Эдди Гонсалес-мл. Древнейшая находка опровергает научную эволюцию мозга

Исследование, опубликованное в журнале Science под руководством Николаса Страусфельда, профессора кафедры неврологии Аризонского университета, и Фрэнка Хирта, лектора курса «Эволюционная неврология» в Королевском колледже Лондона, дает первое подробное описание червеобразного морского существа, сохранившегося в горных породах в южной китайской провинции Юньнань. Его научное название — Cardiodictyon catenulum.

Окаменелый Кардиодиктион обнаружен в 1984 году среди сообщества вымерших существ, известных как фауна Чэнцзянь в Юньнани (Китай). Голова животного справа. Авт. Николас Страусфельд / Университет Аризоны

Окаменелость длиной всего в полдюйма (менее 1,5 сантиметров) и впервые обнаруженная в 1984 году, до сих пор скрывает важнейшую загадку – присутствие сохранившейся нервной системы, включая мозг. «Насколько нам известно, это самый старый окаменелый мозг, о котором наука знает до сих пор», – сказал Страусфельд.

Художественное изображение червеобразного морского существа Cardiodictyon catenulum, которому 525 млн лет. Автор: Николас Страусфельд / Университет Аризоны

Кардиодиктион (Cardiodictyon catenulum) принадлежит к вымершей группе животных, известных как бронированные лобоподии, которые водились в изобилии в начале Кембрийского периода, когда практически появились все виды животных в чрезвычайно короткий период между 540 и 500 млн. лет назад. Ближайшими живущими сегодня родственниками лобоподий являются бархатные черви, обитающие в основном в Австралии, Новой Зеландии и Южной Америке.

В окаменелости Кардиодиктиона присутствует сегментированное туловище, в котором наблюдаются повторяющиеся нервные структуры, известные как ганглии. Это резко контрастирует с его головой и мозгом, в которых отсутствуют какие-либо признаки сегментации.

«Подобная анатомия оказалась совершенно неожиданной, потому что головы и мозг современных членистоногих и некоторых их ископаемых предков до сих пор считались сегментированными», – сказал Страусфельд. По его словам, находка разрешает длительные и жаркие споры о происхождении и составе головы у членистоногих, самой богатой видами в мире группы животных. К членистоногим относятся насекомые, ракообразные, пауки и другие паукообразные, а также некоторые другие линии, такие как многоножки.

«С 1880-х годов биологи отметили четко сегментированный вид туловища, типичный для членистоногих, и в основном экстраполировали это на голову, именно так ученые пришли к предположению, что голова является передним продолжением сегментированного туловища. Но Кардиотиктион показывает, что его голова не была сегментирована, как и ее мозг, что предполагает, что мозг и нервная система ствола, вероятно, развивались отдельно», – сказал Страусфельд.

Наиболее заметными частями Кардиодиктиона были треугольные структуры в форме седла, которые определяли каждый сегмент и служили точками крепления для пар ног. Они были найдены в еще более старых породах, относящихся к началу Кембрия.

Фауна Чэнцзянь (Китай) – известное месторождение окаменелостей

В фауне Чэнцзянь, известном месторождении окаменелостей в южной китайской провинции Юньнань, обнаруженном палеонтологом Сяньгуан Хоу, присутствуют хорошо сохранившиеся тела лобоподий, но, кроме Кардиодиктиона, ни одна из них не была тщательно исследована на предмет головы и мозга, возможно потому, что лобоподии, как правило, слишком малы.

Окаменелая головка Кардиодиктиона (передняя справа). Пурпурный цвет отмечает окаменелые структуры мозга. Авт. Николас Страусфельд / Университет Аризоны

Исследованная окаменелость говорит о том, что бронированные лобоподии, возможно, были самыми ранними членистоногими, предшествуя даже трилобитам, знаковой и разнообразной группе морских членистоногих, которые вымерли около 250 млн. лет назад.

До недавнего времени общим пониманием было то, что «мозг не окаменевает», то есть никто не питал надежды найти ископаемое с сохранившимся мозгом в первую очередь. И, во-вторых, это животное настолько маленькое, что никто даже не подумал бы взглянуть на него в надежде найти там мозг. Тем не менее, 10-летние исследования, проведенные Страусфельдом, выявили несколько случаев сохранения мозга у различных ископаемых членистоногих.

В своем новом исследовании авторы не только идентифицировали мозг Кардиодиктиона, но и сравнили его с мозгом известных ископаемых и живых членистоногих, включая пауков и многоножек. Объединив подробные анатомические исследования окаменелостей лобоподий с анализом моделей экспрессии генов у их живых потомков, они пришли к выводу, что общий план организации мозга сохранялся с Кембрия до сегодняшнего дня.

«Сравнивая известные модели экспрессии генов у живых видов, – сказал Хирт, – мы определили общую характеристику всех видов мозгов и то, как они формируются».

Фиолетовые области показывают следы окаменелой нервной ткани и мозга Cardiodictyon catenulum. Авт. Николас Страусфельд / Университет Аризоны

У Кардиодиктиона три области мозга, каждая из которых связана с характерной парой головных придатков и с одной из трех частей передней пищеварительной системы. «Мы поняли, что каждая область мозга и соответствующие ей функции определяются одними и теми же комбинациями генов, независимо от вида, на который мы смотрели, – сообщил Хирт. – Это предположило общий генетический план создания мозга».

Хирт и Страусфельд говорят, что принципы, описанные в их исследовании, вероятно, применимы и к другим существам, кроме членистоногих и их ближайших родственников. По их словам, это имеет важные последствия при сравнении нервной системы членистоногих с нервной системой позвоночных, которые демонстрируют схожую отличную архитектуру, в которой передний и средний мозг генетически и эволюционно отличаются от спинного мозга.

Оригинал статьи Eddie Gonzales Jr. 525-Million-Year-Old Fossil Defies Textbook Explanation For Brain Evolution

Перевод с английского: © П. Олексенко,  2022

Публикация на Тelegra.ph

См. еще:

Мозг человека не уменьшался после перехода к сложным формам общества

Клетки мозга неандертальцев делились быстрее, чем у современных людей

Neuralink уже на пороге испытаний мозговых имплантатов на людях

• Ключевые слова: эволюци,окаменелости,мозг,Страусфельд,кардиодиктион