Le macchie di inchiostro che si trovano nei fossili di creature simili a insetti di 500 milioni di anni possono essere un tessuto cerebrale simmetrico splendidamente conservato. La scoperta fossile può aiutare a porre fine a una accesa controversia scientifica: la questione se i cervelli possano essere fossilizzati.
Gli scienziati hanno scoperto questi segni chiazzati di fossili di artropodi alalcomenaeus cambricus, un animale che condivide il suo phylum con insetti, ragni e crostacei moderni. Gli animali vissero durante il periodo cambriano, che ebbe luogo tra circa 543 milioni e 490 milioni di anni fa, e sfoggiarono un duro esoscheletro che si fossilizzò bene. Ma i tessuti molli del cervello e dei nervi della creatura spesso decadevano e quindi scomparivano dai reperti fossili.
Ora, un nuovo studio, pubblicato l'11 dicembre sulla rivista Proceedings of the Royal Society B, descrive non uno ma due alalcomenaeus cambricus fossili completi di cervelli e tutte le loro guarnizioni.
"Ciò di cui ci occupiamo nei reperti fossili sono circostanze eccezionali. Questo non è comune - è super, super raro", ha detto il coautore Javier Ortega-Hernández, paleobiologo invertebrato dell'Università di Harvard e curatore del Museo comparato di Harvard Zoologia. In precedenza, i paleontologi ne avevano identificato solo un altro alalcomenaeus cambricus l'esemplare pensava di avere tessuto nervoso, ma la scoperta fu accolta con scetticismo. Con altri due esemplari in mano, gli scienziati possono ora essere certi che il tessuto nervoso possa in effetti essere fossilizzato e trovato in fossili di artropodi eccezionali della Cambria, ha affermato Ortega-Hernández.
Dibattito di lunga data
Oltre a Ortega-Hernández e al suo team, solo una manciata di ricercatori ha riferito di aver trovato tessuto nervoso fossilizzato negli artropodi del periodo cambriano. In un articolo del 2012, gli scienziati hanno descritto le prime prove di un cervello di artropodi fossilizzato, in una minuscola creatura chiamata Fuxianhuia protensa. Sebbene ampiamente trattato dai media, il rapporto ha attirato critici.
"Hanno detto: 'Spazzatura, molte sciocchezze'", ha detto Nicholas Strausfeld, professore di reggenza nel dipartimento di neuroscienze dell'Università dell'Arizona e coautore dello studio del 2012, così come molti altri su caratteristiche simili al cervello in artropodi. Alcuni paleontologi hanno sostenuto che, in base alla nostra comprensione di come gli animali decadono, gli esemplari macchiati che Strausfeld e gli altri scoperti non potevano contenere tessuto nervoso, ha detto Strausfeld. Alcuni hanno teorizzato che le macchie cerebrali devono essere o uno strano colpo di fortuna di fossilizzazione o letti fossili di batteri, noti come biofilm.
Ma ora, il nuovo studio di Ortega-Hernández e dei suoi colleghi serve come "una validazione davvero piacevole di lavori precedenti", ha detto Strausfeld a Live Science. "Ha messo a tacere molte obiezioni da parte delle persone."
Nel loro studio, Ortega-Hernández e i suoi coautori ne hanno scoperto uno nuovo alalcomenaeus cambricus fossile sepolto nello Utah in una regione di depressioni geologiche nota come il grande bacino americano. Gli autori hanno notato macchie simmetriche lungo la linea mediana della creatura che assomigliavano a strutture del sistema nervoso trovate in alcuni artropodi moderni, tra cui granchi a ferro di cavallo, ragni e scorpioni. "Il sistema nervoso e il tipo di intestino si incrociano, che è davvero funky ma comune negli artropodi al giorno d'oggi", ha detto Ortega-Hernández a Live Science.
Le macchie contenevano anche livelli rilevabili di carbonio, un elemento chiave nel tessuto nervoso. Le macchie scure si collegavano anche ai quattro occhi dell'animale, come ci si aspetterebbe per il tessuto del sistema nervoso. Avendo verificato tutti questi criteri, Ortega-Hernández ha affermato di poter riferire con sicurezza di trovare tessuto nervoso fossilizzato nel nuovo campione.
Ma per ricontrollare i loro risultati, gli autori hanno anche esaminato un secondo alalcomenaeus cambricus fossile del grande bacino americano. Originariamente scavato negli anni '90, il campione mostrava macchie e tracce di carbonio simili al nuovo fossile ritrovato. Inoltre, entrambi i fossili del Grande Bacino corrispondevano alle descrizioni di un altro esemplare trovato da Strausfeld in Cina. Tutti e tre i fossili sono stati trovati sepolti in depositi simili, indicando che un processo di conservazione unico ha permesso a tutta la loro materia cerebrale di fossilizzarsi, ha detto Ortega-Hernández.
Argomenti contrari
Sebbene Ortega-Hernández e i suoi colleghi abbiano controllato e ricontrollato il loro lavoro, gli autori "generalmente devono essere cauti nel dichiarare di aver trovato un vero cervello fossile", Jianni Liu, professore presso l'Istituto Early Life nel Dipartimento di Geologia presso La Northwest University di Xi'an, in Cina, ha detto a Live Science in una e-mail. Liu sostiene che le macchie di sangue che si vedono nei fossili cambriani potrebbero essere un "effetto leggermente casuale del processo di decadimento" piuttosto che residui della materia cerebrale.
In uno studio del 2018, Liu e i suoi colleghi hanno esaminato circa 800 esemplari fossilizzati e hanno scoperto che quasi il 10% conteneva macchie di inchiostro nella regione della testa. Gli autori hanno esaminato i precedenti studi sul decadimento degli animali e hanno scoperto che il tessuto nervoso tende a decadere rapidamente, ma i batteri intestinali possono attaccarsi e "produrre questi cosiddetti biofilm come radianti che assomigliano un po 'a parti di un sistema nervoso", ha scritto Liu.
Diversi paleontologi, tra cui Strausfeld, hanno sottolineato che Liu non ha esaminato i fossili che secondo quanto riferito contenevano tessuto cerebrale e che la mancanza di prove primarie segna un "grave difetto" nel suo studio. Inoltre, gli esemplari che Liu ha esaminato contenevano macchie asimmetriche anziché simmetriche, il che significa che non sarebbero state interpretate comunque come tessuto cerebrale, ha detto Strausfeld.
Inoltre, gli studi sulla decomposizione misurano spesso la rottura dei tessuti nell'acqua, mentre i fossili sepolti interagiscono con una moltitudine di sostanze chimiche trasportate nei sedimenti che li circondano, ha detto Ortega-Hernández. Ad esempio, alcuni studi suggeriscono che una combinazione di argilla e acqua avvii un processo di "abbronzatura chimica" che indurisce i tessuti molli del corpo, in modo simile a come particolari sostanze chimiche possono trasformare la pelle di mucca morbida in pelle, ha detto Ortega-Hernández.
È necessario un ulteriore lavoro per chiarire il ruolo dei sedimenti nella conservazione dei fossili, ma fin d'ora ampie prove suggeriscono che gli artropodi restano sottoposti a forti pressioni nel corso del tempo, si afferma Strausfeld. Il cervello e i nervi all'interno dell'animale si appiattiscono nel processo e, poiché il tessuto nervoso contiene molti grassi, le strutture respingono l'acqua e "hanno una certa resistenza contro il decadimento", ha detto.
Nonostante le prove a loro favore, Ortega-Hernández, Strausfeld e i loro colleghi potrebbero aver bisogno di scavare molto più frammenti di cervello artropodi per convincere gli oppositori che i cervelli antichi possono fossilizzare.
"Apprezziamo gli sforzi degli autori per giustificare i loro risultati come un vero tessuto nervoso, ma restiamo scettici mentre i dati provengono solo da due fossili", ha detto Liu. "I nuovi dati sono sempre ben accetti, ma come abbiamo notato in precedenza, saremmo più convinti se le caratteristiche anatomiche apparissero in una forma coerente su diversi campioni in modo indipendente."
