La primera aparición de trilobites en el registro fósil data de hace 521 millones de años en los océanos del Período Cámbrico. cuando los continentes aún eran inhóspitos para la mayoría de las formas de vida. Pocos grupos de animales se adaptaron con tanto éxito como los trilobites, que eran artrópodos que vivieron en el lecho marino durante 270 millones de años hasta la extinción masiva al final del Pérmico hace aproximadamente 252 millones de años.

Cuanto más tiempo atrás vivían los organismos, cuanto más raros son sus fósiles y más difícil es comprender su forma de vida. Los paleontólogos se enfrentan a la abrumadora tarea de establecer relaciones evolutivas en el tiempo y el espacio. Superando las dificultades inherentes a la investigación de un grupo de animales que vivieron hace tanto tiempo, Científicos brasileños afiliados al Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de Bauru (FC-UNESP) de la Universidad Estatal de São Paulo y al Laboratorio de Paleontología de la Facultad de Filosofía de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo, Science and Letters (FFCLRP-USP) ha logrado por primera vez inferir patrones paleobiogeográficos entre trilobites.

La paleobiogeografía es una rama de la paleontología que se centra en la distribución de plantas y animales extintos y sus relaciones con accidentes geográficos antiguos. El estudio fue realizado por Fábio Augusto Carbonaro, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Paleontología de Macroinvertebrados de Bauru (LAPALMA) de la UNESP dirigido por el profesor Renato Pirani Ghilardi. Otros participantes incluyeron a Max Cardoso Langer, profesor de la FFCLRP-USP, y Silvio Shigueo Nihei, profesor del Instituto de Biociencias de la misma universidad (IB-USP).

Los investigadores analizaron las diferencias y similitudes morfológicas de las 11 especies de trilobites descritas hasta ahora en el género Metacryphaeus; estos trilobites vivieron durante el Devónico hace entre 416 millones y 359 millones de años (mya) en las frías aguas del mar que cubría lo que hoy es Bolivia, Perú, Brasil, las Malvinas (Falklands) y Sudáfrica.

El período Devónico se subdivide en siete etapas. Metacrifos vivió durante las etapas de Lochkovian (419.2-410.8 mya) y Pragian (410.8-407.6 mya), que son las primeras etapas del Devónico.

Los resultados de la investigación fueron publicados en Informes científicos y son parte del proyecto "Paleobiogeografía y rutas migratorias de paleoinvertebrados del Devónico en Brasil", que cuenta con el apoyo de la Fundación de Investigaciones de São Paulo -FAPESP y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico de Brasil (CNPq). Ghilardi es el investigador principal del proyecto.

"Cuando se extinguieron en el Pérmico, Hace 252 millones de años, los trilobites no dejaron descendencia. Sus parientes vivos más cercanos son los camarones, y, más remotamente, arañas escorpiones arañas y ácaros marinos, "Dijo Ghilardi.

Los fósiles de trilobites se encuentran abundantemente en todo el mundo, explicó, tan abundantemente que a veces se las conoce como las cucarachas del mar. La comparación no es injustificada, porque anatómicamente, los trilobites se parecen a las cucarachas. La diferencia es que no eran insectos y tenían tres segmentos corporales longitudinales o lóbulos (de ahí el nombre).

En el hemisferio norte, el registro fósil de trilobites es muy rico. Los paleontólogos han descrito hasta ahora 10 órdenes que comprenden más de 17, 000 especies. Los más pequeños tenían 1,5 milímetros de largo, mientras que los más grandes tenían aproximadamente 70 cm de largo y 40 cm de ancho. En algunas regiones se pueden encontrar trilobites perfectamente conservados, como Marruecos. Estos pueden ser hermosos cuando se usan para crear camafeos o joyas en huecograbado. Fósiles de trilobites de Brasil, Perú y Bolivia, a diferencia de, a menudo están mal conservados, consiste simplemente en las impresiones dejadas en el barro bentónico por sus exoesqueletos.

"Aunque su estado de conservación dista mucho del ideal, hay miles de fósiles de trilobites en los sedimentos que forman la cuenca del Paraná en la región sur de Brasil, y la cuenca del Parnaíba a lo largo de la división Norte-Noreste, "dijo Ghilardi, quien también preside la Sociedad Brasileña de Paleontología.

Según Ghilardi, su mal estado de conservación podría deberse a las condiciones geológicas y climáticas imperantes en estas regiones durante la Era Paleozoica, cuando las porciones de tierra seca que algún día formarían América del Sur estaban en el Polo Sur y estaban completamente cubiertas por hielo durante períodos prolongados.

Durante el Devónico, América del Sur y África estaban conectadas como parte del supercontinente Gondwana. Sudáfrica se unió a Uruguay y Argentina en la región del Río de la Plata, y los estados del sur de Brasil fueron continuos con Namibia y Angola.

Análisis parsimonioso

La investigación se inició con un análisis de 48 características (tamaño, forma y estructura de órganos y partes anatómicas) encontrados en unos 50 especímenes fósiles de las 11 especies de Metacryphaeus. "En principio, estas características sirven para establecer su filogenia:la historia evolutiva de todas las especies del universo, analizados en términos de líneas de ascendencia y relaciones entre grupos más amplios, "Dijo Ghilardi.

Conocido como un análisis parsimonioso, este método se usa ampliamente para establecer relaciones entre organismos en un ecosistema dado, y en los últimos años, también ha comenzado a utilizarse en el estudio de fósiles.

Según Ghilardi, parsimonia, en general, es el principio de que la explicación más simple de los datos es la explicación preferida. En el análisis de la filogenia, significa que la hipótesis sobre las relaciones que requiere el menor número de cambios característicos entre las especies analizadas (en este caso, trilobites del género Metacryphaeus) es el que tiene más probabilidades de ser correcto.

La contribución biogeográfica al estudio fue realizada por el profesor Nihei, quien trabaja en IB-USP como taxónomo y sistematizador de insectos. El campo de la sistemática se ocupa de los cambios evolutivos entre ancestros, mientras que la taxonomía se centra en clasificar y nombrar organismos.

"El análisis biogeográfico generalmente involucra grupos vivos cuyas edades se estiman por filogenia molecular, o el llamado reloj molecular, que estima cuándo dos especies probablemente divergieron sobre la base del número de diferencias moleculares en su ADN. En este estudio de trilobites, usamos la edad de manera similar, pero se obtuvo del registro fósil, "Dijo Nihei.

"El punto principal del estudio fue utilizar fósiles en un método que normalmente involucra biogeografía molecular. Muy pocos estudios de este tipo han involucrado fósiles anteriormente. Creo que nuestro estudio allana el camino para un nuevo enfoque basado en métodos biogeográficos que requieren un cronograma [ un cladograma fechado molecularmente] porque este cronograma también se puede obtener de taxones fósiles como los estudiados por los paleontólogos, en lugar de cladogramas moleculares para animales vivos ".

Como paleontólogo de vertebrados que se especializa en dinosaurios, Langer reconoció que sabe poco sobre trilobites, pero mucho sobre las técnicas computacionales modernas utilizadas en el análisis parsimonioso. en el que se basó su participación en el estudio. "Creo que el aspecto clave de este estudio, y la razón por la que fue aceptado para su publicación en una revista tan importante como Informes científicos , es que es el primer uso de la parsimonia para comprender la filogenia de un género de trilobites en el hemisferio sur, " él dijo.

Dispersión gondwana

Los resultados de los análisis paleobiogeográficos refuerzan la teoría preexistente de que Bolivia y Perú formaron el hogar ancestral de Metacryphaeus. "Los modelos estiman una probabilidad del 100 por ciento de que Bolivia y Perú formaron el área ancestral del clado Metacryphaeus y la mayoría de sus clados internos, "Dijo Ghilardi. La confirmación de la teoría muestra que los modelos parsimoniosos tienen el poder de sugerir la presencia de clados en un momento específico del pasado, incluso cuando no hay registros físicos conocidos de esa presencia.

En el caso de Metacryphaeus, los registros más antiguos de Bolivia y Perú datan de la etapa pragiana temprana (410,8-407,6 millones de años), pero se cree que el género evolucionó en la región durante la etapa de Lochkovian (419.2-410.8 millones de años). Parsimonia, por lo tanto, sugiere que Metacryphaeus se originó en Bolivia y Perú en algún momento antes de 410,8 millones de años, pero no antes de 419,2 millones de años. En cualquier evento, se cree que es mucho más antiguo que cualquier fósil conocido.

Según Ghilardi, Los resultados se pueden interpretar como que muestran que la radiación adaptativa de Metacryphaeus a otras áreas del oeste de Gondwana ocurrió durante episodios de transgresión marina en Lochkovian-Pragian, cuando el mar inundó partes de Gondwana. "La dispersión de los trilobites de Metacryphaeus durante el Lochkovian ocurrió desde Bolivia y Perú a Brasil, a la cuenca del Paraná, ahora en la región sur, y la cuenca del Parnaíba, en la división norte-noreste, y hacia las Malvinas / Falklands, mientras que la dispersión de Pragian se produjo hacia Sudáfrica, " él dijo.

Los trilobites fósiles se han encontrado continuamente en la cuenca del Paraná en las últimas décadas. Los trilobites recolectados a fines del siglo XIX en la cuenca del Parnaíba fueron conservados por el Museo Nacional de Brasil en Río de Janeiro. que fue destruida por un incendio en septiembre de 2018. "Estos fósiles aún no se han encontrado bajo los escombros y es probable que no quede nada de ellos. Eran meras impresiones de conchas dejadas en el antiguo lecho marino. Incluso en forma petrificada, deben haberse disuelto en el fuego, "Dijo Ghilardi.