Un reptil momificado de 289 millones de años revela el origen de la respiración terrestre

Un descubrimiento paleontológico reciente ha proporcionado nuevas perspectivas sobre cómo los animales comenzaron a respirar en tierra. Un reptil excepcionalmente conservado, que vivió hace 289 millones de años, ha revelado el primer sistema de respiración basado en costillas, un avance crucial que permitió a los vertebrados prosperar fuera del agua.

El estudio, publicado en la revista Nature, se centró en el Captorhinus aguti, un pequeño reptil parecido a un lagarto que habitó en el periodo Pérmico temprano. A pesar de su tamaño reducido, el fósil no solo contiene huesos, sino que también preserva tejidos blandos tridimensionales, cartílago calcificado y restos de proteínas. Estas proteínas son casi 100 millones de años más antiguas que cualquier otra identificada previamente en fósiles.

"Captorhinus es un interesante critter que resulta crucial para entender la evolución temprana de los amniotes", afirmó Ethan Mooney, coautor del estudio y actual candidato a doctorado en el Departamento de Biología Orgánica y Evolutiva de Harvard. Durante el periodo en el que vivió, estos reptiles variaban en tamaño desde unos pocos centímetros hasta varios pies y fueron pioneros en la exploración de la vida terrestre.

Preservación Rara en Richards Spur

El fósil fue hallado en sistemas de cuevas cerca de Richards Spur, Oklahoma, un lugar conocido por su extraordinario registro de vida del Paleozoico tardío. Las condiciones ambientales únicas, como los hidrocarburos de filtración de aceite y el barro sin oxígeno, ayudaron a preservar no solo los huesos, sino también tejidos delicados como la piel y el cartílago.

Esto resultó en un fósil momificado tridimensional, congelado en su posición final con un brazo debajo de su cuerpo. Este nivel de conservación es extremadamente raro y ofrece una vista inusualmente detallada de la anatomía antigua.

Escaneos de Alta Tecnología Revelan Estructuras

Los investigadores utilizaron tomografía computarizada por neutrones (nCT) en una instalación especializada en Australia para examinar el fósil sin dañarlo. Los escaneos permitieron descubrir detalles finos ocultos dentro de la roca.

Durante el análisis, Mooney observó estructuras inesperadas. "Empecé a ver todas estas estructuras envueltas alrededor de los huesos; eran muy delgadas y texturizadas. Y, efectivamente, había una bonita envoltura de piel alrededor del torso de este animal. La piel escamosa tiene una maravillosa textura similar a un acordeón, con bandas concéntricas cubriendo gran parte del cuerpo desde el torso hasta el cuello", explicó.

Reconstruyendo el Primer Sistema de Respiración por Costillas

El estudio de tres especímenes de Captorhinus permitió a los investigadores reconstruir cómo este animal respiraba. Un fósil reveló un esternón cartilaginoso segmentado, junto con costillas esternales e intermedias, y conexiones que unían la caja torácica con la cintura escapular.

Por primera vez, los científicos pudieron observar claramente estas estructuras en un reptil temprano y reconstruir un sistema de respiración completo en un amniote primitivo. Esto proporcionó evidencia directa de la respiración por aspiración costal, donde los músculos entre las costillas expanden y comprimen la cavidad torácica para atraer aire a los pulmones.

Antes de que este sistema evolucionara, los anfibios dependían de un método diferente para respirar: lo hacían a través de la piel y empujaban aire hacia los pulmones usando movimientos de la boca y la garganta. Aunque este enfoque todavía funciona para muchos anfibios hoy en día, limita los niveles de actividad. La respiración basada en costillas permite un flujo de aire más profundo y eficiente, trayendo más oxígeno y eliminando dióxido de carbono de manera más efectiva.

"Proponemos que el sistema encontrado en Captorhinus representa la condición ancestral del tipo de respiración asistida por costillas presente en reptiles, aves y mamíferos actuales", dijo Robert R. Reisz, coautor del estudio.

Una Innovación Clave para la Vida en Tierra

El uso de los músculos de la caja torácica para la respiración fue un importante paso evolutivo, permitiendo a los amniotes primitivos llevar un estilo de vida más activo, lo que probablemente ayudó a su expansión y diversificación en ambientes terrestres.

"Fue un cambio radical que permitió a estos animales adoptar un estilo de vida mucho más activo", afirmó Mooney.

Esta innovación pudo haber jugado un papel crucial en el éxito de los reptiles y sus descendientes, estableciendo las bases para su dominio en los ecosistemas terrestres.

Proteínas Antiguas Desafían Límites Científicos

El hallazgo también incluyó un descubrimiento sorprendente. Usando espectroscopía infrarroja de sincrotrón, los investigadores detectaron trazas de proteínas originales preservadas dentro de los huesos, cartílagos y piel del fósil. Estas moléculas son las más antiguas de su tipo jamás identificadas, datando casi 100 millones de años antes que ejemplos anteriores encontrados en fósiles de dinosaurios.

"El hallazgo de los restos de proteínas es excepcional", dijo Mooney, "y amplía dramáticamente nuestra comprensión de lo que es posible en términos de preservación de tejidos blandos en el registro fósil".

Una Ventana a la Evolución Temprana

Los fósiles se encuentran actualmente en el Royal Ontario Museum en Toronto, donde permanecerán disponibles para futuros estudios. Mooney ha continuado su investigación en Harvard, enfocándose en los reptiles tempranos y su historia evolutiva.

Hallazgos como este proporcionan una imagen más clara de cómo los vertebrados primitivos se adaptaron a la vida en tierra y cómo innovaciones clave como la respiración eficiente ayudaron a dar forma al curso de la evolución.