5.25億年前的節肢動物新發現的大腦是如何進化的

majer 發佈 2022-12-02T14:49:24.960950+00:00

在5.25億年前的節肢動物化石中新發現的大腦似乎是迄今為止發現的最古老的大腦——它可能解決了正在進行的關於大腦最初是如何在這些無脊椎動物中進化的爭論。發現於一種名為「心有條龍扣帶」的小鎧甲小魚身上,令人驚訝的是,大腦竟然存活下來,它由神經系統中的三個不同的成分組成。

在5.25億年前的節肢動物化石中新發現的大腦似乎是迄今為止發現的最古老的大腦——它可能解決了正在進行的關於大腦最初是如何在這些無脊椎動物中進化的爭論。

發現於一種名為「心有條龍扣帶」的小鎧甲小魚身上,令人驚訝的是,大腦竟然存活下來,它由神經系統中的三個不同的成分組成。

這一點很重要,因為它表明大腦是獨立於頭部和神經系統進化而來的。

以前人們認為,這些動物的大腦被劃分為稱為神經節的重複神經結構,就像軀幹的神經系統一樣。

亞利桑那大學的神經科學家尼古拉斯·斯特勞說:「這種解剖結構完全出乎意料,因為現代節肢動物的頭部和大腦,以及它們的一些祖先化石,在一百多年前就被認為是分節的。」斯菲爾德說。

化石於20世紀80年代末在中國雲南省南部被發現。這種蠕蟲狀的鏈形C. catenulum最初會利用多對柔韌但結實的腿在海底爬行。

由於這塊化石只有1.5厘米(0.6英寸)大小,研究小組無法對它進行X光檢查。取而代之的是,他們使用了一種被稱為色彩過濾的方法,即使用一系列高解析度的數位化圖像來過濾掉不同波長的光並繪製內部結構圖。

隨後,研究人員將揭示的頭部和大腦形態與其他化石、今天的節肢動物及其基因表達模式進行了比較。這些比較表明,相同的大腦組織藍圖已經持續了5億年。

英國倫敦國王學院的進化神經學家弗蘭克·赫斯說:「我們已經確定了所有大腦共有的特徵以及它們是如何形成的。」

「我們意識到,不管我們研究的是什麼物種,每個腦域及其相應的特徵都是由相同的基因組合所指定的。這確定了一個共同的遺傳基礎計劃,使大腦。

節肢動物是動物王國中物種最豐富的門,昆蟲、甲殼類動物、蜘蛛、千足蟲和蜈蚣都是其中之一。在龍蝦之後,出現了真節肢動物——這是希臘語,意思是「真正有關節的腳」,隨著進化的進展,這是關鍵的區別。

今天,這些生物的後代生活在澳大利亞,紐西蘭和南美洲發現的天鵝絨蠕蟲中,但研究人員認為他們的方法可以應用於節肢動物以外的各種其他物種。

將這些新發現與我們所知的脊椎動物大腦和脊髓發育進行比較也會很有趣。最後,研究人員說,他們的研究強調了大自然是如何在大規模變化中生存下來的——以及如果我們不能控制住氣候危機,我們將失去什麼。

Straussfeld說:「當重大的地質和氣候事件正在重塑地球時,簡單的海洋動物如心網動物產生了世界上最多樣化的生物群——真節肢動物——它們最終擴散到地球上每一個新興的棲息地,但現在受到我們自己的短命物種的威脅。」

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