Ученые обнаружили самый древний мозг среди позвоночных в рыбе возрастом 319 миллионов лет
Компьютерная томография черепа окаменелой рыбы возрастом 319 миллионов лет, извлеченная из угольной шахты более века назад, выявила древнейший пример хорошо сохранившегося мозга позвоночных.
Мозг и его черепные нервы имеют длину около трех сантиметров и принадлежат вымершей рыбе размером с синежаберную рыбу. Находка открывает окно в нейронную анатомию и раннюю эволюцию основной группы рыб, живущих сегодня, лучеперых рыб, по словам авторов исследования.
Открытие также дает представление о сохранении мягких частей в окаменелостях позвоночных животных. Большинство окаменелостей животных в музейных коллекциях образовались из твердых частей тела, таких как кости, зубы и панцири.
Сканированный с помощью компьютерной томографии мозг, проанализированный для нового исследования, принадлежит Coccocephalus wildi, древней рыбе с лучевыми плавниками, которая плавала в эстуарии (лиман) и, вероятно, питалась мелкими ракообразными, водными насекомыми и головоногими моллюсками, к которым сегодня относятся кальмары, осьминоги и каракатицы. У лучепёрых рыб позвоночник и плавники поддерживаются костными стержнями, называемыми лучами.
Когда рыба умерла, мягкие ткани ее мозга и черепных нервов в процессе окаменения были заменены плотным минералом, сохранившим в мельчайших деталях свою трехмерную структуру.
Лучёперые рыбы, подкласс Actinopterygii, составляют более половины всех ныне живущих позвоночных животных, включая тунца и морских коньков, и 96 процентов всех рыб.
Эта группа отделилась от кистепёрых рыб, некоторые из которых впоследствии стали нашими предками, около 450 миллионов лет назад. Затем Coccocephalus wildi пошла своим собственным эволюционным путем, отделившись от группы рыб, которые все еще живут сегодня, десятки миллионов лет назад.
«Анализ ставит этот таксон вне группы, содержащей все живущие виды рыб с лучевыми плавниками», — говорят ученые.
«Поэтому детали структуры мозга Coccocephalus имеют значение для интерпретации нервной морфологии на ранних стадиях эволюции основной линии позвоночных».
Некоторые особенности мозга были потеряны из-за распада и процесса консервации, но ученые все же смогли разглядеть конкретные морфологические детали. Они позволили им увидеть, что способ развития этого доисторического переднего мозга больше походил на наш, чем у остальных ныне живущих лучепёрых рыб.
«В отличие от всех современных рыб с лучевыми плавниками, мозг Coccocephalus сгибается внутрь», — отмечают исследователи. «Итак, эта окаменелость отражает время до того, как развилась характерная черта мозга рыб с лучевыми плавниками. Это дает нам некоторые ограничения на то, когда эта черта развилась — то, с чем у нас не было хорошего понимания до появления новых данных о Coccocephalus».
Такая внутренняя складка известна как выпяченный передний мозг — как и у нас, два полушария мозга в конечном итоге охватывают пустое пространство, похожее на букву «с», и ее зеркальное отображение и соединяются вместе. Для сравнения, вывернутый передний мозг, наблюдаемый у современных рыб с лучевыми плавниками, вместо этого имеет две вздутые доли с тонкой щелью между ними.
Исследователи стремятся отсканировать другие окаменелости рыб в музейных коллекциях, чтобы увидеть, какие еще признаки мягких тканей могут скрываться внутри.
«Важным выводом является то, что такие мягкие части могут быть сохранены, и они могут быть сохранены в окаменелостях, которые у нас есть в течение длительного времени — это окаменелость известна более 100 лет», — говорят ученые.
«Вот почему так важно хранить физические образцы. Потому что кто знает, что через 100 лет люди смогут сделать с окаменелостями в наших коллекциях сейчас».
Исследование было опубликовано в журнале Nature.