Forskere spores jernaflejringer, der besatte pladsen i længe forsvundet centralnervesystemvæv. En oversigt over et 520 millioner år gammelt centralnervesystem fremkom.
Et uberørt konserveret fossil, 520 millioner år gammelt, har afsløret et dyrs tidligste kendte centralnervesystem. Denne væsen, den første af sin art, der nogensinde er blevet opdaget, tilhørte en nu uddød gruppe af dyr, der havde et par lange, pincetlignende udvidelser fra hovedet. De blev kendt som megacheirans, hvilket betyder store kløer på græsk. Hjernen og nervestrukturer i den 3 centimeter lange fossil indikerer, at det er en fjern slægtning af edderkopper, skorpioner og hestesko krabber. Forskere beskrev fossil, der blev fundet ved Chengjiang-formationen nær Kunming i det sydvestlige Kina, i udgaven af 17. oktober 2013 om Natur.
Denne opdagelse kaster også nyt lys over den tidlige udvikling af leddyr såsom edderkopper, skorpioner, hesteskoekrabber, insekter, krebsdyr og milipedes. For mere end en halv milliard år siden delte det evolutionære forløb for leddyr op i to grene. Den ene gren førte til edderkopper, skorpioner og hestesko krabber, den anden til insekter, milipedes og krebsdyr.
Professor Nick Strausfeld, University of Arizona, en af papirets forfattere, sagde i en pressemeddelelse:
Vi ved nu, at megacheirans havde centralnervesystemer, der meget lignede dagens hestesko krabber og skorpioner. Dette betyder, at forfædre til edderkopper og deres slægtninge boede side om side med forfædrene til krebsdyr i det nedre kambrium.
Den nyligt opdagede fossil, en type Alalcomenaeus, er en fjern slægtning til skorpioner og edderkopper. Billedkredit: N. Strausfeld et al.
Den nyligt opdagede fossil tilhører en nu uddød gruppe af havdyr, der er kendt som Alalcomenaeus, et medlem af megacheiran gruppe. De havde aflange segmenterede kroppe med omkring et dusin par lemmer til gennemsøgning eller svømning samt et markant par sakslignende fremspring fra hovedet, der muligvis blev brugt til at sanse og gribe bytte.
Paleontologer har længe tænkt det Alalcomenaeus var relateret til edderkopper, skorpioner og hestesko krabber, fordi deres fossiler viste et albue-lignende led mellem det indre bundhæng, der var knyttet til kroppen og den ydre sakse-lignende "klø." . Stadig var forskere ikke helt sikre på, om Alalcomenaeus var relateret til edderkopper og skorpioner, fordi det var svært at se, hvordan sakslignende hovedvedhæng var forbundet med kroppen.
Med opdagelsen af denne nye velbevarede kinesiske fossil har de endelig fundet nogle svar om Alalcomenaeus’ identitet. Dets store "kløer" var faktisk forbundet med det samme kropssegment som hænderne i nutidens edderkopper og skorpioner. Greg Edgecombe fra London Natural History Museum og medforfatter til papiret sagde i samme pressemeddelelse:
Vi har nu formået at tilføje direkte bevis fra hvilket segment hjernens nerver indgår i den store vedhæng. Det er ... det samme som i fangsten, for chelicerae. For første gang kan vi analysere, hvordan segmenterne af disse fossile leddyr er på linje med hinanden på samme måde som vi gør med levende arter - ved hjælp af deres nervesystemer.
Leanchoilia illecebrosa er en megacheiran der er tæt knyttet til det nyopdagede Alalcomenaeus. Det megacheiran s karakteristiske tang-lignende store vedhæng er tydeligt synlig i dette eksemplar. Som den nye Alalcomenaeus, det er en fjern slægtning til skorpioner og edderkopper. Billedkredit: Xianguang Hou / Yunnan University, Kina.
Denne nye fossils bemærkelsesværdige tilstand af konservering gav forskerne en hidtil uset mulighed for at studere de resterende spor i sit centrale nervesystem og endda sammenligne det med nutidige edderkopper, skorpioner og hestesko krabber.
For at udtrække et billede af det fossiliserede nervesystem anvendte de flere forskellige billeddannelsesteknikker. Den ene var computertomografi (CT), der byggede et tredimensionelt billede af nervesystemets funktioner. Derefter henvendte de sig til mere sofistikerede billeddannelsesteknikker ved hjælp af scanningslasere til at kortlægge kemiske aflejringer i fossilen, især for at spore jernaflejringer, der besatte pladsen for længe borte centralnervesystemvæv. Billeder fra CT og laserafbildning blev behandlet og kombineret, og derfra fremkom en kontur af et 520 millioner år gammelt centralnervesystem.
Et nærbillede af Alalcomenaeus fossilhovedregion, overlejret med mikroskopi-billeddannelsesfarver, der viser fordelingen af kemiske elementer i fossilen. Kobber er repræsenteret i blåt, jern er magenta, og CT-scanningerne er grøn. Tilfælden af jern- og CT-underskrifter viser træk i nervesystemet. De kugleformede strukturer øverst er to par øjne. Billedkredit: N. Strausfeld et al./Univ. fra Arizona.
Det 520 millioner år gamle fossils centrale nervesystem havde ligheder med edderkopper, hestesko krabber og skorpioner. Begge har fælles hjernestrukturer: Tre klynger af nerveceller, kaldet ganglia, blev smeltet sammen til dannelse af en hjerne og blev også integreret med ganglia i andre dele af kroppen. Sammenligninger af andre kropsfunktioner i fossil med spider, hestesko krabber og skorpioner understøttede også deres fund.
Said Strausfeld, i samme pressemeddelelse:
De fremtrædende vedhæng, der gav megacheirans deres navn blev klart brugt til at gribe og holde fast og sandsynligvis til sensoriske input. De dele af hjernen, der giver ledninger, hvor disse store vedhæng opstår, er meget store i dette fossil. Baseret på deres placering kan vi nu sige, at de bitende mundstykker i edderkopper og deres pårørende udviklede sig fra disse vedhæng.
Vores nye fund er spændende, fordi det viser, at mandibulater (som krebsdyr hører til) og chelicerater allerede var til stede som to forskellige evolutionære bane for 520 millioner år siden, hvilket betyder, at deres fælles stamfar må have eksisteret meget dybere i tiden. Vi forventer at finde fossiler af dyr, der er vedvarende fra mere gamle tider, og jeg er håber, at vi en dag finder den forfaderlige type af begge mandibulate og chelicerate nervesystemets jordmønstre. De skulle komme et eller andet sted. Nu er søgningen aktiveret.
Illustration af nervesystemerne i det nye Alalcomenaeus fossil (venstre), en larve hestesko krabbe (midt) og en skorpion (til højre). Billedkredit: N. Strausfeld et al./Univ. fra Arizona.
Nederste linje: Det tidligste kendte centralnervesystem hos et dyr er blevet opdaget i en 520 millioner år gammel fossiliseret marine væsen. Den pletfri konserverede fossil fra denne nu uddøde væsen viste et par lange, pincetlignende forlængelser fra hovedet og bar endda spor af dets centrale nervesystem, som gjorde det muligt for forskere at identificere det som en fjern forfader til moderne edderkopper , skorpioner og hestesko krabber.