有關(guān)化石的知識50字(關(guān)于化石的知識50字)

一種5億多年前死亡的微小海洋生物化石，可能改寫教科書中腦的進化方式。

近日，發(fā)表在《科學》上的一項研究詳細描述了一種被稱為鏈狀心網(wǎng)蟲（Cardiodictyon catenulum）的古生物，這是一種保存在中國云南南部巖石中的蠕蟲狀動物。

5.25億年前淺海海底的鏈狀心網(wǎng)蟲的藝術(shù)家暢想圖。（圖／Nicholas Strausfeld）

研究分析的化石樣本還不到1.5厘米長，它最初于1984年被發(fā)現(xiàn)，但直到現(xiàn)在，科學家才發(fā)現(xiàn)它還隱藏著一個重要的秘密：一個保存得很好的神經(jīng)系統(tǒng)，包括腦。這應該是迄今為止已知的最古老的腦化石之一。

一場百年辯論

幾乎所有的主要動物譜系，都是在5.4億年到5億年前寒武紀這段地質(zhì)歷史上的極短時期內(nèi)出現(xiàn)的。鏈狀心網(wǎng)蟲正是寒武紀澄江動物群的一部分，也就是古生物學家侯先光在云南省發(fā)現(xiàn)的一個著名的化石群。

鏈狀心網(wǎng)蟲屬于已滅絕的有甲葉足動物，這類生物在寒武紀早期數(shù)量非常豐富。葉足動物可能借助多對柔軟、粗壯的足在海底移動，但這些足沒有關(guān)節(jié)，這與它們的后代真節(jié)肢動物有明顯差異。

經(jīng)過數(shù)億年的演變，如今，節(jié)肢動物已經(jīng)成了世界上動物界物種最豐富的群體，昆蟲、甲殼動物、蜘蛛和其他蛛形綱動物，加上其他一些譜系，比如千足蟲和蜈蚣，都屬于節(jié)肢動物。

從19世紀80年代開始，生物學家注意到了節(jié)肢動物典型的軀干明顯分節(jié)的外觀，并將它外推到了頭部，得出了頭部是分節(jié)軀干的前部延伸這樣的結(jié)論。換句話說，現(xiàn)代節(jié)肢動物的頭和腦，以及它們的一些祖先化石，一百多年來一直被認為是分節(jié)的。

但是，鏈狀心網(wǎng)蟲的解剖結(jié)構(gòu)卻完全出乎意料。葉足動物的柔軟、精巧的身體很多在化石記錄中保存得很好，但可能由于這類動物通常比較小，除了鏈狀心網(wǎng)蟲之外，科學家還沒有仔細研究過任何一種化石的頭部和腦。

鏈狀心網(wǎng)蟲化石。（圖／Nicholas Strausfeld）

鏈狀心網(wǎng)蟲的化石顯示，這種動物的軀干是分節(jié)的，其中有重復排列的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，被稱為神經(jīng)節(jié)。這與它的頭部和腦形成了鮮明的對比，頭部和腦反而都缺乏分節(jié)的證據(jù)，也就是說，早期的頭部并不是分節(jié)的。這也暗示著，腦和軀干的神經(jīng)系統(tǒng)可能是分開進化的。

鏈狀心網(wǎng)蟲化石與重建。（圖／Nicholas Strausfeld）

鏈狀心網(wǎng)蟲最突出的部分是一系列馬鞍形的三角結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)界定了身體的每一節(jié)，并作為一對足的連接點。這些結(jié)構(gòu)已經(jīng)在更古老的巖石中被發(fā)現(xiàn)，它們可以追溯到寒武紀的開端。

這也告訴我們，有甲葉足動物可能是最早的節(jié)肢動物，甚至比最具標志性的三葉蟲還要早。

共同的遺傳基礎(chǔ)

直到最近，人們的共識一直是，大腦不會變成化石。其次，這類古生物太小了，所以科學家很難想象其中會包含著保留腦的化石。然而，過去10年的研究已經(jīng)在各種節(jié)肢動物化石中發(fā)現(xiàn)了保存腦的案例。

鏈狀心網(wǎng)蟲化石的頭部。（圖／Nicholas Strausfeld）

在新研究中，作者不僅確定了鏈狀心網(wǎng)蟲的腦，還將其與已知的化石和活的節(jié)肢動物，包括蜘蛛和蜈蚣的腦進行了比較。

結(jié)合對葉足動物化石的詳細解剖學研究，和對它們活體后代的基因表達模式的分析，研究人員得出結(jié)論，從寒武紀到今天，一個共有的腦組織藍圖一直延續(xù)了下來。

通過比較活體物種已知的基因表達模式，研究人員確定了所有腦的共同特征以及它們是如何形成的。在鏈狀心網(wǎng)蟲中，三個腦區(qū)分別與一對特征性的頭部附屬物和前部消化系統(tǒng)的三個部分中的一個有關(guān)。

研究人員意識到，每個腦區(qū)及其相應的特征，都是由相同的基因組合指定的，無論哪個物種都是如此。這說明，存在著一種制造腦的共同遺傳基礎(chǔ)。

腦進化的啟示

他們研究中描述的原則，也可能適用于節(jié)肢動物及其近親之外的其他生物。比較節(jié)肢動物與脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)具有重要的意義，因為脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)顯示出類似的獨特結(jié)構(gòu)。

新發(fā)現(xiàn)還提供了一種連續(xù)性的信息。在重大地質(zhì)和氣候事件重塑地球時，簡單的海洋動物，比如鏈狀心網(wǎng)蟲，產(chǎn)生了世界上最多樣化的生物群，并最終擴散到了地球上的每一個新興的棲息地。但遺憾的是，它們也正受到如今地球變化的威脅。

#參考來源：

https://news.arizona.edu/story/525-million-year-old-fossil-defies-textbook-explanation-brain-evolution

來源：原理