科学家发现 3.19 亿年前的鱼类大脑化石

大脑不易形成化石,因此发现这个时代的保存完好的脊椎动物颅骨非常罕见。
A fossilized fish brain alongside of a penny for size comparison.
这是3.19亿年前生活在河口的早期辐鳍鱼类 Coccocephalus wildi 的化石头骨。这条鱼朝向右边,下颌可见于化石的右下部分。Jeremy Marble/密歇根大学新闻

化石曾在许多奇特而令人惊讶的地方被发现,包括博物馆抽屉里如今的沙漠深处。一个多世纪前,在英格兰兰开夏郡的 Mountain Fourfoot 煤矿发现了一条3.19亿年前的鱼类化石。它被安全地存放在曼彻斯特博物馆,125年后科学家们仍在从中学习。

对该化石的 CT 扫描显示,其中包含有史以来最古老、保存完好的脊椎动物大脑。这些发现记录在一项于2月1日发表在《自然》杂志上的研究中。该大脑和颅神经长约一英寸,属于已灭绝的 Coccocephalus wildi (C. wildi)。这是一种早期的辐鳍鱼类,可能在河口周围游弋时以小型甲壳类动物、头足类动物和水生昆虫为食。背骨和由称为辐条的骨棒支撑的鳍是所有辐鳍鱼类的特征。 

[相关:一条虫形三叠纪化石可能填补了无脊椎动物进化史上的一个空白。]

令人惊讶的是,Friedman 在检查 C. wildi 的头骨化石时并没有在寻找大脑。

“我对其进行了扫描,然后将数据加载到我们用来可视化这些扫描的软件中,这时我注意到头骨内部有一个异常、清晰的物体,”合著者、密歇根大学(U-M)古生物学家 Matt Friedman 在一份声明中表示。  

这个异常的未知肿块在 CT 图像上更亮,这意味着它可能比周围的头骨骨骼或岩石更致密。它还显示了脊椎动物大脑的多个共同特征,包括两侧对称性、类似于脑室的空腔以及多个细丝。

艺术家描绘的3.19亿年前一条令人瞩目的鱼。该鱼保存了有脊椎动物最古老的化石大脑。大脑的 CT 图像正在帮助揭示当今最多样化的脊椎动物谱系之一的神经进化顺序。图片来源:Márcio L. Castro. 

脊椎动物化石的这些软组织通过一种独特的化石化过程得以保存,鱼类大脑和颅神经的软组织被致密的矿物质取代,从而以惊人的细节保存了三维结构。

该头骨化石是该物种唯一的 C. wildi 标本,因此研究团队只能使用非破坏性技术进行研究。研究团队使用 CT 扫描技术来观察这些早期辐鳍鱼类头骨内部,以了解它们的解剖结构并推断进化关系。

“随着现代成像技术的广泛应用,如果发现化石大脑和其他软组织比我们之前认为的更常见,我不会感到惊讶。从现在开始,我们的研究小组和其他人将以一种新的、不同的视角来研究鱼类化石,”合著者、U-M 博士生 Rodrigo Figueroa 在一份声明中表示

[相关:棘龙的骨骼表明,这种有棘的恐龙喜欢水上运动。]

像 Coccocephalus 这样的早期辐鳍鱼类标本可以填补关于大约30,000种现存辐鳍鱼类早期进化阶段的空白。据作者称,Coccocephalus 的大脑结构表明,鱼类大脑的进化模式比仅从现存物种的研究中得出的结论更为复杂。

“这个表面上并不起眼的小化石不仅向我们展示了最古老的脊椎动物大脑化石,而且还表明,我们仅凭现存物种对大脑进化所持的大部分观点都需要重新评估,”Figueroa说道

这些发现也凸显了保存标本的重要性,并且时不时地清理一下“杂物抽屉”或许也有其意义。

“我们在这里发现了一个令人惊叹的保存状态的化石,这个化石在过去一个世纪里已经被多人检查过多次,”Friedman说道。“这就是为什么保留实体标本如此重要。因为谁知道呢,在100年后,人们会如何利用我们现在收藏的化石。”

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .