Các nhà khoa học truy tìm các mỏ sắt chiếm không gian của mô hệ thống thần kinh trung ương lâu đời. Một phác thảo của một hệ thống thần kinh trung ương 520 triệu năm đã xuất hiện.
Một hóa thạch được bảo tồn nguyên sơ, 520 triệu năm tuổi, đã tiết lộ hệ thống thần kinh trung ương được biết đến sớm nhất của một loài động vật. Sinh vật này, loài đầu tiên từng được phát hiện, thuộc về một nhóm động vật đã tuyệt chủng, có một cặp phần mở rộng giống như cái kẹp từ đầu. Họ được biết đến như là megacheirans, nghĩa là móng vuốt lớn trong tiếng Hy Lạp. Các cấu trúc não và thần kinh trong hóa thạch dài 3 cm cho thấy nó là một họ hàng xa của nhện, bọ cạp và cua móng ngựa. Các nhà khoa học đã mô tả hóa thạch, được tìm thấy tại hệ tầng Thành Giang gần Côn Minh ở phía tây nam Trung Quốc, trong số ra ngày 17 tháng 10 năm 2013 của Thiên nhiên.
Phát hiện này cũng đưa ra ánh sáng mới về sự tiến hóa ban đầu của động vật chân đốt như nhện, bọ cạp, cua móng ngựa, côn trùng, động vật giáp xác và rết. Hơn nửa tỷ năm trước, quá trình tiến hóa của động vật chân đốt tách thành hai nhánh. Một nhánh dẫn đến nhện, bọ cạp và cua móng ngựa, nhánh còn lại là côn trùng, rết và động vật giáp xác.
Giáo sư Nick Strausfeld của Đại học Arizona, một trong những tác giả của tờ giấy, cho biết trong một thông cáo báo chí:
Bây giờ chúng ta biết rằng megacheirans có hệ thần kinh trung ương rất giống với cua móng ngựa và bọ cạp ngày nay. Điều này có nghĩa là tổ tiên của loài nhện và họ hàng của chúng sống cạnh nhau với tổ tiên của loài giáp xác ở Hạ Cambri.
Hóa thạch mới được phát hiện, một loại Alalcomenaeus, là họ hàng xa của bọ cạp và nhện. Tín dụng hình ảnh: N. Strausfeld et al.
Hóa thạch mới được phát hiện thuộc về một nhóm động vật biển đã tuyệt chủng được gọi là Alalcomenaeus, một thành viên của megacheiran nhóm. Chúng có những cơ thể thon dài với khoảng một chục đôi chân để bò hoặc bơi, cũng như một cặp lồi giống như hình cắt kéo đặc biệt từ đầu có thể được sử dụng để cảm nhận và nắm bắt con mồi.
Các nhà cổ sinh vật học từ lâu đã nghĩ rằng Alalcomenaeus có liên quan đến nhện, bọ cạp và cua móng ngựa vì hóa thạch của chúng cho thấy một khớp giống như khuỷu tay giữa phần phụ bên trong gắn liền với cơ thể và móng vuốt giống như lưỡi kéo bên ngoài. Cấu trúc này tương tự như khớp nanh của nhện và bọ cạp . Tuy nhiên, các nhà khoa học không hoàn toàn chắc chắn nếu Alalcomenaeus có liên quan đến nhện và bọ cạp bởi vì thật khó để nói làm thế nào các phần phụ giống như đầu kéo được kết nối với cơ thể.
Với việc phát hiện ra hóa thạch Trung Quốc mới được bảo tồn tốt này, cuối cùng họ đã tìm thấy một số câu trả lời về Alalcomenaeus danh tính. Trên thực tế, móng vuốt lớn của nó có mối liên hệ với cùng một bộ phận cơ thể với răng nanh của nhện và bọ cạp thời hiện đại. Greg Edgecombe, của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Luân Đôn và là đồng tác giả của bài báo, cho biết trong cùng một thông cáo báo chí:
Bây giờ chúng tôi đã quản lý để thêm bằng chứng trực tiếp từ phân đoạn thần kinh của não vào phần phụ lớn. Nó Vẹt như giống như trong nanh, cho chelicerae. Lần đầu tiên chúng ta có thể phân tích làm thế nào các phân đoạn của các động vật chân đốt hóa thạch này xếp hàng với nhau giống như cách chúng ta làm với các loài sống - sử dụng hệ thống thần kinh của chúng.
Leanchoilia illecebrosa là một megacheiran Rằng liên quan chặt chẽ đến những người mới được phát hiện Alalcomenaeus. Các megacheiran các phần phụ lớn giống như kẹp đặc trưng có thể thấy rõ trong mẫu vật này. Như mới Alalcomenaeus, nó là một họ hàng xa của bọ cạp và nhện. Hình ảnh tín dụng: Xianguang Hou / Đại học Vân Nam, Trung Quốc.
Trạng thái bảo tồn đáng chú ý mới này đã cung cấp cho các nhà khoa học một cơ hội chưa từng có để nghiên cứu các dấu vết còn lại của hệ thần kinh trung ương, thậm chí so sánh nó với các loài nhện, bọ cạp và cua móng ngựa thời hiện đại.
Để trích xuất một hình ảnh của hệ thống thần kinh hóa thạch, họ đã sử dụng một số kỹ thuật hình ảnh khác nhau. Một đã được chụp cắt lớp (CT), xây dựng một cái nhìn ba chiều về các tính năng của hệ thần kinh. Tiếp theo, họ chuyển sang các kỹ thuật hình ảnh tinh vi hơn, sử dụng tia laser quét để lập bản đồ hóa chất trong hóa thạch, đặc biệt là truy tìm các mỏ sắt chiếm không gian của mô hệ thống thần kinh trung ương lâu đời. Hình ảnh từ CT và hình ảnh laser đã được xử lý và kết hợp, và từ đó xuất hiện một phác thảo của hệ thống thần kinh trung ương 520 triệu năm tuổi.
Cận cảnh Alalcomenaeus vùng đầu hóa thạch, phủ màu sắc hình ảnh kính hiển vi cho thấy sự phân bố các nguyên tố hóa học trong hóa thạch. Đồng được thể hiện bằng màu xanh lam, sắt là màu đỏ tươi và CT scan có màu xanh lá cây. Sự trùng hợp của chữ ký sắt và CT cho thấy các tính năng của hệ thống thần kinh. Các cấu trúc hình quả bóng ở trên cùng là hai cặp mắt. Tín dụng hình ảnh: N. Strausfeld et al./Univ. Arizona.
Hệ thống thần kinh trung ương hóa thạch 520 triệu năm tuổi có những điểm tương đồng với loài nhện, cua móng ngựa và bọ cạp. Cả hai đều có cấu trúc não chung: ba cụm tế bào thần kinh, được gọi là hạch, được hợp nhất để tạo thành não và cũng được tích hợp với hạch ở các bộ phận khác của cơ thể. So sánh các đặc điểm cơ thể khác trong hóa thạch với những con nhện, cua móng ngựa và bọ cạp, cũng ủng hộ những phát hiện của họ.
Strausfeld nói, trong cùng một thông cáo báo chí:
Các phần phụ nổi bật đã cho megacheirans tên của chúng rõ ràng được sử dụng để nắm và giữ và có lẽ cho đầu vào cảm giác. Các phần của bộ não cung cấp hệ thống dây điện cho nơi phát sinh những phần phụ lớn này rất lớn trong hóa thạch này. Dựa trên vị trí của chúng, bây giờ chúng ta có thể nói rằng những vết cắn ở nhện và họ hàng của chúng phát triển từ những phần phụ này.
Phát hiện mới của chúng tôi rất thú vị bởi vì nó cho thấy rằng các loài bắt buộc (thuộc loài giáp xác) và chelicerate đã có mặt như hai quỹ đạo tiến hóa riêng biệt cách đây 520 triệu năm, có nghĩa là tổ tiên chung của chúng phải tồn tại sâu hơn nhiều theo thời gian. Chúng tôi hy vọng sẽ tìm thấy hóa thạch của các loài động vật tồn tại từ thời xa xưa hơn và tôi hy vọng một ngày nào đó chúng ta sẽ tìm thấy kiểu tổ tiên của cả hai ủy thác và làm đẹp mô hình hệ thống thần kinh mặt đất. Họ phải đến từ một nơi nào đó. Bây giờ tìm kiếm là trên.
Minh họa hệ thần kinh mới Alalcomenaeus hóa thạch (trái), cua móng ngựa ấu trùng (giữa) và bọ cạp (phải). Tín dụng hình ảnh: N. Strausfeld et al./Univ. Arizona.
Điểm mấu chốt: Hệ thần kinh trung ương được biết đến sớm nhất của một loài động vật đã được phát hiện trong một sinh vật biển hóa thạch 520 triệu năm tuổi. Hóa thạch được bảo tồn vô hạn của sinh vật đã tuyệt chủng này cho thấy một cặp phần mở rộng dài giống như cái kẹp từ đầu và thậm chí có dấu vết của hệ thần kinh trung ương, cho phép các nhà khoa học xác định nó là tổ tiên xa xôi của loài nhện thời hiện đại. , bọ cạp và cua móng ngựa.