寒武紀(jì)葉足動(dòng)物Cardiodictyon解決真節(jié)肢動(dòng)物大腦的起源問題

Cardiodictyon catenulum化石于1984年在中國(guó)云南被發(fā)現(xiàn)。在這張照片中，紀(jì)葉解決該動(dòng)物的足動(dòng)真節(jié)肢動(dòng)廈門外圍（外圍預(yù)約）外圍女聯(lián)系方式（微信199-7144-9724）一二線熱門城市上門頭部在右邊。資料來源：Nicholas Strausfeld/亞利桑那大學(xué)

Cardiodictyon catenulum的頭部化石（前部在右邊）。品紅色的起源沉積物標(biāo)志著大腦結(jié)構(gòu)的化石。資料來源：Nicholas Strausfeld
（神秘的寒武地球uux.cn）據(jù)cnBeta：根據(jù)一項(xiàng)新的研究，一種完整保存了神經(jīng)系統(tǒng)的紀(jì)葉解決微小海洋生物的化石解決了一個(gè)世紀(jì)以來關(guān)于大腦如何在節(jié)肢動(dòng)物中進(jìn)化的爭(zhēng)論，節(jié)肢動(dòng)物是足動(dòng)真節(jié)肢動(dòng)動(dòng)物王國(guó)中物種最豐富的群體。一項(xiàng)新的物C物大問題研究提供了對(duì)Cardiodictyon catenulum的首次詳細(xì)描述，這是起源一種保存在中國(guó)南部云南省巖石中的蠕蟲狀動(dòng)物。
該化石幾乎沒有半英寸（不到1.5厘米）長(zhǎng)，寒武最初于1984年被發(fā)現(xiàn)，紀(jì)葉解決直到現(xiàn)在還隱藏著一個(gè)重要的足動(dòng)真節(jié)肢動(dòng)秘密：一個(gè)保存得很好的神經(jīng)系統(tǒng)，包括一個(gè)大腦。物C物大問題廈門外圍（外圍預(yù)約）外圍女聯(lián)系方式（微信199-7144-9724）一二線熱門城市上門這項(xiàng)研究于11月24日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，起源由亞利桑那大學(xué)神經(jīng)科學(xué)系的攝政教授尼古拉斯-斯特勞斯菲爾德和倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院進(jìn)化神經(jīng)科學(xué)的讀者弗蘭克-赫斯領(lǐng)導(dǎo)。
斯特勞斯菲爾德說："據(jù)我們所知，這是迄今為止我們知道的最古老的大腦化石。"
Cardiodictyon屬于一個(gè)已滅絕的動(dòng)物群體，被稱為心網(wǎng)蟲，它們?cè)谝粋€(gè)被稱為寒武紀(jì)的時(shí)期早期大量存在，當(dāng)時(shí)幾乎所有的主要?jiǎng)游锲废刀荚?.4億年到5億年前的極短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。心網(wǎng)蟲很可能使用多對(duì)柔軟、粗壯的腿在海底移動(dòng)，這些腿缺乏它們優(yōu)化后的產(chǎn)物 - 關(guān)節(jié)。今天與lobopodians最接近的活體親屬是主要生活在澳大利亞、新西蘭和南美洲的櫛蠶。
可以追溯到19世紀(jì)的辯論
Cardiodictyon的化石顯示，這種動(dòng)物的軀干是分段的，其中有被稱為神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)的重復(fù)排列。這與它的頭部和大腦形成了鮮明的對(duì)比，兩者都缺乏任何可分割的證據(jù)。
據(jù)作者說，這一發(fā)現(xiàn)解決了關(guān)于節(jié)肢動(dòng)物的頭部起源和組成的長(zhǎng)期激烈爭(zhēng)論，節(jié)肢動(dòng)物是世界上動(dòng)物王國(guó)中物種最豐富的群體。節(jié)肢動(dòng)物包括昆蟲、甲殼動(dòng)物、蜘蛛和其他蛛形綱動(dòng)物，加上其他一些品系，如千足蟲和蜈蚣。
"從19世紀(jì)80年代開始，生物學(xué)家注意到節(jié)肢動(dòng)物典型的軀干的明顯分段外觀，并基本上將其推斷成頭部，"Hirth說。"這就是該領(lǐng)域如何得出頭部是分節(jié)的軀干的前部延伸的結(jié)論。但是Cardiodictyon表明早期的頭部不是分段的，它的大腦也不是分段的，這表明大腦和軀干的神經(jīng)系統(tǒng)可能是分開進(jìn)化的。"
大腦確實(shí)化石化了
Cardiodictyon由古生物學(xué)家侯先光在云南省發(fā)現(xiàn)于一個(gè)著名的化石礦床，其柔軟、精致的身體在化石記錄中保存得很好，但除了Cardiodictyon之外，沒有一個(gè)人被仔細(xì)檢查過它們的頭部和大腦，這可能是因?yàn)樗ǔ：苄　?i>Cardiodictyon最突出的部分是一系列三角形、馬鞍形的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)界定了每一節(jié)，并作為一對(duì)腿的連接點(diǎn)。這些在更古老的巖石中被發(fā)現(xiàn)，可以追溯到寒武紀(jì)的到來。這可能是最早的節(jié)肢動(dòng)物，甚至比三葉蟲還要早，三葉蟲是海洋節(jié)肢動(dòng)物的一個(gè)標(biāo)志性和多樣化的群體，大約在2.5億年前滅絕了。
"直到最近，人們的普遍理解是'大腦不會(huì)變成化石'，"Hirth說。"所以你首先不會(huì)期望找到一個(gè)保存著大腦的化石。其次，這種動(dòng)物是如此之小，你甚至難以希望能在其中找到一個(gè)大腦。"
然而，過去10年的工作，斯特勞斯菲爾德已經(jīng)在各種節(jié)肢動(dòng)物化石中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)保存大腦的案例。
制造大腦的共同遺傳基礎(chǔ)計(jì)劃
在他們的新研究中，作者不僅確定了Cardiodictyon的大腦，而且還將其與已知的化石和活的節(jié)肢動(dòng)物，包括蜘蛛和蜈蚣的大腦進(jìn)行了比較。結(jié)合對(duì)化石的詳細(xì)解剖學(xué)研究和對(duì)其活體后代的基因表達(dá)模式的分析，他們得出結(jié)論，從寒武紀(jì)到今天，它們一直保持著一個(gè)共同的大腦組織藍(lán)圖。在Cardiodictyon中，三個(gè)腦域分別與一對(duì)特征性的頭部附屬物和前部消化系統(tǒng)的三個(gè)部分之一有關(guān)。
"通過比較活體物種的已知基因表達(dá)模式，我們確定了所有大腦的共同特征以及它們是如何形成的。我們意識(shí)到，每個(gè)腦域及其相應(yīng)的特征都是由相同的組合基因指定的，無論我們看的是哪個(gè)物種，"Hirth補(bǔ)充說。"這表明有一個(gè)制造大腦的共同遺傳基礎(chǔ)計(jì)劃"。"
對(duì)脊椎動(dòng)物大腦進(jìn)化的啟示
研究中描述的原則可能適用于節(jié)肢動(dòng)物及其近親以外的其他生物。當(dāng)把節(jié)肢動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)與脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行比較時(shí)，這具有重要的意義，脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)顯示出類似的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，其中前腦和中腦在遺傳上和發(fā)育上與脊髓不同。
施特勞斯菲爾德說，他們的發(fā)現(xiàn)還提供了一個(gè)信息，即在地球在氣候轉(zhuǎn)變的影響下正在發(fā)生巨大變化的時(shí)候，他們的發(fā)現(xiàn)具有連續(xù)性。
"在重大地質(zhì)和氣候事件重塑地球的時(shí)候，簡(jiǎn)單的海洋動(dòng)物，如Cardiodictyon，產(chǎn)生了世界上最多樣化的生物群--節(jié)肢動(dòng)物，最終傳播到地球上的每一個(gè)新興棲息地。"（原標(biāo)題：科學(xué)教科書錯(cuò)了？5.25億年前的化石否定了對(duì)大腦進(jìn)化的普遍解釋）
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（神秘的地球uux.cn）據(jù)科學(xué)網(wǎng)（小柯機(jī)器人）：英國(guó)倫敦國(guó)王學(xué)院Frank Hirth等研究人員合作發(fā)現(xiàn)，下寒武統(tǒng)葉足動(dòng)物Cardiodictyon解決真節(jié)肢動(dòng)物大腦的起源問題。相關(guān)論文于2022年11月25日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。
研究人員發(fā)現(xiàn)，下寒武統(tǒng)葉足動(dòng)物Cardiodictyon catenulum的神經(jīng)系統(tǒng)化石提供了澄清，該化石顯示了一個(gè)沒有分節(jié)的頭部和大腦，包括三個(gè)頭區(qū)，與服務(wù)于其附屬軀干的體節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)不同。每個(gè)區(qū)與前腸的三個(gè)組成部分之一和一對(duì)頭部附屬物相一致。與干群節(jié)肢動(dòng)物的形態(tài)學(xué)對(duì)應(yīng)，以及與現(xiàn)存泛節(jié)肢動(dòng)物的同源基因表達(dá)模式的并列，表明C. catenulum的頭區(qū)早于真節(jié)肢動(dòng)物頭部的演化，但與定義現(xiàn)存螯肢動(dòng)物和有顎動(dòng)物大腦的神經(jīng)元對(duì)應(yīng)。
據(jù)悉，一個(gè)多世紀(jì)以來，節(jié)肢動(dòng)物頭部和大腦的起源和演化一直沒有一個(gè)統(tǒng)一的理由來調(diào)和不同的形態(tài)和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。