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来自研究机构

5.2亿年前的神经系统化石是目前发现的最详细的例子

日期:
2016年2月29日
来源:
剑桥大学
简介:
研究人员发现了迄今为止发现的最古老、最详细的中枢神经系统化石之一,它来自一种生活在5亿多年前的甲壳类动物。这具来自中国南方的化石保存得如此完好,以至于可以看到单个神经,这是第一次在这个时代的化石中观察到如此详细的细节。
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研究人员发现了迄今为止发现的最古老、最详细的中枢神经系统化石之一,它来自一种生活在5亿多年前的甲壳类动物。这具来自中国南方的化石保存得如此完好,以至于可以看到单个神经,这是第一次在这个时代的化石中观察到如此详细的细节。

发表在《美国国家科学院院刊》上的这一发现有助于研究人员了解节肢动物(腿有关节的爬行动物)的神经系统是如何进化的。发现软组织化石是很罕见的,但这个由英国、中国和德国的研究人员发现的特殊发现,代表了迄今为止发现的保存完好的神经系统的最详细的例子。

这种动物,叫做Chengjiangocaris kunmingensis生活在寒武纪“大爆发”时期,这是一个大约5亿年前的快速进化发展时期,当时大多数主要动物群体首次出现在化石记录中。c . kunmingensis它是现代节肢动物(包括昆虫、蜘蛛和甲壳类动物)的早期祖先。

“这是对祖先神经系统的独特一瞥,”该研究的合著者、剑桥大学动物学系的哈维尔博士Ortega-Hernández说。“这是寒武纪时期中枢神经系统最完整的例子。”

在过去的五年里,研究人员已经在那个时期的几个不同物种身上发现了部分化石化的神经系统,但这些化石大多是大脑化石。在大多数标本中,化石只保留了大脑轮廓的细节,这意味着可用的信息数量有限。

c . kunmingensis看起来像一种甲壳类动物,有一个宽大的、几乎是心形的头盾,长长的身体上有一对大小不一的腿。通过仔细准备化石,包括用细针凿掉周围的岩石,研究人员不仅能够看到身体的坚硬部分,还能看到软组织的化石。

我们拥有的绝大多数化石都是骨头和其他坚硬的身体部位,比如牙齿或外骨骼。由于神经系统和软组织基本上是由脂肪类物质构成的,因此发现它们作为化石保存下来是极其罕见的。这项研究背后的研究人员在2013年首次发现了中枢神经系统化石,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的神经和运动功能。在脊椎动物中,它由大脑和脊髓组成,但在节肢动物中,它由浓缩的大脑和一系列相互连接的神经组织组成,这些神经组织被称为神经节,类似于一串珠子。

像现代节肢动物一样,c . kunmingensis有一根神经索——类似于脊椎动物的脊髓——贯穿全身,每一个像珠子一样的神经节控制着一对行走的腿。

仔细观察这个保存完好的神经节,发现了几十条细长的纤维,每条长度约为千分之五毫米。Ortega-Hernández说:“这些脆弱的纤维呈现出高度规则的分布模式,所以我们想弄清楚它们是否与形成神经索的神经节由相同的材料制成。”“使用荧光显微镜,我们确认这些纤维实际上是单个神经,化石碳膜,提供了前所未有的细节水平。这些化石极大地提高了我们对神经系统如何进化的理解。”

对于Ortega-Hernández和他的同事来说,一个关键的问题是,由于神经系统包含了如此多的信息,这一发现告诉了我们关于早期动物进化的什么。进一步的分析表明,神经系统的某些方面c . kunmingensis看起来结构类似于现代的阴茎虫和绒虫,有规则间隔的神经从腹侧神经索伸出。

相比之下,这些神经在缓步动物(水熊类)和现代节肢动物中已经独立消失,这表明简化在神经系统的进化中发挥了重要作用。

可能这项研究最引人注目的意义之一是,异常保存的神经索c . kunmingensis代表了一种独特的结构,在其他生物体中是未知的。该标本展示了化石记录对了解寒武纪动物早期进化的独特贡献。Ortega-Hernández说:“我们发现的化石越多,我们就越能理解神经系统是如何进化的,以及早期动物是如何进化的。”

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故事来源:

材料所提供的剑桥大学。原故事的授权是知识共用许可证注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 杨洁等。全节肢动物的抚弦回腹侧神经索与早期神经系统的进化PNAS, 2016 doi:10.1073 / pnas.1522434113

引用此页

剑桥大学。“5.2亿年前的神经系统化石是目前发现的最详细的例子。”《科学日报》。科学日报,2016年2月29日。< www.koonmotors.com/releases/2016/02/160229153517.htm >。
剑桥大学。(2016年2月29日)5.2亿年前的神经系统化石是目前发现的最详细的例子。《科学日报》。2023年6月20日检索自www.koonmotors.com/releases/2016/02/160229153517.htm
剑桥大学。“5.2亿年前的神经系统化石是目前发现的最详细的例子。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2016/02/160229153517.htm(2023年6月20日访问)。

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