Подсказки, содержащиеся в древнем мозге, указывают на происхождение головы у ранних животных
Новое исследование Кембриджского университета идентифицировало один из древнейших когда-либо обнаруженных окаменелых мозгов возрастом более 500 миллионов лет и использовало его, чтобы помочь определить, как впервые сформировалась голова у ранних животных. Результаты, опубликованные 7 мая в журнале Current Biology, указывают на ключевой момент эволюционного перехода от мягких к твёрдым телам у ранних предков членистоногих — группы, включающей современных насекомых, ракообразных и пауков.
Исследование изучило два типа предков членистоногих — мягкотелого трилобита и странное существо, напоминающее подводную лодку. Было обнаружено, что твёрдая пластина, называемая передним склеритом, и глазоподобные структуры в передней части их тел были соединены нервными трактами, исходящими из передней части мозга. Это соответствует тому, как контролируется зрение у современных членистоногих.
Новые данные также позволили провести сравнения с аномалокаридами — группой крупных плавающих хищников того периода — и выявить ключевое сходство между передним склеритом и пластиной на верхней части головы аномалокарид. Это указывает на их общее происхождение. Хотя широко признано, что аномалокариды являются ранними предками членистоногих, строение их тел довольно различно. Благодаря сохранившимся мозгам в этих окаменелостях, теперь можно распознать передний склерит как связующее звено между головой аномалокарид и головой более привычных членистых членистоногих.
«Передний склерит был утрачен у современных членистоногих, так как, скорее всего, слился с другими частями головы в ходе эволюционной истории группы», — сказал доктор Хавьер Ортега-Эрнандес, автор исследования. «То, что мы видим в этих окаменелостях, — это один из основных переходных этапов между мягкотелыми червеобразными существами и членистоногими с твёрдым экзоскелетом и членистыми конечностями. Это период crucial transformation».
Ортега-Эрнандес отметил, что яркие пятна в передней части тел, являющиеся на самом деле простыми фоторецепторами, встроены в передний склерит. Фоторецепторы соединены с передней частью окаменелого мозга, очень похоже на строение у современных членистоногих. Скорее всего, эти древние мозги обрабатывали информацию аналогично сегодняшним и были crucial для взаимодействия с окружающей средой, обнаружения пищи и спасения от хищников.
Ископаемые, из коллекций Королевского музея Онтарио в Торонто и Смитсоновского института в Вашингтоне, происходят из сланцев Бёрджес в Западной Канаде — одного из самых богатых в мире источников окаменелостей того периода. Поскольку мозг и другие мягкие ткани по сути состоят из жироподобных веществ, их обнаружение в ископаемом состоянии крайне редко. Даже в сланцах Бёрджес, где условия исключительно благоприятны для сохранности кембрийских окаменелостей, находка окаменелой мозговой ткани очень необычна. Фактически, это наиболее полный мозг, найденный в ископаемом из Бёрджес.
«Со временем головы становились более complex, — сказал Ортега-Эрнандес. — Но то, что мы видим здесь, — это ответ на вопрос о том, как членистоногие изменили свои тела с мягких на твёрдые. Это улучшает наше понимание происхождения и сложной эволюционной истории этой высоко успешной группы».