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Los microfósiles arrojan luz sobre el largo registro fósil de los euglenoides

Los microfósiles arrojan luz sobre el largo registro fósil de los euglenoides

Micrografías ligeras de quistes de euglin desde el Holoceno hasta el moderno lago Vouliagmeni en Grecia. El diámetro de las muestras oscila entre 20 y 30 μm. Obsérvese el patrón parecido a una huella digital que es una característica común de todas las formas fósiles. Crédito Andreas Kotsodendris, Universidad de Heidelberg

Escondidos en las sombras, los euglenoides son un grupo fascinante de protistas unicelulares que no son ni plantas ni animales.

Las plantas realizan la fotosíntesis y los animales comen. Los eugenoides hacen ambas cosas. Giran en espiral a lo largo de los fondos oscuros de piscinas poco profundas de agua dulce con sus largos flagelos, comiendo limo orgánico, mientras usan sus cloroplastos para convertir el dióxido de carbono y el agua junto con la luz en azúcares. Debido a este estado intermedio, los euglinoides se colocaron cerca de la base de la rama eucariota del árbol de la vida que incluye todas las plantas, hongos y animales. Sin embargo, aunque los euglenoides probablemente evolucionaron hace más de mil millones de años, han dejado sólo un registro fósil muy escaso.

En un nuevo estudio publicado en la revista Review of Palaeobotany and Palynology, un equipo de científicos holandeses, estadounidenses, británicos, alemanes y australianos ha arrojado nueva luz sobre un grupo de microfósiles “problemáticos” que han seguido siendo un misterio durante casi un siglo. Al comparar quistes fósiles microscópicos en sedimentos de estanques de 200 millones de años de antigüedad procedentes de especímenes excavados en Alemania y los Países Bajos con restos más jóvenes del Paleolítico mucho más temprano en lagos del Holoceno en Grecia y, finalmente, con protistas vivos en un estanque en Australia, los investigadores han Estableció una historia evolutiva. Su duración es de 400 millones de años para los euglenoides.

¿lo que hay en un nombre?

En 2012, Bas van de Schootbrugge, entonces en la Universidad Goethe en Frankfurt am Main, y Paul Strother del Boston College, mientras trabajaban en una variedad de microfósiles problemáticos en sedimentos de más allá de los límites del Triásico y Jurásico, se dieron cuenta de que los quistes circulares rayados estábamos viendo , en realidad podrían ser quistes euglenoides. “Teníamos a nuestra disposición este increíble material de núcleo de perforación que contenía muchos microfósiles desconocidos, incluidos algunos de los restos de mariposas más antiguos que publicamos en 2018”, dijo Bas van de Schotbrugge, ahora en la Universidad de Utrecht. Paul Strother continuó: “Algunos de los microfósiles que encontramos mostraron una sorprendente similitud con los quistes de Euglena, un organismo moderno descrito por colegas eslovacos. El problema es que sólo ha habido una publicación en el mundo que hace esta afirmación.

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Aún más preocupante es que después de una extensa revisión de la literatura, van de Schotbrugge y Strother se dieron cuenta de que el mismo tipo de microfósil había recibido muchos nombres diferentes. Los científicos que trabajan en cortes de tiempo del Cuaternario y el Holoceno han utilizado sacos concéntricos, una referencia a un posible saco de algas con lados concéntricos. Pero los investigadores del mesozoico utilizaron Pseudoschizaea, pensando originalmente que podría ser una espora de helecho. Incluso los fósiles más antiguos del Pérmico, Devónico, Silúrico y Ordovícico se conocían como Circulisporitas y Chomotriletes.

Mapa paleográfico reconstruido del límite Triásico-Jurásico. El apéndice del mapa muestra la ubicación de las cuatro muestras en Europa: (1) núcleo Chandela-1 (Alemania), (2) núcleo Winterswijk (Países Bajos), (3) núcleo Post (Francia), (4) núcleo Mingolsheim (Alemania) . El mapa ha sido modificado de Van de Schotbrugge et al. (2020) y Buss et al. (2023).

Microscopio electrónico de transmisión

Después de que los autores desmantelaran la confusión taxonómica, recopilando en el proceso cerca de 500 fuentes de literatura relacionadas con cualquiera de los cuatro taxones, se necesitaron técnicas microscópicas más avanzadas para establecer la ultraestructura de los quistes con la ayuda de la microscopía electrónica de transmisión (TEM). Esto requirió la selección, inclusión y sección cuidadosa de una sola muestra por parte del coautor Wilson Taylor de la Universidad de Wisconsin-Eau Claire. Dado que los especímenes encontrados en los núcleos del Triásico y Jurásico estaban en su mayoría dañados, el equipo recurrió al paleontólogo Andreas Kotsodendris de la Universidad de Heidelberg (Alemania), que tuvo acceso a núcleos del Holoceno y Plioceno que contenían especímenes abundantes y bien conservados.

“Encuentro regularmente estos quistes en muestras de núcleos perforadas en lagos, por ejemplo en el lago Vouliagmeni en Grecia que estudiamos aquí, pero su afinidad biológica nunca ha sido demostrada”, dijo Andreas Koutsodendris. “De hecho, estos quistes aparecen comúnmente en las muestras de los colegas”. “Nos sorprendió mucho la infraestructura de los quistes”, continuó Wilson-Taylor. “La estructura de la pared no se parece a nada conocido”. “Los quistes no son decoraciones, como en polen y esporas, pero son parte de la estructura de la pared”, dijo Wilson-Taylor. “La estructura en capas de las paredes también es claramente diferente de la de muchas otras algas verdes que viven en agua dulce”, continuó Taylor.

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Incertidumbre inquietante

Si bien el análisis TEM inicialmente añadió más misterio, los resultados son consistentes con un estudio publicado por otro grupo de colegas en 2021 que analizó la ultraestructura de Pseudoschizaea. Al menos se pudo demostrar que el Holoceno, el Plioceno concéntrico y el pseudojurásico son en realidad la misma cosa. Pero persistía una duda persistente: la ausencia de quistes producidos por euglinoides vivos. Wilson Taylor: “Nos pusimos en contacto con varios biólogos que trabajaban con euglinoides vivos, pero ninguno había podido producir euglenocistos en un laboratorio, lo que permitió extraerlos y analizarlos mediante TEM”.

Vida microscópica debajo

Entra Fabián Weston. Por casualidad, Strother y van de Schootbrugge tropezaron con un fascinante material de vídeo publicado en YouTube por el entusiasta de la microscopía Fabian Weston de Sydney, Australia. En 2020, Fabian Weston colocó una gota de agua extraída de un estanque cercano en Nueva Gales del Sur en un portaobjetos de microscopio y, utilizando su configuración avanzada en The Protist Lab, fotografió a Euglena moviéndose con gracia dentro y fuera de foco. Por razones que aún no se comprenden bien pero que podrían estar relacionadas con la deshidratación del agua debajo del capó, se ve que Euglena se agrupa y forma una pared gruesa con costillas en forma de saco que se encuentran en el registro fósil. “Sin darse cuenta, Fabián proporcionó pruebas clave. Puede que sea la única persona en el planeta que haya presenciado la descomposición de Euglena bajo un microscopio”, dijo Strother.

Importancia y próximos pasos

Basándose en todas las piezas disponibles del rompecabezas, los autores conectan los euglinoides de un estanque en Australia con quistes fósiles de más de 400 millones de años, creando un registro cronológico profundo de los euglinoides. “Esto abre la puerta a identificar ejemplos aún más antiguos, por ejemplo de registros precámbricos que se remontan a la raíz del árbol de la vida eucariota”, dijo Strother. “Ahora que sabemos qué organismos produjeron esos quistes, también podemos utilizarlos en explicaciones paleoecológicas. Su abundancia en torno a dos de los mayores eventos de extinción masiva de los últimos 600 millones de años es una señal clara de una gran agitación en los continentes asociada con un aumento lluvias bajo duras condiciones climáticas de invernadero.

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“Tal vez tenga que ver con su capacidad de descomposición”, concluyó Van de Schotbrugge. “Estos organismos han soportado y sobrevivido a todas las grandes extinciones del planeta. A diferencia de los organismos gigantes destruidos por volcanes y asteroides, estas pequeñas criaturas han sobrevivido a todo”. Para ampliar el alcance de su investigación, el equipo tiene intención de viajar a Australia en un futuro próximo para buscar quistes de Euglena conservados en los sedimentos de estanques y lagos de Nueva Gales del Sur.

Ejemplos estratigráficos de Chomotriletes sl 1. Chomotriletes sp. Elion Shell (Utica, Nueva York, EE.UU.); Ejemplar S14-2, Silúrico (Wenlock). 2. Pseudoschizaea sp., núcleo de Winterswijk (Países Bajos) WINT15–02; Muestra 15,5 MB, Rético superior (Triásico) 3. Pseudoschizaea sp. Corazón de la Estatua (Norte de Francia); Muestra BOUST_44_58 de la zona de Argiles de Levallois, Rético Superior (Triásico). 4. Esquizofrenia insípida sp. Núcleo Chandela-1 (norte de Alemania); Muestra SCH_338_00 de Contorta Schichten, Rético medio (Triásico). 5 Esquizofrenia insípida sp. Núcleo Chandela-1 (norte de Alemania); Muestra SCH_338_00 de Contorta Schichten, Rético medio (Triásico). 6. Esquizofrenia insípida sp. Núcleo Chandela-1 (norte de Alemania); Muestra SCH_335_50 de Contorta Schichten, Rético Medio (Triásico). 7. Esquizofrenia pseudosp. El corazón de Mingolsheim (sur de Alemania); Muestra MING41A de los yacimientos de Triletes, parte superior del Rético (Triásico). 8. Sobres concentrados sp. Del lago Vouliagmeni, Grecia. (Holoceno). 9. Sobres concentrados sp. Núcleo IODP U1478, Canal de Mozambique (Plioceno), que muestra costas incisas (círculo). 10. Sobres concentrados sp. Núcleo IODP U1478, Canal de Mozambique (Plioceno), que muestra la bifurcación costera (flecha). 11. Sobres concentrados sp. Núcleo IODP U1478, Canal de Mozambique (Plioceno).

Reconociendo un registro extendido de quistes de euglina: implicaciones para la extinción masiva del final del TriásicoRevisión de paleontología y paleontología (acceso abierto)

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