Reconstruções artísticas de Yunanozoans dos organismos Cambrian Chengjiang mostram esqueletos faríngeos semelhantes a cestas. Crédito: Dinghua Yang

A pesquisa revela yunnanozoans como os vertebrados-tronco mais antigos conhecidos.

As novas descobertas respondem a perguntas no registro fóssil.

A desconcertante lacuna no registro fóssil que explicaria a evolução de invertebrados em vertebrados há muito intriga os cientistas. Os vertebrados compartilham características únicas, como espinha dorsal e crânio, e incluem peixes, anfíbios, répteis, pássaros, mamíferos e humanos. Por outro lado, os invertebrados são animais que não possuem coluna vertebral.

O processo evolutivo que levou os invertebrados a se tornarem vertebrados – e como eram esses primeiros vertebrados – tem sido um mistério para os cientistas há séculos.

Uma equipe de cientistas realizou agora um estudo de yunnanozoans, criaturas extintas do início do período Cambriano (518 milhões de anos atrás), e descobriu evidências de que eles são os vertebrados mais antigos conhecidos. Os vertebrados-tronco são um termo que se refere aos vertebrados extintos, mas estão intimamente relacionados aos vertebrados vivos.

Os cientistas, do Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing, da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade de Nanjing, publicaram suas descobertas em 7 de julho de 2022 na revista. Ciências.

Haste vertebrado Yunanozoan. Crédito: Fangchen Zhao

Ao longo dos anos, enquanto os pesquisadores estudaram como os vertebrados evoluíram, o foco principal da pesquisa tem sido os arcos faríngeos. Essas são as estruturas que produzem partes da face e do pescoço, como músculos, ossos e tecido conjuntivo. Os cientistas levantaram a hipótese de que o arco faríngeo evoluiu de uma haste cartilaginosa desconexa nos ancestrais dos vertebrados, como os cordados, um parente próximo dos invertebrados dos vertebrados. No entanto, se tal anatomia realmente existia nos ancestrais antigos não era conhecido com certeza.

Em um esforço para entender melhor o papel do arco faríngeo em vertebrados antigos, a equipe de pesquisa estudou os fósseis dos moluscos gregos encontrados na província de Yunnan, na China. Durante anos, pesquisadores estudaram yananozoários, com conclusões variadas sobre como interpretar a anatomia da criatura. A afinidade dos yunnanozoários tem sido debatida por quase três décadas, com numerosos trabalhos de pesquisa publicados apoiando opiniões divergentes, incluindo quatro em temperar a natureza E a Ciências.

A equipe de pesquisa se propôs a examinar as amostras de fósseis de yunnanozoa recém-coletadas de maneiras anteriormente inexploradas e a realizar um estudo anatômico e de infraestrutura de alta resolução. As 127 amostras estudadas contêm resíduos de carbono bem preservados que permitiram à equipe realizar observações ultraestruturais e análises geoquímicas detalhadas.

A equipe aplicou microscopia de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e espectroscopia de raios-X de dispersão de energia para os espécimes fósseis. Seu estudo confirmou de várias maneiras que os yunnanozoários têm cartilagens celulares na faringe, uma característica considerada específica dos vertebrados. As descobertas da equipe apoiam que os yunnanozoários são vertebrados semelhantes a caule. Os resultados de seu estudo mostram que os gregos são os parentes mais antigos e primitivos dos vertebrados do grupo da coroa.

Durante o estudo, a equipe observou que todos os sete arcos faríngeos nos fósseis de Yonanozoan são semelhantes entre si. Todos os suportes têm ripas e cordas semelhantes a bambu. Todos os arcos adjacentes são conectados por hastes horizontais dorsais e ventrais que formam uma cesta. O esqueleto faríngeo em forma de cesta é uma característica encontrada hoje em peixes vivos e sem mandíbula, como lampreias e peixes-bruxa.

Existem dois tipos de esqueletos faríngeos – espécies semelhantes a cestas e espécies isoladas – no Cambriano e nos vertebrados vivos. Isso significa que a forma dos esqueletos faríngeos tem uma história evolutiva inicial muito mais complexa do que se pensava anteriormente, disse Tian Qingyi, primeiro autor do estudo, da Universidade de Nanjing e do Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing da Academia Chinesa de Ciências.

Sua pesquisa forneceu à equipe novos insights sobre as estruturas detalhadas dos arcos faríngeos. As novas observações anatômicas que a equipe fez em seu estudo apoiam a posição evolutiva dos ionozoários na parte mais básica da árvore da vida dos vertebrados.

Referência: “Estrutura básica revela esqueleto vertebrado ancestral em yunnanozoans” por Qingyi Tian, ​​​​Fangchen Zhao, Han Zeng, Maoyan Zhou e Baoyu Jiang, 7 de julho de 2022, disponível aqui. Ciências.
DOI: 10.1126 / science.abm2708

A equipe de pesquisa inclui Chengyi Tian da Universidade de Nanjing (NJU) e Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing, Academia Chinesa de Ciências (NIGPAS). Fangchen Zhao e Han Zeng do NIGPAS; Maoyan Zhu do NIGPAS e da Academia Chinesa de Ciências da Universidade; e Baoyu Jiang da NJU.

Esta pesquisa foi financiada pelo Programa de Pesquisa Prioritária Estratégica (B) da Academia Chinesa de Ciências e da Fundação Nacional de Ciências da China.