf, mientras que el cinco el de Sonnenberg.

YACIMIENTO DE HILBERSDORF

La excavación abarca una superficie de 24 por 18 m hasta una profundidad de 6 m. Se encuentra a 500 m de la estructura llamada caldera. Se encontraron los siguientes fósiles:

• Sistemas de raíces de helechos con semillas medullosan (35%), cordaitaleans (30%), helechos arborescentes psaroniaceous (22%) y calamitaleans (13%). También se encontraron 53 tallos de árboles, de los cuales el 30% permanece sin identificar. Los 37 tallos identificados se encuentran de pie, en posición de crecimiento. (Rößler et al., 2012b).

Figura 7. Sistemas de raíces de la vegetación forestal hygrophilous. La arenisca de grano medio da el color rojo a la superficie del terreno. El color negro de los restos radiculares lo da el manganeso y los óxidos de hierro. (Escala: 20 mm).

Figura 8. Raíz silicificada de una
Medullosa stellata. (Escala: 0,1 m).

Figura 9. Madera muerta cordaitalean. 

(Escala: 0,2 m).

• Pequeños fragmentos de huesos fosilizados de tamaños inferiores a 10 mm y conservados en fluorapatito . Debido a su pequeño tamaño, la identificación para designar la especie de vertebrado resulta una misión imposible, a excepción de una clavícula de anfibio y una mandíbula con dientes diminutos pertenecientes a un reptil.

Figura 10. Fragmento de hueso conservado en fluorapatito con relictos de tejido esponjoso. 

(Escala: 0,5 mm).

• Artrópodos (Arthropleura, diplópodos), arácnidos uropygid y un arácnido trigonotárbido, aún no identificado (Dunlop & Rößler, 2013 y Rößler et al., 2012b).

Figura 11. Arácnido trigonotárbido. (Escala: 2 mm).

• Dos escorpiones completos y varios fragmentos, producto del proceso de la ecdisis, enterrados en sus madrigueras oríginales, a pocos centímetros por debajo de la superficie del paleosuelo. Estos hallazgos representan los primeros fósiles del cuerpo del escorpión completamente conservados desde el Pérmico.

Figura 12. Uno de los dos escorpiones encontrados en su madriguera. 

La zona de color rojiza señala el contorno de la madriguera. 

(Escala: 10 mm).

• Grandes gasteropodos terrestres encontrados a 0,4 m por debajo de la superficie del paleosuelo. Pertenecen al género Dendropupa (Rößler et al., 2012b) y paracen estar relacionados con D. walchiarum Fisher del Pérmico Inferior de Francia. También pueden ser comparados con el D. Zareczenyi Panow del Pérmico Inferior de Polonia (Stworzewicz et al., 2009) y D. Vestusta del Pensilvaniense Inferior de Nueva Escocia, Canadá (Falcon-Lang et al., 2004). Los gasterópodos se conservan normalmente como moldes de óxidos de manganeso o hierro, y raramente como conchas silicificadas. Se han encontrado en zonas próximas a las raíces y troncos de madera muerta, lo que parece indicar que pudieron establecer un tipo de interacción con estas partes de los árboles para alimentarse de microartrópodos, algas, hongos o bacterias.

Figura 13. (E) Gasterópodos silicificados (Barra de escala: 2 mm). 

(F) Masa de gasterópodos en un fragmento de madera muerta, 

conservado como moldes rellenos con óxidos de hierro.

(Escala: 20 mm ).

• Dejando lo mejor para el final, os presento uno de los más famosos fósiles, el más grande calamite documentado en el mundo hasta la fecha, Arthropitys bistriata, con una longitud de 15 m. (Feng et al., 2012 y Rößler et al., 2012a).

YACIMIENTO DE SONNENBERG
Se ubica a 1,5 km de la excavación de Hilbersdorf y a 2 km SO del centro de erupción estimado. Solamente se han encontrado restos muy fragmentados de brotes de hojas (aún no identificados) y un tronco petrificado con un diámetro de 0,60 m. Este tronco se encontró en posición horizontal enterrado en dirección NE-SW (Rößler & Merbitz, 2009) en un estrato de depósitos de flujos piroclásticos (L3) que parece correlacionarse con la unidad S3 en Hilbersdorf (Eulenberger et al., 1995).

Figura 14. (C) Sección litológica de la excavación Sonnenberg. 

(D) Sección litológica de la excavación Hilbersdorf.

LOS ANILLOS DE LA VIDA DE UN CALAMITE

   Se estudiaron las variaciones de densidad del tejido de dos especies de calamites: Arthropitys bistriata (Fig. 15) y Arthropitys sterzelii (Fig. 16). El primero pertenece a la excavación de Hilbersdorf, mientras que el segundo se encontró en una zona próxima a ella.

   Ambas muestras presentan anillos similares a los anillos falsos, que son aquellos que presentan zonas radiales difusas de células ligeramente pequeñas y de paredes gruesas (Creber & Chaloner, 1984).

         Figura 15. A. bistriata (A) Las variaciones de densidad del tejido viene representado por el cambio de colores: la repentina disminución de tamaño y la deformación de las celulas, seguida de una fase de recuperación con un crecimiento celular normal. (Escala: 50 mm). (B) Los intervalos entre los anillos son más anchos e irregulares en la zona central, mientras que en las partes más distales presentan intervalos más estrechos y más regulares. b- variaciones en la densidad del tejido irregular, c- el anillo se asocia a una lesión grave de la parte externa del tronco, d- tejido de callo en crecimiento a ambos lados de la cicatriz asociado con fisuras resultantes de una lesión externa, e- fisuras causadas por la contracción de la madera,  f- variaciones en la densidad del tejido regular interrumpida en su parte inferior por fisuras. 

Figura 16. A. sterzelii. Se observa una disminución del engrosamiento de la pared celular. 

(Escala: 50 mm). 

    Las variaciones de densidad de los tejidos pueden  ser el resultado de una serie de posibles eventos como heladas, sequías severas, defoliación, incendios, rayos, caída de cenizas volcánicas o inundaciones (Byers et al., 2014, Creber & Chaloner, 1984 y Schweingruber & col., 2011). Sin embargo, las inundaciones fueron descartadas de acuerdo con el registro fósil, lo mismo ocurrió con los incendios forestales, puesto que no se encontró carbón en el paleosuelo y, así sucesivamente con el resto de eventos, quedando dos posibles: las sequías severas y la caída de cenizas volcánicas. La primera porque la presencia de anillos falsos es frecuente en zonas tropicales y subtropicales, así como en las regiones áridas del desierto (Chapman, 1994, Creber & Chaloner, 1984 y Schweingruber et al., 2008), mientras que la segunda podría ser el presagio de la gran erupción del volcán Zeisigwald.

    Aún resulta difícil conocer si la causa de las variaciones de densidad de los tejidos de ambas especies se debe al mismo evento. Investigaciones futuras serán capaces de reconocer los acontecimientos climáticos de corta duración y su correlación con el modelo paleoclimático a partir de las variaciones de densidad del tejido (Roscher & Schneider, 2006).

      CONTEXTO PALEOCLIMÁTICO Y AMBIENTAL

   La información del paleosuelo del bosque de Chemnitz indica un hábitat húmedo, pero no puede ser designada de alta humedad porque las plantas leñosas registran oscilaciones sensibles al clima. La aparición de escorpiones conservados en sus madrigueras originales refuerza la idea de condiciones adecuadas para la vida en cuanto a la humedad del suelo, la aireación y los minerales disponibles en el sustrato.

    Sin embargo, el comportamiento de madriguera de gasterópodos terrestres nunca ha sido documentado en el registro fósil del Paleozoico. Podría interpretarse como una estrategia de supervivencia con el fin de evitar la desecación durante los períodos de sequía.

   

   Los  organismos  encontrados en  Chemnitz  (gasterópodos  terrestres, arácnidos, diversos vertebrados y artrópodos) reflejan un ecosistema relativamente joven con una pirámide trófica bien desarrollada.

    
CITAS BIBLIOGRÁFICAS

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