Algas fósiles tridimensionales de más de 541 millones de años revelan una ascendencia moderna del reino vegetal

Los paleontólogos han identificado un nuevo género y especie de alga llamada Protocodium sinense que es anterior al origen de las plantas terrestres y los animales modernos y proporciona una nueva perspectiva sobre la diversificación temprana del reino vegetal.

Descubierto en un sitio en China, este fósil de 541 millones de años es el primer y más antiguo alga verde de esta era que se conserva en tres dimensiones, lo que permite a los investigadores investigar su estructura interna e identificar el nuevo espécimen con una precisión sin precedentes. El estudio se publica hoy en Biología BMCabriendo una ventana a un mundo de acertijos evolutivos que los científicos apenas comienzan a desentrañar.

«Protocodium pertenece a un linaje conocido de algas verdes y tiene una arquitectura sorprendentemente moderna, lo que demuestra que estas algas ya estaban bien diversificadas antes del final del período de Ediacara», dice el coautor Cédric Aria, becario postdoctoral en el Departamento de Ecología y Evolución. Biología en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Toronto y con sede en el Museo Real de Ontario (ROM). «Su descubrimiento toca el origen de todo el reino vegetal y pone un nombre familiar a los organismos que precedieron a la explosión del Cámbrico hace más de quinientos millones de años, cuando surgieron los primeros ecosistemas modernos del mundo».

Los fósiles de Protocodium recién descubiertos fueron encontrados por un equipo dirigido por Hong Hua, profesor de geología, y que incluye a Shu Chai, investigador postdoctoral, ambos de la Universidad del Noroeste, Xi’an, China. Es parte de la biota Gaojiashan, el nombre dado a un grupo importante de fósiles excepcionalmente bien conservados, en la Formación Dengying en la provincia sureña de Shaanxi. En los últimos 20 años, esta formación geológica ha producido importantes especies fósiles que documentan el final del Período Ediacárico hace 541 millones de años.

Los organismos y sus partes que originalmente no absorben minerales, a diferencia de las conchas o los huesos, requieren condiciones excepcionales para su conservación. En este caso, los fósiles completos y sus finos detalles celulares se conservaron en tres dimensiones debido a la sustitución de la materia orgánica original por fosfato. Este modo de preservación permitió a los investigadores utilizar varias técnicas de microscopía electrónica y de rayos X para cortar virtualmente el fósil, revelar su estructura interna con precisión y finalmente identificarlo como un pariente cercano del alga Codium moderna, un tipo de alga marina.

Los fósiles de protocodios son pequeñas esferas de medio milímetro de ancho, como grandes granos de polen, recubiertas por multitud de cúpulas más pequeñas. Gracias al examen en 3D, los investigadores determinaron que la superficie abovedada formaba parte de una sola célula compleja que contiene hilos delgados llamados sifones. Esta morfología es típica de ciertas algas unicelulares modernas que contienen muchos núcleos.

El descubrimiento de Protocodium requeriría precaución al identificar fósiles genéricos esféricos de Ediacara, y puede implicar que organismos como Codium son, de hecho, mucho más antiguos y están muy extendidos. Los famosos embriones fósiles de Doushantuo, también de China y conservados en 3D, han estado en el centro de los debates sobre el origen profundo de ciertos grupos animales. Las etapas específicas de algunos de estos embriones similares a animales se asemejan al Protocodium unicelular en el exterior, pero el corte en 3D revela cómo se componen de muchas células. Por otro lado, también se conocen numerosos fósiles redondos 2D de algas inciertas u otra afinidad del Ediacárico y períodos más antiguos, pero con menos detalle.

«Sabemos que los fósiles de algas marinas tienen al menos mil millones de años», dice Chai, el primer autor del estudio. «Pero hasta ahora, la preservación bidimensional plana y granulada ha hecho que sea difícil reconocer más que estructuras morfológicas generales».

Las algas verdes son organismos fotosintéticos, lo que significa que convierten la luz y el dióxido de carbono en azúcares y oxígeno. Por lo tanto, probablemente fueron bases importantes de los primeros ecosistemas de la Tierra, y el estudio sugiere que las algas verdes ya se establecieron en las aguas poco profundas del mundo como recicladores de dióxido de carbono y productores de oxígeno antes de la explosión del Cámbrico.

Aparte de su tamaño más pequeño, Protocodium parece sorprendentemente idéntico al Codium moderno, un tipo de alga verde que se encuentra en muchos mares del mundo. Ciertos tipos de esta alga marina son notoriamente invasivos, como la frágil subespecie tomentosoides de Codium, denominada «dedos de hombre muerto» por su apariencia, y se propaga junto con los mariscos cultivados comercialmente. Desde una perspectiva evolutiva, las algas verdes como el antiguo Protocodium y las plantas terrestres comparten un ancestro común que se pensaba que tenía entre mil millones y mil millones y medio de años, pero ahora probablemente sea más antiguo: la asignación de Protocodium tan cerca de un grupo moderno. hace retroceder en el tiempo la historia de todo el reino vegetal.

«Es muy revelador que tal organismo haya permanecido prácticamente sin cambios durante al menos 540 millones de años», dice Aria. «Para el Ediacárico, la evolución lo había llevado hacia una zona de adaptación estable; se ha sentido cómodo allí desde entonces, y más que eso, bastante exitoso. Tanto es así, de hecho, que hoy en día Codium aprovecha el comercio mundial para superar fácilmente a otras especies de algas. .»