Un equipo de investigación internacional 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 uno de las aproximadamente 200 lentes de un ojo hiperfacetado abarca un grupo de seis ojos facetados compuestos, formando un ojo compuesto en sí mismo. Además de los ojos hiper-facetados, 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 procesa directamente la información de este ojo especial, y un nervio óptico que transporta información desde el ojo al cerebro. El artículo, «Un ojo hipercompuesto de 390 millones de años en trilobites facopidos del Devónico«, ha sido publicado en Scientific Reports.
Los trilobites son artrópodos que alguna vez habitaron los océanos del mundo y se extinguieron hace unos 251 millones de años. El descubrimiento se realizó cuando Schoenemann y sus compañeros de investigación examinaron imágenes de rayos X tomadas por el radiólogo y paleontólogo aficionado Wilhelm Stürmer en la década de 1970. Stürmer ya creía que los filamentos debajo de los ojos de los trilobites eran nervios o un sistema de guía de luz. Schoenemann también encontró marcas de Stürmer en las imágenes que designan las seis subfacetas. Sin embargo, los científicos de la época no creyeron en sus interpretaciones. Ahora, sin embargo, el reexamen de las imágenes y la verificación con tomografía computarizada moderna consiguieron confirmar sus conjeturas.
«Tenemos alrededor de 200 ojos compuestos (uno debajo de cada lente) en un mismo ojo [de estos trilobites]»
La mayoría de los trilobites tenían ojos compuestos similares a los que todavía se encuentran en los insectos en la actualidad: un gran número de facetas hexagonales forman el ojo. Por lo general, hay ocho fotorreceptores debajo de cada faceta. Comparable a la imagen de una pantalla de ordenador, que se construye a partir de píxeles individuales, una 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 trilobites Phacopinae, las lentes visibles externamente de los ojos compuestos son mucho más grandes, hasta 1 mm de diámetro e incluso más. Además, están más apartados. Hasta ahora, los científicos no habían podido explicar esto porque se desperdicia espacio donde se puede capturar luz. Dado que una pequeña taza se encuentra debajo de la lente, asumieron que en la parte inferior de la cápsula había una pequeña retina comparable a la de los humanos.
El análisis de la Dra. Schoenemann del archivo de rayos X de 40 años de Wilhelm Stürmer sugiere ahora una interpretación diferente: un ojo hipercompuesto. Cada facopido tenía dos ojos, uno a la izquierda y otro a la derecha. «Cada uno de estos ojos constaba de aproximadamente 200 lentes de hasta 1 mm de tamaño«, asegura Schoenemann. «Debajo de cada una de estas lentes, a su vez, se configuran al menos 6 facetas, cada una de las cuales juntas forman un pequeño ojo compuesto. Así que tenemos alrededor de 200 ojos compuestos (uno debajo de cada lente) en un mismo ojo«. Estas subfacetas están dispuestas en un anillo o en dos. «Debajo había un nido con forma de espuma que probablemente era una pequeña red neuronal para procesar las señales«, agrega la zoóloga. Los filamentos que Stürmer encontró, de hecho, resultaron ser nervios que van desde los ojos hasta el cerebro del trilobite. Un examen más detallado con tomografía computarizada moderna confirmó estas estructuras.
En tiempos de Wilhelm Stürmer se creía que en los fósiles sólo se podían ver huesos y dientes, las partes duras de los seres vivos, pero no las partes blandas
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, condujo de cantera en cantera en busca de fósiles de rayos X. Entre otras cosas, descubrió estructuras llamadas filamentos debajo de los ojos de los animales, que pensó que eran fósiles de tejidos blandos, especialmente nervios ópticos. «En ese momento, el consenso era que en los fósiles sólo se podían ver huesos y dientes, las partes duras de los seres vivos, pero no las partes blandas, como los intestinos o los nervios«, explica Schoenemann.
El heredero de Stürmer le dio a la zoóloga su archivo. Pero el paleontólogo aficionado no sólo había identificado correctamente el nervio óptico, señala Schoenemann: «En un negativo de rayos X, había una flecha en un bolígrafo rojo que apuntaba a la estructura de las seis facetas inferiores debajo de una lente principal. Esto probablemente indicaba que Stürmer ya había reconocido el ojo hipercompuesto«. En ese momento, sin embargo, los científicos asumieron que los nervios no se fosilizaron ni que las guías de luz existían 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 ‘hiper-ojo’ del trilobite puede haber sido una adaptación evolutiva a la vida en condiciones de poca luz, cree la Dra. Schoenemann. Con su aparato visual altamente complejo, puede haber sido mucho más sensible a la luz que un ojo de trilobite normal. «También es posible que los componentes individuales del ojo realizaran diferentes funciones, permitiendo, por ejemplo, la mejora del contraste o la percepción de diferentes colores«, comenta la bióloga. Hasta ahora, ese ojo sólo se ha encontrado en el suborden de trilobites Phacopinae: «Esto es único en el reino animal«, concluye. En el curso de la evolución, este sistema ocular no continuó, ya que los trilobites del suborden Phacopinae se extinguieron al final del período Devónico hace 360 millones de años.
Fuente: Scientific Reports.
