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Un equipo internacional de investigación ha encontrado un sistema ocular en trilobites del suborden Phacopina del Devónico (hace 390 millones de años) que es único en el reino animal: cada una de las cerca de 200 lentes de un ojo hiperfacetado abarca un grupo de seis faciales de ojo compuesto normales, formando un ojo compuesto en sí mismo. Además de los ojos hiperfacetados, los investigadores, dirigidos por la zoóloga Dra. Brigitte Schoenemann, del Instituto de Didáctica de la Biología de la Universidad de Colonia, identificaron una estructura que creen que es una red neuronal local que procesaba directamente la información de este ojo especial, y un nervio óptico que llevaba la información del ojo al cerebro. El artículo, se ha publicado en Scientific Reports.
Los trilobites son artrópodos que habitaron los océanos del mundo y se extinguieron hace unos 251 millones de años. El descubrimiento se produjo cuando Schoenemann y sus colegas examinaron las imágenes de rayos X tomadas por el radiólogo y paleontólogo aficionado Wilhelm Stürmer en la década de 1970. Stürmer ya creía que los filamentos bajo los ojos de los trilobites eran nervios, o un sistema de guía de la luz. Schoenemann también encontró marcas de Stürmer en las imágenes que designaban los seis subfactos. Sin embargo, los científicos de la época no creyeron en sus interpretaciones. Ahora, sin embargo, el reexamen de las imágenes y la verificación con la moderna tomografía computarizada lograron confirmar sus conjeturas.
La mayoría de los trilobites tenían ojos compuestos similares a los que aún hoy se encuentran en los insectos: un gran número de facetas hexagonales forman el ojo. Bajo cada faceta suele haber ocho fotorreceptores. Al igual que la imagen de una pantalla de ordenador, que se construye a partir de píxeles individuales, la imagen se construye a partir de las facetas individuales. En las libélulas, hay hasta diez mil facetas individuales. Para producir una imagen coherente, las facetas deben estar muy juntas y conectadas por neuronas.
Sin embargo, en el suborden de los trilobites Phacopinae, las lentes externamente visibles de los ojos compuestos son mucho más grandes, de hasta 1 mm de diámetro y más. Además, están más separadas. Hasta ahora, los científicos no habían podido explicar esto porque se desperdicia espacio donde se podría captar la luz. Como debajo del cristalino hay una pequeña copa, suponían que en el fondo de la cápsula había una pequeña retina comparable a la de los humanos.
El análisis del Dr. Schoenemann del archivo de rayos X de Wilhelm Stürmer, de 40 años de antigüedad, sugiere ahora una interpretación diferente: un ojo hipercompuesto. Cada facópido tenía dos ojos, uno a la izquierda y otro a la derecha. "Cada uno de estos ojos estaba formado por unas 200 lentes de hasta 1 mm de tamaño", dijo Schoenemann. "Debajo de cada una de estas lentes, a su vez, se disponen al menos 6 facetas, cada una de las cuales forma de nuevo un pequeño ojo compuesto. Así que tenemos unos 200 ojos compuestos (uno bajo cada lente) en un ojo". Estas subfacetas están dispuestas en un anillo o en dos anillos. "Debajo había un nido de espuma que probablemente era una pequeña red neuronal para procesar las señales", añadió el zoólogo. Los filamentos que Stürmer encontró resultaron ser nervios que iban desde los ojos hasta el cerebro del trilobite. Un examen posterior con la moderna tomografía computarizada confirmó estas estructuras.
Wilhelm Stürmer era el jefe del departamento de rayos X de Siemens y un ávido paleontólogo. Con un autobús VW equipado como estación de rayos X, iba de cantera en cantera para radiografiar fósiles. Entre otras cosas, descubrió unas estructuras llamadas filamentos bajo los ojos de los animales, que pensó que eran fósiles de tejidos blandos, especialmente nervios ópticos. "En aquella época, el consenso era que en los fósiles sólo se veían los huesos y los dientes, las partes duras de los seres vivos, pero no las partes blandas, como los intestinos o los nervios", explicó Schoenemann. El heredero de Stürmer entregó al zoólogo su archivo. Pero el paleontólogo aficionado no sólo había identificado correctamente el nervio óptico, señala: "En un negativo de radiografía había una flecha en bolígrafo rojo que señalaba la estructura de las seis facetas inferiores bajo una lente principal. Esto probablemente indicaba que Stürmer ya había reconocido el ojo hipercompuesto". Sin embargo, en aquella época los científicos suponían que los nervios no se fosilizaban, ni que existían guías de luz en el sistema óptico natural. Las fibras ópticas no se descubrieron hasta la década de 1980 en los ojos compuestos de un cangrejo de aguas profundas.
El "hiperojo" del trilobite puede haber sido una adaptación evolutiva a la vida en condiciones de poca luz, cree Schoenemann. Con su aparato visual altamente complejo, puede haber sido mucho más sensible a la luz que un ojo normal de trilobites. "También es posible que los componentes individuales del ojo realizaran funciones diferentes, permitiendo, por ejemplo, el aumento del contraste o la percepción de diferentes colores", dijo el biólogo. Hasta ahora, este tipo de ojo sólo se ha encontrado en el suborden de los trilobites Phacopinae: "Esto es único en el reino animal", concluyó. En el curso de la evolución, este sistema ocular no tuvo continuidad, ya que los trilobites del suborden Phacopinae se extinguieron a finales del periodo Devónico hace 360 millones de años.
Fuentes, créditos y referencias:
B. Schoenemann et al, A 390 million-year-old hyper-compound eye in Devonian phacopid trilobites, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-98740-z
Imagen: Phacops geesops, un trilobite de la era Devónica. Los ojos del animal están formados por 200 lentes individuales cada uno, que abarcan seis pequeñas facetas, que vuelven a formar un ojo cada una. Crédito: Dra. Brigitte Schoenemann