在5亿年前类似虫子的生物化石中发现的墨迹,可能是保存完好的对称脑组织。化石的发现可能有助于平息一场激烈的科学争论——大脑是否可以变成化石的问题。
科学家们在节肢动物Alalcomenaeus的化石中发现了这些斑点,这种动物与现代昆虫、蜘蛛和甲壳类动物的门相同。这些动物生活在大约5.43亿到4.9亿年前的寒武纪,它们的外骨骼坚硬,化石化得很好。但这种生物的大脑和神经的软组织经常会腐烂,因此从化石记录中消失。
12月11日发表在《英国皇家学会学报B》(Proceedings of the Royal Society B)杂志上的一项新研究,描述了两具完整的Alalcomenaeus化石,包括大脑及其所有附件。
“我们在化石记录中面对的是异常情况。哈佛大学无脊椎古生物学家、哈佛比较动物学博物馆馆长哈维尔·奥尔特加-埃尔南德斯是论文的合著者之一。在此之前,古生物学家们只发现了另一种Alalcomenaeus标本,认为它有神经组织,但这一发现遭到了质疑。Ortega-Hernandez说,有了另外两个标本在手,科学家现在可以确信,神经组织实际上可以变成化石,并在特殊的寒武纪节肢动物化石中被发现
这张图描绘了Alalcomenaeus神经系统与肠道的基本布局。这张图描绘了Alalcomenaeus神经系统与肠道的基本布局。
长期的争论
除了Ortega-Hernandez和他的团队,只有少数研究人员报告在寒武纪节肢动物中发现了神经组织化石。在2012年的一篇论文中,科学家们首次发现了节肢动物大脑化石的证据,这种化石来自一种名为“Fuxianhuia protensa”的微小生物。尽管媒体广泛报道,但该报道还是招致了批评。
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但是现在,Ortega-Hernandez和他的同事的新研究是“对早期工作的一个真正令人愉悦的确认”,Strausfeld对Live Science说。“他平息了人们的许多反对意见。”
在他们的研究中,Ortega-Hernandez和他的合作者发现了一个新的Alalcomenaeus化石,埋藏在犹他州一个被称为美国大盆地的地质洼地里。作者注意到,这种生物的中线上有对称的斑点,类似于一些现代节肢动物的神经系统结构,包括马蹄蟹、蜘蛛和蝎子。Ortega-Hernandez告诉Live Science:“神经系统和肠道相互交叉,这在如今的节肢动物中很常见,198彩平台黑钱吗,从没听过198彩黑钱的消息
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这些污渍还含有可检测到的碳含量,碳是神经组织中的关键元素。与神经系统组织一样,这些黑色斑点也嵌在动物的四只眼睛里。在检查了所有这些标准之后,Ortega-Hernandez说他可以自信地报告在新发现的标本中发现了神经组织化石。
但是为了再次验证他们的发现,作者们还检查了来自美国大盆地的第二块Alalcomenaeus化石。这个标本最初是在20世纪90年代挖掘出来的,与新发现的化石有相似的痕迹和碳痕迹。此外,两大盆地化石与斯特劳斯菲尔德在中国发现的另一种标本的描述相符。奥尔特加-埃尔南德斯说,所有这三具化石都是在类似的沉积物中被发现的,这表明一种独特的保存过程使它们所有的大脑物质都变成了化石。
尽管Ortega-Hernandez和他的同事检查和双重检查他们的工作,作者“通常必须谨慎声称发现了一个真正的大脑化石,“Jianni Liu教授早年生活研究所西安西北大学地质系,中国,在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志。刘认为,在寒武纪化石中看到的斑点可能是“衰变过程的轻微随机效应”,而不是大脑物质的残余。
在2018年的一项研究中,刘和她的同事检查了约800个化石标本,发现近10%的头部区域有墨迹。作者回顾了以前关于动物腐烂的研究,发现神经组织往往会很快腐烂,但是肠道细菌可以附着在周围,“产生这些所谓的生物膜辐射[染色],看起来有点像神经系统的一部分,”刘写道。
包括斯特劳斯菲尔德在内的几位古生物学家指出,刘氏未能对据报道含有脑组织的化石进行研究,缺乏主要证据标志着她的研究存在“重大缺陷”。此外,刘所检测的标本含有不对称的污渍,而不是对称的,这意味着无论如何它们都不会被解释为脑组织,斯特劳斯菲尔德说。
另外,关于腐烂的研究通常测量的是水中组织的分解,而埋藏的化石与周围沉积物中携带的大量化学物质相互作用,Ortega-Hernandez说。例如,一些研究表明,粘土和水的结合启动了一种“化学鞣制”过程,使身体的软组织变硬,类似于特殊的化学物质如何把柔软的牛皮变成皮革,Ortega-Hernandez说。
必须做更多的工作来阐明沉积物在化石保存中的作用,但是到目前为止,有充分的证据表明节肢动物仍然处于强烈的压力下,随着时间的推移而固化,斯特劳斯菲尔德说。动物的大脑和神经在这个过程中会变平,因为神经组织含有大量的脂肪,这些结构可以防水,并且“有一定的抗腐能力”,他说。
尽管证据对他们有利,Ortega-Hernandez、Strausfeld和他们的同事可能需要挖掘出更多的节肢动物的大脑碎片来说服反对者,使他们相信远古的大脑可以变成化石。
刘说:“我们很欣赏作者们努力证明他们的研究结果是真实的神经组织,但是当数据只来自两块化石时,198彩票是那个集团旗下的子品牌,听198彩票总代说
198彩平台好像是合乐的姐妹网站,我们仍然持怀疑态度。”“新的数据总是受欢迎的,但正如我们之前所注意到的,如果解剖特征在几个独立的标本中以一致的形式出现,我们会更有信心。”