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The mysterious Ediacaran fauna

During many years, it has been considered that the origin of metazoans (i.e. multicellular animals) took place in the Cambrian period (541-484 My ago) after the Cambrian Explosion. However, several scientists, including Darwin, already suspected that the true origin of metazoans must be even older.

Did metazoans exist in the ancient and understudied Precambrian supereon? We invite you to know the Ediacaran fauna, a paleontological puzzle and a clue link in the evolutive history of animals.

The mysterious Ediacaran fauna

Before start talking about the Ediacaran period and its odd fauna, we must set it into a geological time context.

Our planet Earth formed around 4600 My Ago. The span between Earth’s formation and the moment in time 543 My ago is known as Precambrian supereon, the first and largest period of history of Earth, as well as the less studied and comprehended. It is suggested that the first life forms appeared 3800-3500 My ago, not very after the beginning of the Precambrian.

The end of the Precambrian supereon lead to the beginning of the Phanerozoic eon, whose first geological period, the Cambrian, has been traditionally considered to set the origin of all phyla of metazoans (multicellular animals). All animal phyla were already represented shortly after the beginning of this period; that is, it took place a great diversification of living beings on a global scale in a short span, an evolutive radiation event. This massive evolutive event was named as Cambrian Explosion.

Geological time scale: end of the Precambrian supereon and beginning of the Phanerozoic eon (specifically, the Paleozoic era). The Ediacaran and the Cambrian are highlighted in red. Source: The Geological Society of America.

The idea of the Cambrian period as the cradle of most of animal groups was deduced from the study of fossil records and their age. However, is it true that the origin of every animal phyla took place entirely during this period? Some scientists, as the selfsame Darwin, suspected that the first metazoan lineages could have appeared even earlier.

Precambrian fossils

The Precambrian was an instable period at a geological level: tectonic movements, vulcanism… put many troubles in the preservation of any biological rest. On the other hand, the succession of several global glaciations during this supereon (‘Snowball Earth’), the last of which took place 650 My ago, put even more difficulties into the progression of life on Earth.

No wonder, so, that the Cambrian, a more stable period from both a geologic and climatic point of view, was long considered the origin of metazoans, since the geological instability during the Precambrian presumably made it impossible to preserve any fossil record. That is, supposedly there were not “clues” about the existence of metazoans before the Cambrian Explosion.

However, something happened. At the end of the 19th century, a Scottish scientist discovered what was later considered as the first Precambrian fossil ever known: Aspidella terranovica, a disk-shaped fossil of uncertain affinity. But as it was found in Precambrian strata, it was considered an artifact.

Aspidella fossils (also known as Cyclomedusa, currently a synonym). Its shape reminds of that of a jellyfish. Source: Verisimilus (CC 3.0) on Wikipedia.

This discovery was followed by others throughout the world, in which fossils from the Precambrian were also found (e. g., Namibia and Australia), but the strong belief that multicellular animals appeared during the Cambrian or even later eclipsed the true origin of these fossil records for many years. It was not until the 20th century and after the discovery of a second iconic fossil in Charnwood Forest (England), Charnia masoni, that the Precambrian origin of metazoans was not really considered, this fossil being the first to be recognized as Precambrian. So, Aspidella terranovica, Charnia and the rest of Precambrian fossil records would be, at last, connected.

Charnia masoni holotype. Despite its frond-like appearance, it is not considered a plant or an alga since the nature of the fossil beds where specimens have been found implies that it originally lived in deep water, well below the photic zone where photosynthesis can occur. Source: Smith609 (CC 2.5) on Wikipedia.

The Ediacaran period

At last, Precambrian fossil have been found all over the world. Most of them have been found in strata date from 575-541 My ago, marking the end of the Precambrian and the beginning of the Phanerozoic.

Nowadays, representatives of the Ediacaran fauna occur at 40 localities worldwide, with 4 particularly good localities:

  • Southeastern Newfoundland (Canada)
  • The Flinders Ranges (South of Australia)
  • White Sea region (Russia)
  • Namibia

In 1960, the term ‘Ediacaran’ was proposed to name the geological span which the Ediacaran fauna is date from. The term comes from the Ediacara Hills in Australia, where one of the most important Precambrian fossil sites is found. This name competed with others, but in 2004, the International Union of Geological Sciences stablished the Ediacaran as the period that started 635 My ago (after the Marinoan glaciation) and that ended 542 My ago (with the discover of the earliest widespread complex trace fossil).

The Ediacaran fauna

Once the Precambrian was finally accepted as the origin of metazoans, and assuming that complex animals appeared during a hypothetical explosion of diversity just after the great Precambrian glaciations and some million years before the Cambrian (Avalon Explosion), some questions were raised:

How did the Ediacaran fauna look like?

Most of fossil records of the Ediacaran fauna consist of macroscopic, morphologically diverse (mainly radial or circular shapes) and generally soft-bodied organisms, without hard elements that could last until our days. This can be deduced from the shape and typology of the fossils, since most of them are simply marks or trails they left after dying, preserved in a manner that is, in many cases, unique to the Ediacaran fauna.

Tribrachidium fossil. It is, in fact, a negative impression, that is, the trail that the animal left after dying. It is suggested that it could be an organism with triradial symmetry very close to nowadays Lophophorata. Source: Aleksey Nagovitsyn (CC 3.0) on Wikipedia.

Besides, they were probably sessile, aquatic, with feather-like structures and filter feeders. However, several researchers consider that a few of them could be free-living animals with a bilateral symmetry (that is, with an anteroposterior axis that splits the body into two symmetric halves), one of the most successful body plans after the Cambrian Explosion.

Dickinsonia costata fossil. According to its shape, it was probably a bilateral animal (with a ‘head’ and an ‘anus’), and for a long time it was suggested that it was related to some kind of flat worm, some of which could be up to 1 meter long. In 2018, cholesterol molecules found in Dickinsonia fossils confirmed that it was an animal. Source: Verisimilus (CC 3.0) on Wikipedia.

With which current groups do they relate?

The fact is we still do not know. Most of them have shapes that reminds of some basal metazoans (like sponges and cnidarians) and a few, to annelids and arthropods. However, these are artificial relationships, as phylogenetic relationships between the Ediacaran fauna and the current fauna are still a mystery. Even some fossils cannot be related to any nowadays phyla, so they are considered as a part of an extinct Precambrian lineage.

However, not everything is lost. Similarities between some Ediacaran fossils and current metazoans shed some light on how animals could have evolved, and which was their origin.

Why Ediacaran fossils are not found beyond the Ediacaran period?

The fact is they are found in strata that date from after the Ediacaran period. Posterior studies demonstrated that some Ediacaran organisms were located in Cambrian strata together with fossils that resulted from the Cambrian Explosion, so it would be possible some representatives of the Ediacaran fauna gave place to certain current groups of animals. However, it is true that Ediacaran fauna representatives are found in a smaller proportion in Cambrian strata than other Cambrian organisms, and many living forms had already disappeared.

There exist some hypotheses that explain why most of the Ediacaran fauna did not survived beyond the Cambrian, for example:

  • Changes in atmospheric oxygen levels.
  • Competence with the Cambrian fauna, which probably had better adapted bodies or more successful body plans.
  • Changes in the sea level.

Are the Ediacaran organisms the true origin of metazoans?

Although this has been the general belief after their discovery, the truth is that even older metazoans have been recently found.

As we have explained above, most representatives of the Ediacaran fauna date from 575-541 My ago. Well, evidence of ancient sponges (Porifera) from 600 My ago has been found. The most recent discovery was that of Otavia antiqua in 2012 in Namibia, a sponge date from 760 My ago; that is, it is dated from before some of the great Precambrian glaciations.

Otavia antiqua. Source: National Geographic.

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Do you believe there are even older metazoan fossils out to be discovered? Leave your comments!

Main image by Ryan Somma, from the Smithsonian National Museum of Natural History (CC 2.0).

Anuncis

La misteriosa fauna del Ediacárico

Durante mucho tiempo, se consideró que el origen de los metazoos (animales pluricelulares) tuvo lugar en el Cámbrico (541-484 MA atrás) tras el suceso evolutivo conocido como la Explosión Cámbrica. Sin embargo, algunos científicos como Darwin ya sospechaban que dicho origen debía ser mucho anterior.

¿Existían metazoos en el antiguo y poco conocido Precámbrico? Te invitamos a conocer la fauna del Ediacárico, un rompecabezas paleontológico y un eslabón clave en la evolución de los animales.

La misteriosa fauna del Ediacárico

Antes de empezar a hablar del Ediacárico y su misteriosa fauna, debemos aclarar un poco el contexto histórico geológico que lo delimita.

Se estima que la Tierra se formó hace, aproximadamente, 4600 MA. El lapso comprendido entre la formación de nuestro planeta y el momento histórico situado hace 542 MA recibe el nombre de supereón Precámbrico, la primera y más larga etapa de la historia terrestre, así como la menos estudiada y comprendida. Se estima que las primeras formas simples de vida aparecieron hace 3800-3500 MA, no muchos millones de años después del inicio del Precámbrico.

La finalización de dicho supereón dio paso al eón Fanerozoico, cuyo primer periodo geológico, el Cámbrico, ha sido tradicionalmente conocido por marcar el origen de los filos de metazoos (animales pluricelulares) que conocemos hoy en día. De hecho, todos los linajes animales ya estarían representados poco después del inicio de este período; es decir, tuvo lugar una diversificación de la vida, proceso conocido como radiación evolutiva, de gran magnitud y a escala global en un corto periodo de tiempo. Dicho acontecimiento fue bautizado con el nombre de Explosión Cámbrica.

Escala geológica: final del Precámbrico e inicio del Fanerozoico (concretamente, la era Paleozoica). Se marcan el Ediacárico y el Cámbrico. Fuente: The Geological Society of America.

La idea del Cámbrico como la cuna de la mayoría de filos animales se dedujo, como no podía ser de otra manera, del estudio de los registros fósiles y de su datación. Sin embargo, ¿es cierto que el origen de dichos filos tuvo lugar íntegramente en este periodo? Algunos científicos, incluido el mismísimo Darwin, sospechaban que los primeros linajes de metazoos podrían haber aparecido mucho antes.

Fósiles del Precámbrico

El Precámbrico fue una etapa convulsa en lo que a términos geológicos se refiere: movimientos tectónicos, vulcanismo… hacían difícil la preservación de cualquier resto biológico. Por otro lado, la sucesión de diversas glaciaciones globales durante este supereón (‘Snowball Earth’), la última de las cuales dentro de este supereón tuvo lugar hace aproximadamente 650 MA, lo pondría aún más difícil para el avance de la vida.

No es de extrañar, pues, que el Cámbrico, un período geológicamente y climáticamente más estable, fuera considerado el origen de los metazoos, pues las continuas transformaciones geológicas durante etapas previas hacían supuestamente imposible la preservación de elementos fósiles anteriores a la Explosión Cámbrica. Es decir, no había “pruebas”.

Sin embargo, algo ocurrió. A finales del siglo XIX, un científico escocés descubrió lo que más tarde sería considerado el primer fósil precámbrico descubierto: Aspidella terranovica, un fósil en forma de disco de afinidad incierta. Sin embargo, al haberse encontrado en estratos geológicos datados del precámbrico, se lo consideró un artefacto.

Restos fósiles de Aspidella (también conocido como Cyclomedusa, actualmente un sinónimo). Su forma recordaba a una medusa. Fuente: Verisimilus (CC 3.0) en Wikipedia.

A este descubrimiento le siguieron otros igualmente datados de épocas previas al Cámbrico (yacimientos en Namibia y Australia), pero la fuerte creencia de que los animales complejos tal y como los conocemos aparecieron en el Cámbrico o en tiempos posteriores eclipsaba el verdadero origen de estos fósiles. No fue hasta mediados del siglo XX y tras el descubrimiento de un segundo fósil icónico en Charnwood Forest (Inglaterra), Charnia masoni, que no se tomó en serio la idea de un origen precámbrico de los metazoos, siendo Charnia masoni el primer fósil precámbrico reconocido como tal. Así, Aspidella terranovica, Charnia y el resto de yacimientos fósiles precámbricos quedarían, finalmente, relacionados.

Holotipo de Charnia masoni. A pesar de su apariencia en forma de hoja de helecho, no se lo considera un organismo vegetal, pues su hallazgo tuvo lugar en yacimientos que habrían estado bajo el agua a mucha profundidad, por debajo de la zona fótica apta para un organismo fotosintético. Fuente: Smith609 (CC 2.5) en Wikipedia.

El periodo Ediacárico

Poco a poco, se han ido encontrando restos fósiles precámbricos en casi todo el planeta. La mayoría de éstos se sitúan en estratos datados de hace 575-541 MA, marcando el fin del Precámbrico y el inicio del Fanerozoico.

Actualmente, se conocen unas 40 localidades con restos de la fauna de este periodo. Destacan especialmente cuatro de ellas por la magnitud del yacimiento y el buen estado de conservación de los restos fósiles:

  • Sureste de Newfoundland (Canadá)
  • La Sierra de Flinders (Sur de Australia)
  • La región del Mar Blanco (Rusia)
  • Namibia

En 1960, se propuso el término “Ediacárico para referirse al periodo geológico del que databan estos fósiles en honor a las colinas Ediacara (Ediacara Hills) en la Sierra de Flinders (Australia), donde se encuentra uno de los yacimientos más importantes de este tipo de fósiles. Este nombre compitió con algunos otros hasta que, en 2004, la Unión Internacional de Ciencias Geológicas formalizó finalmente el Ediacárico como el periodo que se inició hace 635 MA (tras la glaciación Marinoana) y que finalizó hace 542 MA (con la aparición del primer icnofósil complejo ampliamente extendido).

Fauna del Ediacárico

Tras aceptar que, posiblemente, el origen de los metazoos tuvo lugar en una hipotética explosión de diversidad tras las últimas grandes glaciaciones y previamente al Cámbrico (explosión de Avalon), surgieron muchas dudas:

¿Cómo era esta fauna?

La mayoría de fósiles de la llamada fauna del Ediacárico se asocian a organismos macroscópicos, de morfología diversa (con formas radiales o circulares en su mayoría) y de cuerpo blando, sin estructuras endurecidas que pudieran preservarse con el paso del tiempo. Esto se deduce por la forma y tipología de los fósiles, pues la mayoría son rastros y marcas que, se cree, dejaron estos organismos a su paso.

Resto fósil de Tribrachidium. En realidad, se trata de una impresión en negativo, es decir, el resto que dejó el organismo tras desaparecer del sustrato. Se especula que podría haber sido un organismo con simetría triradial similar a un lofoforado actual. Fuente: Aleksey Nagovitsyn (CC 3.0) en Wikipedia.

Además, se considera que la mayoría eran sésiles, probablemente acuáticos, con estructuras plumosas y, posiblemente, filtradores. Aun así, algunos investigadores consideran que algunos de ellos, aunque pocos, podrían haber sido de vida libre e, incluso, bilaterales (es decir, con un eje anteroposterior definido dividiendo el cuerpo en dos mitades simétricas), uno de los planos corporales con más éxito tras la Explosión Cámbrica.

Resto fósil de Dickinsonia costata. Su forma sugiere que tendría simetria bilateral (con un extremo que sería la “cabeza” y otro, el “ano”), y se asoció durante mucho tiempo a algún tipo de gusano plano, algunos de los cuales podían llegar a medir 1 metro. En el 2018, se identificaron moléculas de colesterol que confirmaron que se trataba de un animal. Fuente: Verisimilus (CC 3.0) en Wikipedia.

¿Con qué grupos actuales se relacionan?

Lo cierto es que no se sabe con exactitud. La mayoría presentan formas que recuerdan a grupos basales de metazoos (como esponjas o cnidarios) y algunos pocos, a anélidos y artrópodos. Sin embargo, estas asociaciones son artificiales, ya que actualmente se desconocen las relaciones filogenéticas (es decir, de parentesco) de los fósiles de esta época con los animales actuales. Algunos fósiles, incluso, no se pueden relacionar con nada que conozcamos, por lo que se consideran parte de linajes extintos antes incluso del Cámbrico.

Sin embargo, no todo está perdido. Las similitudes entre algunos fósiles del Ediacárico y los metazoos actuales nos dan ideas de cómo podrían haber evolucionado los animales y cuál fue realmente su origen.

¿Por qué no se encuentran fósiles de esta fauna más allá del Ediacárico?

En realidad, sí se encuentran. Estudios posteriores al descubrimiento de los mayores yacimientos de fósiles ediacáricos rebelaron que algunos organismos de la fauna asociada a este periodo se encontraban en estratos del Cámbrico junto con fósiles de organismos resultantes de la Explosión Cámbrica, por lo que cabría la posibilidad que hubieran dado lugar a algunos grupos de animales actuales. Sin embargo, sí que se encontraban en una menor cantidad y muchas formas ya habían desaparecido para entonces.

Existen muchas hipótesis sobre el porqué la mayoría de la fauna ediacárica no habría sobrevivido más allá del Cámbrico, por ejemplo:

  • Cambios en los niveles de oxígeno atmosférico.
  • Competencia con la fauna cámbrica, mejor adaptada o con formas corporales de mayor éxito.
  • Cambios en el nivel del mar.

¿Son realmente estos organismos el origen de los metazoos?

Aunque esta ha sido la creencia durante muchos años tras su descubrimiento, lo cierto es que se han descubierto otros metazoos más antiguos.

Si recordáis, la mayoría de fósiles del Ediacárico se asocian a un periodo comprendido hace 575-541 MA, con algunas incursiones en el Cámbrico. Pues bien, se han encontrado evidencias de esponjas (poríferos) datados de hace más de 600 MA. El último descubrimiento fue el de la esponja Otavia antiqua en el año 2012 en Namibia, datada de hace 760 MA; es decir, anterior a las grandes glaciaciones del Precámbrico.

Imagen del fósil animal más antiguo conocido: Otavia antiqua. Fuente: National Geographic.

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¿Creéis que aún nos queda por descubrir un fósil de metazoo aún más antiguo? Si conocéis más información al respecto, podéis dejarla en los comentarios.

Imagen de portada de Ryan Somma, del Smithsonian National Museum of Natural History (CC 2.0).

La misteriosa fauna de l’Ediacarà

Durant molt de temps, es considerà que l’origen dels metazous (animals pluricel·lulars) se situava al Cambrià (541-484 MA enrere) després que tingués lloc l’Explosió Cambriana. Tanmateix, alguns científics com Darwin ja sospitaven que aquest origen havia de ser molt més antic.

¿Existien metazous a l’antic i poc conegut supereó Precambrià? Et convidem a conèixer la fauna de l’Ediacarà, un trencaclosques paleontològic i una baula clau en l’evolució dels animals.

La misteriosa fauna de l’Ediacarà

Abans de començar a parlar de l’Ediacarà i de la seva misteriosa fauna, hem d’aclarir el context històric geològic que el delimita.

S’estima que la Terra es va formar fa, aproximadament, 4600 MA. El lapse comprès entre la formació del nostre planeta i el moment històric situat fa 542 MA rep el nom de supereó Precambrià, la primera i més llarga etapa de la història terrestre, així com la menys estudiada i compresa. Es considera que les primeres formes simples de vida van aparèixer fa 3800-3500 MA, no molts milions d’anys després de l’inici del Precambrià.

La finalització d’aquest supereó va donar lloc a l’eó Fanerozoic, el primer període geològic del qual, el Cambrià, ha estat tradicionalment conegut per marcar l’origen dels fílums de metazous (animals pluricel·lulars) que coneixem avui dia. De fet, tots els llinatges animals ja estarien representats poc després de l’inici d’aquest període; és a dir, va tenir lloc una diversificació de la vida, procés conegut com a radiació evolutiva, de gran magnitud i a escala global en un període de temps molt curt. Aquest esdeveniment va ser batejat amb el nom d’Explosió Cambriana.

Escala geològica: final del Precambrià i inici del Fanerozoic (concretament, l’era Paleozoica). Hi ha marcats l’Ediacarà i el Cambrià. Font: The Geological Society of America.

La idea del Cambrià com el bressol de la majoria de fílums animals es va deduir, com no podia ser d’una altra manera, de l’estudi dels registres fòssils i de la seva datació. Tanmateix, és cert que l’origen d’aquests fílums va tenir lloc íntegrament en aquest període? Alguns científics, inclòs el mateix Darwin, sospitaven que els primers llinatges de metazous podrien haver aparegut molt abans.

Fòssils del Precambrià

El Precambrià va ser una etapa convulsa a nivell geològic: moviments tectònics, vulcanisme… feien difícil la preservació de qualsevol resta biològica. D’altra banda, la successió de diverses grans glaciacions globals durant aquest supereó (‘Snowball Earth’), l’última de les quals fa aproximadament 650 MA, faria encara més difícil l’avanç de la vida.

No és estrany, doncs, que el Cambrià, un període geològicament i climàticament més estable, fos considerat l’origen dels metazous, ja que les contínues transformacions geològiques durant etapes prèvies feien suposadament impossible la preservació d’elements fòssils anteriors a l’Explosió Cambriana. És a dir, no hi havia “proves”.

Tanmateix, alguna cosa va passar. A les acaballes del segle XIX, un científic escocès descobrí el que més tard seria considerat el primer fòssil precambrià descobert: Aspidella terranovica, un fòssil en forma de disc d’afinitat incerta. Ara bé, en haver-se trobat en estrats geològics datats del Precambrià, es va considerar un artefacte.

Restes fòssils d’Aspidella (també conegut com Cyclomedusa, actualment un sinònim). La seva forma recordava a la de les meduses actuals. Font: Verisimilus (CC 3.0) a Wikipedia.

A aquest descobriment li van seguir d’altres igualment datats d’èpoques prèvies al Cambrià (jaciments a Namíbia i Austràlia), però la forta creença que els animals complexos tal com els coneixem van aparèixer durant el Cambrià o en temps posteriors eclipsava el veritable origen d’aquests fòssils. No va ser fins a mitjan segle XX i després del descobriment d’un segon fòssil icònic a Charnwood Forest (Anglaterra), Charnia masoni, que no es va prendre seriosament la idea d’un origen precambrià dels metazous, sent Charnia masoni el primer fòssil precambrià reconegut com a tal. Així, Aspidella terranovica, Charnia i la resta de jaciments fòssils precambrians quedarien, finalment, relacionats.

Holotipus de Charnia masoni. Tot i la seva aparença en forma de fulla de falguera, no es considera que sigui un organisme vegetal, doncs va ser descobert en jaciments que haurien estat submergits a molta profunditat, per sota de la zona fòtica apta per la supervivència d’organismes fotosintètics. Font: Smith609 (CC 2.5) a Wikipedia.

El període Ediacarà

A poc a poc, s’han anat trobant restes fòssils precambrianes a gairebé tot el planeta. La majoria d’aquestes se situa en estrats datats de fa 575-541 MA, marcant la fi del Precambrià i l’inici del Fanerozoic.

Actualment, es coneixen unes 40 localitats amb restes de la fauna d’aquest període. Destaquen especialment quatre d’elles per la magnitud del jaciment i el bon estat de conservació de les restes fòssils:

  • Sudest de Newfoundland (Canadà)
  • La Carena de Flinders (Sud d’Austràlia)
  • La regió del Mar Blanc (Rússia)
  • Namíbia

L’any 1960, es va proposar el terme “Ediacarà” per referir-se al període geològic del que dataven aquests fòssils en honor als turons Ediacara (Ediacara Hills) a la Carena de Flinders (Austràlia), on es troba un dels jaciments més importants d’aquest tipus de fòssils. Aquest nom va competir amb alguns altres fins que, el 2004, la Unió Internacional de Ciències Geològiques va formalitzar finalment l’Ediacarà com el període que s’inicià fa 635 MA (després de la glaciació Marinoana) i que va finalitzar fa 542 MA (amb l’aparició del primer icnofòssil complexe àmpliament estès).

Fauna de l’Ediacarà

Un cop acceptat el fet que, molt possiblement, l’origen del metazous va tenir lloc durant una hipotètica explosió de diversitat poc després de les darreres grans glaciacions del Precàmbric i just abans del Cambrià (explosió d’Avalon), van sorgir molts dubtes:

Com era aquesta fauna?

La majoria de fòssils de l’anomenada fauna de l’Ediacarà s’associen a organismes macroscòpics, de morfologia diversa (amb formes radials o circulars en la seva majoria) i de cos tou, sense estructures endurides que poguessin preservar-se amb el pas del temps. Això es dedueix per la forma i tipologia dels fòssils, ja que la majoria són rastres i marques que, es creu, deixaren aquests organismes.

Resta fòssil de Tribrachidium. En realitat, es tracta d’una impressió en negatiu, és a dir, el rastre que deixà l’organisme un cop va desaparèxier del substrat. Es creu que podria haver estat un organisme amb simetria triradial similar a un lofoforat actual.  Font: Aleksey Nagovitsyn (CC 3.0) a Wikipedia.

A més a més, es considera que la majoria eren sèssils, probablement aquàtics, amb estructures plomoses i, possiblement, filtradors. Així i tot, alguns investigadors consideren que alguns d’ells, encara que pocs, podrien haver estat de vida lliure i, fins i tot, bilaterals (és a dir, amb un eix anteroposterior definit dividint el cos en dues meitats simètriques), un dels plans corporals amb més èxit després de l’Explosió Cambriana.

Resta fòssil de Dickinsonia costata. La seva forma ens suggereix que hauria tingut simetria bilateral (amb un extrem que seria el “cap” i l’altre, “l’anus”), i es va associar durant molt de temps a algun tipus de cuc pla, alguns dels quals podien arribar a fer 1 metre de llarg. L’any 2018, es van identificar molècules de colesterol a les restes d’aquests fòssils que confirmaren que es tractava d’un animal. Font: Verisimilus (CC 3.0) a Wikipedia.

Amb quins grups actuals es relacionen?

El fet és que no se sap del cert. La majoria presenten formes que recorden a grups basals de metazous (com esponges o cnidaris) i altres, a anèl·lids i artròpodes. Ara bé, aquestes associacions són artificials, ja que actualment es desconeixen les relacions filogenètiques (és a dir, de parentiu) dels fòssils d’aquesta època amb els animals actuals. Fins i tot n’hi ha que no es poden relacionar amb res que coneguem, per la qual cosa es consideren part de llinatges extints abans del Cambrià.

Tanmateix, no tot està perdut. Les similituds entre alguns fòssils de l’Ediacarà i certs metazous actuals ens donen idees de com podrien haver evolucionat els animals i quin va ser realment el seu origen.

Per què no es troben fòssils d’aquesta fauna més enllà de l’Ediacarà?

En realitat, sí que se’n troben. Estudis posteriors al descobriment dels majors jaciments de fòssils ediacarans van rebel·lar que alguns organismes de la fauna associada a aquest període es trobaven en estrats del Cambrià juntament amb fòssils d’organismes resultants de l’Explosió Cambriana, de manera que hi hauria la possibilitat que haguessin donat lloc a alguns grups d’animals actuals. Tanmateix, sí és cert que es trobaven en una menor quantitat i moltes formes ja havien desaparegut aleshores.

Existeixen moltes hipòtesis sobre el perquè la majoria de la fauna ediacarana no hauria sobreviscut més enllà del Cambrià, per exemple:

  • Canvis en els nivells d’oxigen atmosfèric.
  • Competència amb la fauna cambriana, millor adaptada o amb formes corporals de més èxit.
  • Canvis en el nivell del mar.

Són realment aquests organismes l’origen dels metazous?

Tot i que aquesta ha estat la creença durant molts anys després del seu descobriment, la veritat és que s’han descobert altres metazous encara més antics.

Si us enrecordeu, la majoria de fòssils de l’Ediacarà s’associen a un període comprès fa 575-541 MA, amb algunes incursions en el Cambrià. Doncs bé, s’han trobat restes d’esponges (porífers) datades de fa més de 600 MA. L’últim descobriment, de fet, va ser el de l’esponja Otavia antiqua l’any 2012 a Namíbia, datada de fa 760 MA; és a dir, anterior a les grans glaciacions del Precambrià.

Imatge del fòssil animal més antinc conegut: Otavia antiqua. Font: National Geographic.

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Creieu que ens queden per descobrit restes encara més antigues de metazous? Si coneixeu alguna informació que pugui ser interessant, no dubteu en deixar els vostres comentaris!

Imatge de portada de Ryan Somma, de l’Smithsonian National Museum of Natural History (CC 2.0).

El color de la sangre: más allá del rojo

Hay personas que recuerdan con gran impacto la primera vez que vieron su propia sangre. Incluso de adultas y en condiciones controladas (por ejemplo, durante una extracción en un centro médico) la visión del fluido rojo no siempre les resulta agradable. A veces de un rojo más intenso, a veces más oscuro, pero siempre rojo… ¿o no? ¿Sabes si existen animales con sangre azul, verde o quizá… amarilla? Sigue leyendo para descubrirlo.

EL COLOR DE LA SANGRE: MÁS ALLÁ DEL ROJO

Estamos habituados a que el color de la sangre sea rojo, ya que es el color de la nuestra y el de muchos vertebrados, como todos los mamíferos. El color de la sangre es debido a los pigmentos respiratorios, los encargados de transportar el oxígeno a las células  de todo el cuerpo y el dióxido de carbono a los pulmones. Como recordarás, el pigmento respiratorio humano es la hemoglobina, que se encuentra en los glóbulos rojos o eritrocitos.

Pero otros animales tienen pigmentos respiratorios distintos a la hemoglobina, que dotan a su sangre de colores tan variados como el verde, azul, amarillo e incluso morado.

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Glóbulos rojos humanos (eritrocitos o hematíes) vistos bajo el microscopio electrónico. Imagen: John Kalekos

SANGRE DE COLOR ROJO

Como se ha comentado,  el pigmento respiratorio de los mamíferos y muchos otros vertebrados es la hemoglobina, una proteína.  En su estructura molecular, la hemoglobina está formada por 4 subunidades (llamadas globinas) unidas a un grupo hemo. El grupo hemo presenta un átomo central de hierro (en forma de hierro II) que es el responsable final del color rojo.

sangre color rojo hemoblogina molécula
Representación de la estructura de la hemoglobina. Se observan las globinas unidas a su grupo hemo correspondiente, y una ampliación del grupo hemo con el átomo de hierro (II) en su centro. Imagen: Buzzle

La tonalidad del rojo puede sufrir variaciones, según como de oxigenada esté la hemoglobina. Cuando está unida al oxígeno (O2), se denomina oxihemoglobina y su color es de un rojo claro intenso (sangre arterial). Por contra, la desoxihemoglobina es el nombre que recibe la hemoglobina reducida, es decir, cuando ha perdido el oxígeno y presenta una color más oscuro (sangre venosa). Si la hemoglobina está más oxigenada de lo normal se denomina metahemoglobina y tiene una tonalidad rojo-marrón. Esto es debido a la ingesta de algunos medicamentos o a una enfermedad congénita (metahemoglobinemia).

sangre venosa, sangre arterial, rojo intenso, rojo oscuro, color
Diferencia de tonalidad entre la sangre venosa (jeringas superiores) y sangre arterial (jeringas inferiores). Foto: Wesalius

Como se ha visto, la sangre desoxigenada no es azul, sino que esta tonalidad que observamos en nuestras venas es debido a un efecto óptico resultado de la interacción entre la sangre y el tejido que recubre las venas.

SANGRE DE COLOR AZUL

Algunos animales, por contra, sí que tienen la sangre azul. Es el caso de crustáceos decápodos, algunas arañas y escorpiones, xifosuros, cefalópodos y otros moluscos. Al tratarse de invertebrados, debemos precisar que en lugar de sangre su líquido interno se llama hemolinfa, pero en este artículo no distinguiremos sangre de hemolinfa para su mejor comprensión.

cangrejo herradura sangre azul xfosuro
Vista ventral de un xifosuro herido, en la que se puede observar su sangre azul. Foto: Dan Century

El pigmento responsable del color azul de la sangre en estos animales es la hemocianina. Su estructura es bastante distinta a la de la hemoglobina, y en lugar de hierro, en su centro tiene un átomo de cobre I. Cuando la hemocianina está oxigenada, es azul, pero cuando está desoxigenada es incolora.

molécula hemocianina
Estructura química de la hemocianina oxigenada. Imagen: Chemthulhu

SANGRE DE COLOR VERDE

Existen algunos animales con la sangre de color verde, como algunos gusanos anillados, algunas sanguijuelas y algunos gusanos marinos. Su pigmento respiratorio, llamado clorocruorina, les confiere a su sangre un color verdoso claro cuando está desoxigenada, y un poco más oscuro cuando está oxigenada. Estructuralmente es muy parecida a la hemoglobina, ya que también posee un átomo de hierro en su centro. A diferencia de ella, no se encuentra en ninguna célula, sino que flota en el plasma sanguíneo.

molécula clorocruorina
Estructura química de la clorocruorina. Imagen de dominio público

 

sangre color verde
Tubo que contiene sangre verde de un lagarto de Nueva Guinea. Foto: Christopher Austin

En el caso de vertebrados con la sangre verde (como ciertos lagartos de Nueva Guinea), el color se debe a la biliverdina, que resulta de la degradación de la hemoglobina. La biliverdina es tóxica, pero estos lagartos son capaces de soportar altos niveles en su cuerpo. En el resto de vertebrados, si los niveles de biliverdina son elevados porque el hígado no la puede degradar a bilirrubina, provocan ictericia, enfermedad que dota de un color amarillento a la piel y córneas de los ojos. Pero en especies de lagartos como  Prasinohaema prehensicauda, la elevada presencia de biliverdina podría protegerlos contra la malaria, según algunos estudios.

lagarto nueva guinea sangre verde
Especie de lagarto de Nueva Guinea con sangre verde. Foto: Christopher Austin

SANGRE DE COLOR AMARILLO

Los tunicados (ascidias fijas) son un tipo de animales con la sangre de color amarillo/amarillo verdoso. El pigmento responsable de este color es la hemovanabina,  una proteína que contiene vanadio, aunque no transporta oxígeno, por lo que su función sigue siendo desconocida. Del mismo modo, el color amarillento, amarillo verdoso e incluso naranja de la sangre (hemolinfa)  de algunos insectos tampoco se debe a la presencia de un pigmento respiratorio, sino a otras sustancias disueltas que no transportan oxígeno.

tunicado
Tunicado (Didemnum molle) en Sulawesi, Indonesia. Foto: Bernard Dupont

SANGRE DE COLOR VIOLETA

Algunos invertebrados marinos tienen la sangre (hemolinfa) violeta, como los priapúlidos, sipuncúlidos, braquiópodos y algunos anélidos.

priapulida hemeritrina
Priapulus caudatus, un priapúlido. Foto: Shunkina Ksenia

El pigmento respiratorio responsable es la hemeritrina, que se vuelve violeta-rosácea cuando está oxigenada. En su forma desoxigenada es incolora. Igual que el resto de pigmentos respiratorios que hemos visto, la hemeritrina es menos eficiente que la hemoglobina para transportar oxígeno.

hemeritrina color sangre violeta
Estructura química de la hemeritrina en su forma oxígenada. Igual que la hemoglobina, el elemento central es el hierro II.

SANGRE TRANSPARENTE

Finalmente, existe una familia de peces llamados dracos o peces de hielo cuya sangre es transparente. En realidad, se trata de los únicos vertebrados que han perdido la hemoglobina. Del mismo modo, los eritrocitos son generalmente ausentes o disfuncionales. Esta extraña anatomía es debido a que viven en aguas muy oxigenadas y su metabolismo es muy lento. Para que el oxígeno llegue a todas las células, se disuelve en el plasma sanguíneo, que lo reparte por todo el cuerpo.

pez de hielo draco sangre color transparente
Pez de hielo (Chionodraco hamatus). Foto: Marrabbio2

CONCLUSIÓN

Para concluir, hemos visto que en los animales que requieren un pigmento respiratorio para hacer llegar el oxígeno a todos los tejidos, el color de sangre (o hemolinfa) dependerá del tipo de pigmento que esté presente. Por contra, otros animales que no precisan pigmentos respiratorios, tienen la sangre transparente o su coloración es debida a otras sustancias disueltas que no tienen que ver con la respiración.

infografía colores de la sangre
Infografía-resumen (en inglés) de la química de los principales pigmentos respiratorios sanguíneos o hemolinfáticos (clic para ampliar). Imagen: compound interest

 

Foto de portada: John Kalekos

El color de la sang: més enllà del vermell

Hi ha persones que recorden amb gran impacte la primera vegada que van veure la seva pròpia sang. Fins i tot d’adultes i en condicions controlades (per exemple, durant una extracció en un centre mèdic) la visió del fluid vermell no sempre els resulta agradable. De vegades d’un vermell més intens, de vegades més fosc, però sempre vermell… o no? Saps si hi ha animals amb sang blava, verda o potser… groga? Segueix llegint per descobrir-ho.

EL COLOR DE LA SANG: MÉS ENLLÀ DEL VERMELL

Estem habituats a que el color de la sang sigui vermell, ja que és el color de la nostra i el de molts vertebrats, com tots els mamífers. El color de la sang és deguda als pigments respiratoris, els encarregats de transportar l’oxigen a les cèl·lules de tot el cos i el diòxid de carboni als pulmons. Com recordaràs, el pigment respiratori humà és l’hemoglobina, que es troba en els glòbuls vermells o eritròcits.

Però altres animals tenen pigments respiratoris diferents a l’hemoglobina, que doten a la seva sang de colors tan variats com el verd, blau, groc i fins i tot morat.

glóbulos rojos, sangre, eritrocitos, hematíes
Glòbuls vermells humans (eritròcits o hematíes) vistos sota el microscopio electrònic. Imatge: John Kalekos

SANG DE COLOR VERMELL

Com s’ha comentat, el pigment respiratori dels mamífers i molts altres vertebrats és l’hemoglobina, una proteïna. En la seva estructura molecular, l’hemoglobina està formada per 4 subunitats (anomenades globines) unides a un grup hemo. El grup hemo presenta un àtom central de ferro (en forma de ferro II) que és el responsable final del color vermell.

sang color vermell hemoblogina molècula
Representació de l’estructura de l’hemoglobina. S’observen les globines unides al seu grup hemo corresponent, i una ampliació del grup hemo amb l’àtom de ferro (II) en el seu centre. Imatge: Buzzle

La tonalitat del vermell pot patir variacions, segons com d’oxigenada estigui l’hemoglobina. Quan està unida a l’oxigen (O2), es denomina oxihemoglobina i el seu color és d’un vermell clar intens (sang arterial). En canvi, la desoxihemoglobina és el nom que rep l’hemoglobina reduïda, és a dir, quan ha perdut l’oxigen i presenta una color més fosc (sang venosa). Si l’hemoglobina està més oxigenada del normal s’anomena metahemoglobina i té una tonalitat vermell-marró. Això és a causa de la ingesta d’alguns medicaments o d’una malaltia congènita (metahemoglobinèmia).

sangre venosa, sangre arterial, rojo intenso, rojo oscuro, color
Diferència de tonalitat entre la sang venosa (xeringues superiors) i sang arterial (xeringues inferiors). Foto: Wesalius

Com s’ha vist, la sang desoxigenada no és blava, sinó que aquesta tonalitat que observem en les nostres venes és causa d’un efecte òptic resultat de la interacció entre la sang i el teixit que recobreix les venes.

SANG DE COLOR BLAU

Alguns animals, en canvi, sí que tenen la sang blava. És el cas de crustacis decàpodes, algunes aranyes i escorpins, xifosurs, cefalòpodes i altres mol·luscs. En tractar-se d’invertebrats, hem de precisar que en lloc de sang el seu líquid intern es diu hemolimfa, però en aquest article no distingirem sang d’hemolimfa per a la seva millor comprensió.

cangrejo herradura sangre azul xfosuro
Vista ventral d’un xifosur ferit, en la que es pot observar su sangre azul. Foto: Dan Century

El pigment responsable del color blau de la sang en aquests animals és l’hemocianina. La seva estructura és força diferent de la de l’hemoglobina, i en lloc de ferro, en el seu centre té un àtom de coure I. Quan l’hemocianina està oxigenada, és blava, però quan està desoxigenada és incolora.

molécula hemocianina
Estructura química de l’hemocianina oxigenada. Imatge: Chemthulhu

SANG DE COLOR VERD

Existeixen alguns animals amb la sang de color verd, com alguns cucs anellats, algunes sangoneres i alguns cucs marins. El seu pigment respiratori, anomenat clorocruorina, els confereix a la seva sang un color verdós clar quan està desoxigenada, i una mica més fosc quan està oxigenada. Estructuralment és molt semblant a l’hemoglobina, ja que també posseeix un àtom de ferro en el seu centre. A diferència d’ella, no es troba en cap cèl·lula, sinó que sura en el plasma sanguini.

molécula clorocruorina
Estructura química de la clorocruorina. Imatge de dominio público

 

sangre color verde
Tub que conté sang verda d’un llangardaix de Nova Guinea. Foto: Christopher Austin

En el caso de vertebrats amb la sangre verda (com certs llangardaixos de Nova Guinea), el color es deu a la biliverdina, que resulta de la degradació de l’hemoglobina. La biliverdina és tòxica, però aquests llangardaixos són capaços de suportar alts nivells en el seu cos. En la resta de vertebrats, si els nivells de biliverdina són elevats perquè el fetge no la pot degradar a bilirubina, provoquen icterícia, malaltia que dota d’un color groguenc a la pell i còrnies dels ulls. Però en espècies de llangardaixos com Prasinohaema prehensicauda, l’elevada presència de biliverdina podria protegir-los contra la malaria, segons alguns estudis.

lagarto nueva guinea sangre verde
Espècie de llangardaix de Nova Guinea amb sang verda. Foto: Christopher Austin

SANG DE COLOR GROC

Els tunicats (ascidis fixes) són un tipus d’animals amb la sang de color groc/groc verdós. El pigment responsable d’aquest color és la hemovanabina, una proteïna que conté vanadi, encara que no transporta oxIgen, pel que la seva funció segueix sent desconeguda. De la mateixa manera, el color groguenc, groc verdós i fins i tot taronja de la sang (hemolimfa) d’alguns insectes tampoc es deu a la presència d’un pigment respiratori, sinó a altres substàncies dissoltes que no transporten oxigen.

tunicado
Tunicat (Didemnum molle) a Sulawesi, Indonèsia. Foto: Bernard Dupont

SANG DE COLOR VIOLETA

Alguns invertebrats marins tenen la sang (hemolimfa) violeta, com els priapúlids, sipuncúlids, braquiòpodes i alguns anèl·lids.

priapulida hemeritrina
Priapulus caudatus, un priapúlid. Foto: Shunkina Ksenia

El pigment respiratori responsable es l’hemeritrina, que es torna violeta-rosat quan està oxigenada. En la seva forma desoxigenada és incolora. Igual que la resta de pigments respiratoris que hem vist, l’hemeritrina és menys eficient que l’hemoglobina per transportar oxigen.

hemeritrina color sangre violeta
Estructura química de l’hemeritrina en la seva forma oxigenada. Igual que l’hemoglobina, l’elemento central es el ferro II.

SANG TRANSPARENT

Finalmente, existeix una familia de peixos anomenats peixos de gel , els quals tenen la sang transparent. En realitat, es tracta dels únics vertebrats que han perdut l’hemoglobina. De la mateixa manera, els eritròcits són generalment absents o disfuncionals. Aquesta estranya anatomia és pel fet que viuen en aigües molt oxigenades i el seu metabolisme és molt lent. Perquè l’oxigen arribi a totes les cèl·lules, es dissol en el plasma sanguini, que el reparteix per tot el cos.

pez de hielo draco sangre color transparente
Peix de gel (Chionodraco hamatus). Foto: Marrabbio2

CONCLUSIÓ

Per concloure, hem vist que en els animals que requereixen un pigment respiratori per fer arribar l’oxigen a tots els teixits, el color de sang (o hemolimfa) dependrà del tipus de pigment que estigui present. Per contra, altres animals que no necessiten pigments respiratoris, tenen la sang transparent o la seva coloració és deguda a altres substàncies dissoltes que no tenen a veure amb la respiració.

infografía colores de la sangre
Infografia-resum (en anglès) de la química dels principals pigments respiratoris sanguinis o hemolimfàtics (clic per ampliar). Imatge: Compound interest

 

Foto de portada: John Kalekos

The importance of biological collections

Biological collections are cornerstones for the study of biodiversity and an almost endless source of scientific information. Many are those within the social networks who demand scientists to stop using ‘classical’ biological collections as they are seen as primitive tools that promote animals and plants extinctions.

We explain you why this statement is incorrect, which types of collections do exist and which are their most relevant functions.

The importance of biological collections

It is more than probably that the first thing it comes to mind when you hear someone talking about biological collections are hundreds of animals or plants dried, pinned and placed inside boxes by a fanatical collector. Yes, this type of collections exists. However, and without demonizing them (since these collectors can be very useful for science), this is not the type of collections we want to talk about and, of course, not the only one that exists.

Biological collections are systematized repositories (well identified, classified and ordered) of a combination of any biological material. Most of these repositories are deposited in natural history or science museums, but also in universities, research centers or even totally or partially in private collections.

ICM’s (Institute of Marine Sciences) Biological Reference Collections, in Barcelona. Picture by Alícia Duró on ICM’s web.
Some drawers of the Australian National Insect Collection. Picture by the Australian National Insect Collection.

Types of collections

Even though the concept of biological collection is something quite new, the collection and classification of biological material started some centuries ago with the first animals and plants collected by zoologists and botanists.

Nowadays, the term of biological collection has acquired a broader meaning:

  • Cryogenic collections

Storage of living biological material in frozen state under the assumption that it will retain its viability and normal functioning when being thawed after a long period of time. Cryogenic collections are typically used to store cells, tissues and genetic material. And even though science fiction has given us many fantastic ideas, the truth is that this method is very rarely used for preserving entire organisms.

  • ‘Classical’ biological collections

They essentially include collections of zoological museums (entire specimens or some of their parts) and herbaria (plants), among others. Some of these collections go back over more than two centuries, so ‘classical’ biological collections are considered the oldest within all types of collections. And also, one of the most valuable.

Collection of inquiline cynipids or gall wasps . Source: Irene Lobato Vila.

Most of these collections are deposited in museums or research centers and, excepting some particular cases, able to be required and examined by the scientific community as it pleases. A lot of private collectors collaborate with these institutions by transfering their specimens, which is quite common among insect collectors.

Drawers from the National Museum of Natural History, Washington D.C., Smithsonian Institution, containing thousands of insect specimens. Source: Irene Lobato Vila.

It is worthwhile remembering that transferring is subjected to an exhaustive revision and done only under contract, so institutions do not accept specimens obtained directly by the collector from illegal methods (e. g., poaching or wild animal trading).

  • Collections of biological information online

Repositories of biological information online. This type of collections has gained a lot of importance during the last years since it allows to share biological information of interest to science and technology immediately around the world. The most consulted online databases are those containing molecular data (proteins, DNA, RNA, etc.), which are necessary for phylogenetic studies and to make ‘trees of life’. Some of these databases are:

Other types of very consulted webs are the online databases of museum collections (which are of very importance to preserve massive amounts of data deposited in this institutions; remember the case of the Brazil National Museum fire) and webs of citizen science projects and collaborations, where either experts and amateurs provide information of their observations (like Biodiversidad Virtual).

Biological collections can be also classified according to their function: scientific collections (research), commercial collections (cell cultures for medicine, pharmacy, etc.) and ‘state’ collections (those created and managed for the sake of the state, like botanical garden, in order to preserve the biodiversity of a region and to promote its study and outreach).

The term of biological collections also embraces the biobanks, that is, collections exclusively containing human samples for biomedical studies. However, we will not go farer with this term.

Why are classical biological collections so necessary?

Biological collections and, especially, classical biological collections, are essential for biodiversity conservation. And no, they are not a direct cause of species extinction: the number of collected specimens is derisory compared with those lost as a consequence of pollution and habitats loss, and collections are carried out following several rules, always making sure to not disturb populations and their habitats.

Although it is true that pictures and biodiversity webs are a very useful tool for the study of worldwide biodiversity, unfortunately they are just a completement of physical collections.

So, why are these classical and physical collections so important?

  • They are a very valuable source of genetic material that can be obtained from stored samples and used in molecular studies. Thanks to these studies, we can approach to the origins and relationships of living beings (phylogeny), know their genetical diversity and the speciation mechanisms that lay behind species differentiation, or even to improve strategies to conserve them (e. g., in reintroduction and conservations plans).
  • They are a perpetual reference for future scientists. One of the basic pillars of zoological and botanical collections are the type specimens or type series: those organisms that a scientist originally used to describe a species. Types must be correctly labelled and stored because they are the most valuable specimens within a collection. The type or types should be able to be examined and studied by all scientists and used by them as a reference for new species descriptions or for comparative studies, since original descriptions can sometimes be insufficient to characterize the species.
Paratype insect (specimen from the type series) properly labelled and deposited in the entomological collection of the National Museum of Natural History of the Smithsonian Institution, in Washington D.C. Source: Irene Lobato Vila.
  • Regarding the previous point, classical collections allow to study the inter and intraspecific morphology (external and internal), which is sometimes impossible to assess only with pictures.
  • Classical collections contain specimens collected from different periods of time and habitats, including extinct species (both from a long time ago and recently due to the impact of human activity) and organisms from endangered ecosystems.  As habitat destruction continues to accelerate, we will never have access to many species and the genetic, biochemical, and environmental information they contain unless they are represented in museum collections. The information these samples provide is essential to investigate how to slow or mitigate the negative pressure on still extant species and ecosystems.
  • They provide us past and present information about geographic distribution of different organisms, since each of them is usually stored together with data about its locality and biology. This kind of information is very useful both for ecological and evolutive studies, as well as for resource management, conservation planning and monitoring, and studies of global change.
  • They are an important tool for teaching purposes and popular science, since people get directly in touch with samples. Pictures and books are undoubtfully essential for outreaching, but insufficient when they are not complemented with direct observations. Both visits to museums and field trips are basic tools for a complete environmental education.
At the end of the course each year,  thousands of students visit the collections of the National Museum of Natural History in Washington D.C. Some of them may even visit the scientific collections. Source: Irene Lobato Vila.

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La importancia de las colecciones biológicas

Las colecciones biológicas son una pieza clave en el estudio de la biodiversidad de nuestro planeta y una fuente casi inagotable de información científica. En las redes sociales, muchas son las voces partidarias de la eliminación de las colecciones biológicas “clásicas” por ser consideradas herramientas obsoletas y causa directa de la extinción de especies. 

Te explicamos por qué esta afirmación es incorrecta, qué tipos de colecciones existen y cuáles son sus principales funciones.

La importancia de las colecciones biológicas

Es natural que al oír hablar de “colecciones biológicas” lo primero que os venga a la mente a muchos de vosotros sean las típicas cajas de animales y plantas fijados y pinchados a manos de fanáticos del coleccionismo de especies. Sí, es cierto que existen este tipo de colecciones. Pero, y sin querer demonizarlas (pues muchas pueden llegar a ser muy útiles para la ciencia), no son el tipo de colecciones a las que nos referimos y, ni mucho menos, las únicas que existen.

Las colecciones biológicas son repositorios sistematizados (bien identificados, clasificados y ordenados) de algún tipo de material biológico. La mayoría de estos repositorios se encuentran depositados en museos de ciencia, pero también en universidades, centros de investigación e, incluso, total o parcialmente en colecciones privadas.

Colección Biológica de Referencia del ICM (Instituto de Ciencias del Mar) del CSIC, en Barcelona. Imagen de Alícia Duró en la web del ICM.
Parte de la colección biológica de la Australian National Insect Collection. Imagen de la Australian National Insect Collection.

Tipos de colecciones

Si bien el concepto de colección biológica es bastante reciente, el almacenamiento y clasificación de material biológico se remonta varios siglos atrás con las primeras recolectas de plantas y animales a manos de zoólogos y botánicos.

Actualmente, el concepto de colección biológica es mucho más amplio:

  • Colecciones criogénicas

Material biológico vivo almacenado a bajas temperaturas bajo la suposición de que éste conservará su viabilidad y funcionalidad a largo plazo tras ser descongelado. Las colecciones criogénicas suelen emplearse para almacenar células, tejidos y material genético. Aunque la ciencia ficción nos ha dado muchas ideas, la criogenización raras veces se usa para almacenar organismos multicelulares completos.

  • Colecciones “clásicas”

Formadas, a grandes rasgos, por las colecciones de muestras zoológicas (animales enteros o sus partes) y los herbarios (plantas), entre otros. Algunas de estas colecciones ya han superado los 200 años de antigüedad, por lo que se las considera el tipo más antiguo de colecciones y uno de los más importantes.

Colección de cinípidos o avispas de las agallas inquilinos. Fuente: Irene Lobato Vila.

La mayoría se encuentra depositada en museos o centros de investigación y, salvo raras excepciones, al alcance de la comunidad científica para su consulta y estudio. Muchos colectores privados colaboran con estas entidades cediendo sus especímenes, algo bastante habitual entre los coleccionistas de insectos.

Armarios del National Museum of Natural History de Washington D.C., Smithsonian Institution, donde se encuentran depositados miles de ejemplares fijados de insectos. Fuente: Irene Lobato Vila.

No está de más aclarar que la cesión de colecciones está sujeta a una minuciosa revisión y a un contrato entre las partes, por lo que no deberían aceptarse especímenes obtenidos intencionadamente por el colector de la caza furtiva o el tráfico ilegal de especies.

  • Bases de datos en línea

Repositorios de información biológica en Internet. Este tipo de “colecciones” ha cobrado mucha importancia en los últimos años al permitir compartir información biológica de interés para la ciencia y la tecnología de forma inmediata en todo el mundo. Las más consultadas son las bases de datos moleculares (proteínas, ADN, ARN, etc.) para la elaboración de filogenias y los famosos “árboles de la vida”, como, por ejemplo:

Otras webs muy consultadas son las bases de datos online de las colecciones depositadas en museos, también de suma importancia (si no, recordad el reciente caso del incendio del Museo Nacional de Brasil…), y las webs de participación ciudadana en las que tanto expertos como aficionados aportan datos de sus observaciones, como Biodiversidad Virtual.

Las colecciones biológicas también pueden clasificarse en base a su función: colecciones científicas (investigación), colecciones comerciales (cultivos celulares para medicina, farmacia, etc.) y colecciones de “estado” (las que se crean y mantienen por el bien del estado, como los jardines botánicos, con el fin de conservar la biodiversidad de una región y promover su estudio y divulgación).

El concepto de colección biológica también engloba los biobancos, o colecciones de muestras biológicas de origen exclusivamente humano usadas en estudios biomédicos. Sin embargo, no entraremos en más detalle.

¿Por qué son tan necesarias las colecciones biológicas clásicas?

Más allá de supuestamente calmar las ansias de coleccionismo que algunos atribuyen a los científicos y que dañan seriamente su imagen, las colecciones biológicas, y especialmente las colecciones “clásicas”, son esenciales para la conservación de la biodiversidad. Y no, no causan la extinción de especies: el número de organismos recolectados es irrisorio comparado con las pérdidas causadas por la contaminación o la destrucción del hábitat y las capturas se realizan cumpliendo una serie de normativas, siempre respetando las poblaciones y sus hábitats.

Aunque es cierto que las fotografías y las webs de biodiversidad son una herramienta útil para el estudio de las especies de nuestro planeta, desgraciadamente no dejan de ser un complemento de las colecciones físicas clásicas.

Así pues, ¿por qué son tan importantes estas colecciones?

  • Son una fuente muy valiosa de material genético que puede ser extraído de las muestras o especímenes almacenados y usarse en estudios moleculares. Gracias a estos estudios, podemos comprender un poco mejor los orígenes y las relaciones entre los seres vivos (filogenia), conocer su diversidad genética y los mecanismos de especiación, o perfeccionar estrategias para conservarlos. Por ejemplo, en los planes de reintroducción de especies se deben estudiar las poblaciones genéticas para asegurar que los organismos reintroducidos puedan estabilizarse y establecer poblaciones viables en el tiempo.
  • Son un referente perpetuo para futuros científicos. Uno de los pilares básicos de las colecciones zoológicas y botánicas son los especímenes tipo o series típicas: aquellos organismos que el descubridor de una especie usó para describirla. Los especímenes tipo deben estar cuidadosamente almacenados y etiquetados, pues son los más valiosos dentro de las colecciones. Éstos deben poder ser consultados por la comunidad científica y usados como referente para la descripción de nuevas especies o para estudios comparativos, pues no siempre las descripciones son suficientes.
Insecto paratipo (especímen de la serie típica) debidamente etiquetado depositado en el National Museum of Natural History de Washington D.C., Smithsonian Institution. Fuente: Irene Lobato Vila.
  • En relación al punto anterior, las colecciones clásicas permiten estudiar la morfología (externa e interna) y la variabilidad dentro de y entre especies, cosa que muchas veces resulta imposible mediante fotografías.
  • Contienen organismos de diferentes épocas y hábitats. Esto incluye especies extintas (tanto desde hace mucho tiempo como recientemente debido a la actividad humana) o representantes de ecosistemas actualmente en peligro. Ante la actual destrucción de hábitats, no tendríamos acceso a numerosas especies ni a la información genética y bioquímica que tanto éstas como sus ecosistemas contienen si parte de ellas no estuviera depositada en colecciones biológicas. Esta información es esencial para investigar cómo frenar o mitigar los efectos negativos sobre especies aún existentes.
  • Nos dan información pasada y presente sobre la distribución geográfica de los organismos, pues cada uno se almacena junto con datos de localidad y biología. Esta información es esencial no sólo para estudios de ecología y evolución, sino también para la gestión de recursos, los planes de conservación y los estudios sobre el cambio climático.
  • Son una herramienta de divulgación muy potente, pues se experimenta directamente con las muestras. Las fotografías o los libros son importantes, pero insuficientes si no se complementan con observaciones directas. Tanto las visitas a museos como las salidas al campo son básicas para una educación ambiental completa.
A final de curso, miles de alumnos de todas las edades visitan las instalaciones y colecciones del National Museum of Natural History en Washington D.C. Algunos, incluso, podrán acceder a las colecciones científicas. Fuente: Irene Lobato Vila.

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Si pensabais que las colecciones eran innecesarias, ¿seguís pensándolo tras leer este artículo? ¡Podéis dejar vuestros comentarios!