科学家发现了具有5.2亿年历史的化石神经系统

时间：2021-06-29 19:52:06 来源：

来自华南早寒武世晓世坝生物群的昆明澄江草的完整标本。

剑桥大学的研究人员发现，一个有5.2亿年历史的化石神经系统是迄今为止发现的最完整，最好的例子。

研究人员发现了一种已发现的中枢神经系统最古老，最详细的化石，这种化石是一种生活在5亿多年前的甲壳类动物。来自中国南方的化石保存得非常好，以至于看不到神经。这是第一次在这个时代的化石中观察到这种程度的细节。

这项发现发表在《美国国家科学院院刊》上，正在帮助研究人员了解节肢动物的神经系统-腿部关节爬行的爬行动物是如何进化的。英国，中国和德国的研究人员很少发现任何化石的软组织，但这是迄今为止发现的神经系统保存最详细的例子。

这种动物叫做昆明澄江鳄（Chengjiangocaris kunmingensis），生活在寒武纪的“爆炸”时期，即大约五亿年前的快速进化发展时期，当时大多数主要动物群首次出现在化石记录中。昆明C.属于一种动物，名为“抚仙回兽”，是现代节肢动物的早期祖先-包括昆虫，蜘蛛和甲壳类动物在内的这类动物。

这项研究的合著者，剑桥大学动物学系的哈维尔·奥尔特加·赫尔南德斯博士说：“这是祖先神经系统的独特外观。”“这是寒武纪以来中枢神经系统最完整的例子。”

在过去的五年中，研究人员从那个时期开始发现了几种不同物种的部分僵化的神经系统，但是这些大部分是化石的大脑。而且在大多数这些标本中，化石只保留了大脑轮廓的细节，这意味着可用的信息量有限。

昆明梭子蟹看起来像一种甲壳类动物，有着宽阔的，几乎是心形的头罩，还有一个长着长成团的身体，双腿大小不一。通过仔细地准备化石，其中包括用细针刺破周围的岩石，研究人员不仅能够观察到身体的坚硬部位，而且还能观察到化石的软组织。

我们拥有的绝大多数化石主要是骨骼和其他坚硬的身体部位，例如牙齿或外骨骼。由于神经系统和软组织基本上是由类脂肪物质组成的，因此将它们保存为化石极为罕见。该研究背后的研究人员于2013年首次发现了化石中枢神经系统，但新材料使他们能够更深入地研究这些发现的意义。

中枢神经系统协调所有神经和运动功能。在脊椎动物中，它由大脑和脊髓组成，但在节肢动物中，它由凝聚的大脑和一系列类似神经网络的神经节组成，像一串珠子一样，由一系列类似的相互连接的神经团组成。

像现代节肢动物一样，昆明锦绣有一条神经线（类似于脊椎动物的脊髓）遍布其整个身体，每个珠状神经节都控制着一条步行的双腿。

仔细检查保存异常的神经节后，发现有数十根纺成的纤维，每根纤维的长度约为千分之五毫米。Ortega-Hernández说：“这些细腻的纤维表现出高度规则的分布模式，因此我们想知道它们是由与构成神经索的神经节相同的材料制成的。”“使用荧光显微镜，我们确认了纤维实际上是神经，被化为碳膜，提供了前所未有的细节水平。这些化石极大地增进了我们对神经系统如何进化的理解。”

对于Ortega-Hernández及其同事而言，一个关键问题是该发现告诉我们有关早期动物进化的信息，因为神经系统包含了大量信息。进一步的分析表明，昆明梭菌的神经系统某些方面的结构似乎与现代的普瑞普利德（阴茎蠕虫）和甲癣（天鹅绒蠕虫）相似，腹侧神经索有规则间隔的神经。

相比之下，这些数十条神经已在缓坡动物（水熊）和现代节肢动物中独立丢失，这表明简化在神经系统的进化中起着重要作用。

这项研究最显着的含义之一是，昆明梭菌的神经索保存完好，代表了一种独特的结构，而这种结构在活生物体中是未知的。该标本证明了化石记录对了解寒武纪时期动物早期进化的独特贡献。Ortega-Hernández说：“我们发现的这些化石越多，我们就越能够理解神经系统以及早期动物的进化方式。”

出版物：揭阳等al。“副线虫腹腹神经索和Panarthropoda中的早期神经系统进化。”PNAS（2016）。DOI：10.1073 / pnas.1522434113

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