525 milijonų metų fosilija nepaiso vadovėlio e

525 milijonų metų fosilija nepaiso vadovėlio e

vaizdas: Menininko įspūdis apie atskirą 525 milijonų metų Cardiodictyon katenulią sekliame pakrantės jūros dugne, išnyrančią iš nedidelio stromatolito, kurį sukūrė fotosintetinės bakterijos, prieglobsčio.
peržiūrėti daugiau

Kreditas: Nicholas Strausfeld / Arizonos universitetas

Mažos jūros būtybės, mirusios daugiau nei prieš pusę milijardo metų, fosilijos gali priversti mokslo vadovėlį perrašyti, kaip vystėsi smegenys.

Moksle paskelbtas tyrimas – vadovaujamas Nikolajus Štrausfeldas, Arizonos universiteto Neurologijos katedros regentų profesorius ir Frankas Hirtas, evoliucinės neurologijos skaitytojas King’s College Londone – pateikia pirmąjį išsamų aprašymą Cardiodictyon catenulum, į kirmėlę panašus gyvūnas, išsaugotas uolose pietinėje Kinijos Junanio provincijoje. Vos pusės colio (mažiau nei 1,5 centimetro) ilgio ir iš pradžių 1984 m. atrasta fosilija iki šiol slėpė esminę paslaptį: subtiliai išsaugotą nervų sistemą, įskaitant smegenis.

„Mūsų žiniomis, tai yra seniausios suakmenėjusios smegenys, apie kurias iki šiol žinome“, – sakė Strausfeldas.

Kardiodiktionas priklausė išnykusiai gyvūnų grupei, vadinamai šarvuotais lobopodiniais gyvūnais, kurių buvo gausu ankstyvuoju laikotarpiu, vadinamu Kambru, kai beveik visos pagrindinės gyvūnų linijos atsirado per itin trumpą laiką, prieš 540–500 milijonų metų. Tikėtina, kad lobopodai judėjo jūros dugne, naudodami keletą porų minkštų, stambių kojų, kurioms trūko jų palikuonių, euartropodų, sąnarių – graikiškai „tikros sąnarių pėdos“. Šiandien artimiausi lobopodijų giminaičiai yra aksominiai kirminai, gyvenantys daugiausia Australijoje, Naujojoje Zelandijoje ir Pietų Amerikoje.

Diskusijos grįžta į 1800 m

Fosilijos iš Kardiodiktionas atskleisti gyvūną su segmentuotu kamienu, kuriame pasikartoja nervinių struktūrų, žinomų kaip ganglijos, išdėstymai. Tai stipriai prieštarauja jo galvai ir smegenims, kurių abiem nėra jokių segmentacijos įrodymų.

„Ši anatomija buvo visiškai netikėta, nes šiuolaikinių nariuotakojų ir kai kurių jų suakmenėjusių protėvių galvos ir smegenys daugiau nei šimtą metų buvo laikomos segmentuotomis“, – sakė Strausfeldas.

Pasak autorių, šis radinys išsprendžia ilgas ir karštas diskusijas apie nariuotakojų, turtingiausios pasaulyje gyvūnų karalystės grupės, galvos kilmę ir sudėtį. Nariuotakojai apima vabzdžius, vėžiagyvius, vorus ir kitus voragyvius, taip pat kai kurias kitas linijas, tokias kaip šimtakojai ir šimtakojai.

„Nuo 1880-ųjų biologai pastebėjo aiškiai segmentuotą nariuotakojams būdingą kamieno išvaizdą ir iš esmės ekstrapoliavo tai į galvą“, – sakė Hirthas. „Taip buvo padaryta prielaida, kad galva yra segmentuoto kamieno priekinis tęsinys.

„Bet Kardiodiktionas rodo, kad ankstyvoji galva nebuvo suskaidyta, taip pat jos smegenys, o tai rodo, kad smegenys ir kamieno nervų sistema greičiausiai išsivystė atskirai“, – sakė Strausfeldas.

Smegenys suakmenėja

Kardiodiktionas buvo dalis Čengdziango faunos – garsaus fosilijų telkinio Junano provincijoje, kurį atrado paleontologas Xianguang Hou. Minkšti, gležni lobopodijų kūnai gerai išliko fosilijų įrašuose, bet ne Kardiodiktionas nė vienas iš jų nebuvo ištirtas dėl galvos ir smegenų, galbūt todėl, kad lobopodijos paprastai yra mažos. Ryškiausios dalys Kardiodiktionas buvo trikampių, balno formos konstrukcijų, kurios apibrėžė kiekvieną segmentą ir tarnavo kaip kojų porų tvirtinimo taškai, serija. Jie buvo rasti dar senesnėse uolienose, datuojamose Kambro atėjimu.

„Tai rodo, kad šarvuoti lobopodai galėjo būti patys ankstyviausi nariuotakojai“, – sakė Strausfeldas, anksčiau nei trilobitai – ikoniška ir įvairi jūrų nariuotakojų grupė, išnykusi maždaug prieš 250 milijonų metų.

„Dar visai neseniai buvo įprasta suprasti, kad smegenys nesuakmenėja“, – sakė Hirthas. „Taigi jūs nesitikėtumėte rasti fosilijos su išsaugotomis smegenimis. Ir, antra, šis gyvūnas yra toks mažas, kad net nedrįstumėte į jį pažiūrėti, tikėdamiesi rasti smegenis.“

Tačiau per pastaruosius 10 metų atliktas darbas, kurį didžiąją dalį atliko Strausfeldas, nustatė keletą atvejų, kai įvairių suakmenėjusių nariuotakojų smegenys buvo išsaugotos.

Bendras genetinis smegenų gamybos planas

Savo naujame tyrime autoriai ne tik identifikavo smegenis Kardiodiktionas bet taip pat palygino jį su žinomų fosilijų ir gyvų nariuotakojų, įskaitant vorus ir šimtakojus, fosilijomis. Derindami išsamius lobopodijos fosilijų anatominius tyrimus su jų gyvų palikuonių genų ekspresijos modelių analize, jie daro išvadą, kad bendras smegenų organizavimo planas buvo palaikomas nuo Kambro iki šių dienų.

„Palyginus žinomus genų ekspresijos modelius gyvose rūšyse, – sakė Hirthas, – nustatėme bendrą visų smegenų ženklą ir jų formavimąsi.

Į Kardiodiktionastrys smegenų domenai yra susiję su būdinga galvos priedų pora ir su viena iš trijų priekinės virškinimo sistemos dalių.

„Supratome, kad kiekvieną smegenų domeną ir atitinkamas jo savybes apibūdina tas pats genų derinys, neatsižvelgiant į rūšį, į kurią žiūrėjome“, – pridūrė Hirthas. „Tai pasiūlė bendrą genetinį pagrindinį smegenų gamybos planą.“

Pamokos apie stuburinių smegenų evoliuciją

Hirthas ir Strausfeldas teigia, kad jų tyrime aprašyti principai tikriausiai taikomi ir kitoms būtybėms, nepriklausančioms nariuotakojams ir jų artimiausiems giminaičiams. Tai turi svarbių pasekmių lyginant nariuotakojų nervų sistemą su stuburinių, kurių architektūra panaši, kai priekinės ir vidurinės smegenys genetiškai ir vystymosi požiūriu skiriasi nuo nugaros smegenų.

Strausfeldas teigė, kad jų išvados taip pat rodo tęstinumą tuo metu, kai planeta dramatiškai keičiasi dėl klimato pokyčių.

„Tuo metu, kai dideli geologiniai ir klimato reiškiniai keitė planetos formą, paprasti jūros gyvūnai, tokie kaip Kardiodiktionas atsirado pati įvairiausia pasaulyje organizmų grupė – euartropodai, kurie ilgainiui išplito į visas atsirandančias buveines Žemėje, bet kurioms dabar gresia mūsų efemeriškos rūšys.

Straipsnyje „Žemutinis Kambro Lobopodas Kardiodiktionas Išsprendžia euartropojų smegenų kilmę“ buvo bendraautorių Xianguang Hou Yunnan pagrindinėje paleontologijos laboratorijoje Yunnan universitete Kunminge (Kinija) ir Marcelis Sayre’as, turintis paskyrimus Lundo universitete Lunde (Švedija) ir Biologijos katedroje. Mokslai Macquarie universitete Sidnėjuje.

Finansavimą šiam darbui skyrė Nacionalinis mokslo fondas, Arizonos universiteto Regentų fondas ir JK biotechnologijų ir biologinių mokslų tyrimų taryba.


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.