在中国出土的一种古老蠕虫拥有迄今为止发现的最古老的大脑化石之一。 大脑的形状也有助于解决关于节肢动物进化的数百年争论。
中国出土的一条 5.25 亿年前的蠕虫化石可能是迄今发现的最古老的大脑样本。大脑令人惊讶的形状提供了有关节肢动物进化的线索——一个包括昆虫、蜘蛛和甲壳类动物的群体——并可能有助于解开一个多世纪以来一直困扰着研究人员的谜团。
这种被称为 Cardiodictyon catenulum 的古老生物于 1984 年与许多其他化石一起在中国云南省的一处遗址被发现，这些化石统称为澄江动物群。这种类似蠕虫的生物属于 Lobopodia 门——一群已灭绝的、栖息在海底的节肢动物祖先，它们有铠甲壳和粗短的腿，在寒武纪时期（5.41 亿至 4.854 亿年前）大量存在。
在 11 月 24 日发表在《节肢动物进化》杂志上的一项新研究中，另一组科学家重新分析了化石标本，发现它一直隐藏着一个惊人的秘密——一个保存完好的神经系统，包括大脑。
“据我们所知，这是迄今为止我们所知道的最古老的大脑化石，”该研究的主要作者、位于图森的亚利桑那大学的神经生物学家 Nicholas Strausfeld在一份声明中说.
科学家们花了将近 40 年的时间才发现 C. catenulum 的大脑，因为研究人员之前认为动物体内的任何软组织都随着时间的推移而丢失了。
“直到最近，人们普遍认为大脑不会变成化石，”该研究的合著者、英国伦敦国王学院的进化神经科学家 Frank Hirth（在新标签页打开）在声明中说。 他补充说，由于化石体积小且年代久远，过去的研究人员“甚至不敢看它以期找到大脑”。
但最近对大约同一时期的类似化石的调查改变了这种先入之见。 迄今为止，还在 5 亿年前的阴茎蠕虫近亲身上发现了原始大脑化石； 大约 5 亿年前保存完好的类似虫子的生物； 5.2亿年前的“海怪”； 以及大约 5.06 亿年前的数十种三眼海洋生物。
颠覆节肢动物进化
与发现古老大脑一样令人惊讶的是，研究人员对这种动物头盖骨的形状和结构更加吃惊。 头部和大脑都是非分段的，这意味着它们没有分成多个部分。 但是，化石身体的其余部分被分成几部分。
“这种解剖结构完全出乎意料，”施特劳斯菲尔德说。 一个多世纪以来，研究人员一直认为早已灭绝的节肢动物的大脑和头部就像现代节肢动物一样是分段的； 他补充说，大多数其他古代节肢动物祖先的化石也显示出分段的头部和大脑。
更令人惊讶的是，C. catenulum 有小块神经，称为神经节，贯穿其分段的身体。 由于这一发现，研究人员认为，在现代节肢动物中看到的分段大脑和头部可能是与神经系统的其余部分分开进化的，而神经系统很可能首先分段。
然而，研究作者指出，C. catenulum 的大脑化石仍然与现代节肢动物大脑具有一些关键特征，这表明“基本大脑计划”在过去的 50 亿年中没有发生太大变化，Strausfeld 说。
接下来，研究人员希望将化石大脑与其他动物群体的大脑进行比较，以尝试发现更多关于不同大脑如何随着时间的推移而多样化的信息。