(Ortega-Hernández et al., Nature Communications, 2022) Zwei winzige Fossilien, jedes kleiner als eine Aspirinpille, enthalten versteinertes Nervengewebe aus der Zeit vor 508 Millionen Jahren. Die käferähnlichen Kreaturen aus dem Kambrium könnten Wissenschaftlern dabei helfen, die Evolutionsgeschichte der heutigen Spinnen und Skorpione zu verstehen.
Dennoch ist nicht genau klar, wo sich diese Fossilien befinden – beide Exemplare dieser Art Eine symmetrische Mollusion – passen in den Evolutionsbaum der Arthropoden, sagte Nicholas Strausfeld, Regents-Professor am Department of Neuroscience der University of Arizona, der nicht an der Studie beteiligt war.
Das liegt daran, dass einige Merkmale, wie die Augen und Nervenstränge der Tiere, in den Fossilien eindeutig identifiziert werden können, andere Teile jedoch nervöses System lässt sich nicht so leicht erkennen.
Insbesondere sei unklar, ob die Tiere ein hirnähnliches Nervenbündel namens Synganglion tragen oder nicht, und ohne diesen wichtigen Beweis bleibe ihre Beziehung zu anderen Tieren unklar, sagte Strausfeld.
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Wo das Synganglion sitzen würde, herrscht stattdessen „dieses Durcheinander in der Mitte des Kopfes“, sagte Erstautor Javier Ortega-Hernández, Paläobiologe für Wirbellose an der Harvard University und Kurator des Harvard Museum of Comparative Zoology. Die Forscher können erkennen, dass es sich bei diesem Durcheinander um Nervengewebe handelt, aber sie können seine genaue Organisation nicht erkennen.
„Es ist … wahr, dass wir nicht jedes einzelne Merkmal des Nervensystems dieses Tieres kartiert haben, weil die Fossilien uns nur begrenzte Informationen verraten“, sagte Ortega-Hernández.
Die Forscher erkennen diese Unsicherheit in ihrem neuen Bericht an, der am 20. Januar in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturkommunikation , und stellen Sie einige verschiedene Ideen vor, wie diese Fossilien mit antiken und modernen Lebewesen in Zusammenhang stehen. Wenn mehr versteinert M. symmetrica Werden in der Zukunft noch weitere Erkenntnisse entdeckt, kann der Platz der Art im Stammbaum des Lebens möglicherweise geklärt werden.
'Ein Glücksfall'
Suche nach versteinertem Nervengewebe aus dem Kambrische Periode , das vor etwa 543 bis 490 Millionen Jahren stattfand, sei eine „Seltenheit“, sagte Ortega-Hernández. „Das ist wirklich ein Glücksfall.“
Wissenschaftler haben den ersten Beweis für einen versteinerten Arthropoden entdeckt Gehirn aus der Kambriumzeit vor etwa einem Jahrzehnt, heißt es in einem Bericht der Zeitschrift aus dem Jahr 2012 Naturkommunikation ; Arthropoden sind wirbellose Tiere im Stamm Arthropoda, einer Gruppe, zu der moderne Insekten, Krebstiere und Spinnentiere gehören Spinnen .
Seit dieser ersten Entdeckung vor zehn Jahren wurde konserviertes Nervengewebe in mehr als einem Dutzend Fossilien aus dem Kambrium gefunden, die meisten davon Arthropoden, sagte Ortega-Hernández.
Die in der neuen Studie vorgestellten Fossilien wurden nicht auf einem Feldgelände, sondern in den Tiefen der Museumssammlungen des Harvard University Museum of Comparative Zoology in Cambridge, Massachusetts, und der Smithsonian Institution in Washington, DC, gefunden. Beide Exemplare wurden in entdeckt mittelkambrische Burgess-Schiefervorkommen in British Columbia.
Das Harvard-Fossil ist an seiner breitesten Stelle etwa 13 Millimeter lang und 3,5 Millimeter breit. Das Fossil ist so ausgerichtet, dass man von oben auf den Arthropoden blickt.
Das Smithsonian-Fossil hingegen bietet eine Seitenansicht davon M. symmetrica ; Dieses Exemplar ist nur 7,5 mm lang und 1,7 mm hoch.
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Eine Seitenansicht des Smithsonian M. symmetrica Fossil (Ortega-Hernández et al., Nat Commun., 2022)
Mit bloßem Auge sehe keines der beiden Fossilien besonders aufregend aus, sagte Ortega-Hernández. Insbesondere das winzige Smithsonian-Fossil sei „oberflächlich betrachtet äußerst unauffällig“, sagte er.
M. symmetrica hat ein einfaches Exoskelett, bestehend aus einem Kopfschild, einem segmentierten Rumpf und einem hinteren Schild – ähnlich dem Exoskelett eines Pillbugs, aber lang und dünn.
Die Forscher vermuten, dass der Arthropode auch sieben Paar winzige Gliedmaßen, zwei Reißzähne und sechs Paar kleine Gliedmaßen hatte; Das basiert auf einer Studie aus dem Jahr 2019, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur , das ein Fossil einer anderen Art der Gattung Mollisonia beschrieb, das solche Anhängsel trug.
Es sei jedoch höchst ungewöhnlich, Mollisonia-Fossilien mit intakten Gliedmaßen zu finden, und beide in der neuen Studie verwendeten Fossilien hätten keine Gliedmaßen, bemerkte Ortega-Hernández.
Trotz des glanzlosen Aussehens der Fossilien, als er das Smithsonian platzierte M. symmetrica Als er das Fossil unter dem Mikroskop untersuchte, entdeckte er etwas Faszinierendes, sagte Ortega-Hernández. „Mir wurde klar: ‚Ooh, in diesem Tier, in diesem Fossil steckt etwas Seltsames‘“, sagte er.
Er fand heraus, dass im Inneren dieser beiden unauffälligen Arthropoden ein gut erhaltenes Nervensystem steckte. Die versteinerten Nerven sehen aus wie tintenschwarze Flecken, weil der Versteinerungsprozess das Gewebe in organisches Gewebe umgewandelt hat Kohlenstoff Filme.
Im Smithsonian-Fossil ist ein knolliges Auge im Kopf des Arthropoden zu sehen und deutlich ist ein Nervenstrang zu erkennen, der über die gesamte Länge seines Bauches verläuft und aus dessen Unterseite einige Nerven herausragen. Im Harvard-Exemplar kann man zwei riesige, kugelartige Augen auf dem Kopf sehen und ein Stück des Nervenstrangs, der unter dem Verdauungstrakt des Tieres hervorschaut und den Rest des Nervenstrangs verdeckt.
In beiden Fossilien berichteten die Studienautoren, Sehnerven gesehen zu haben, die von den Augen der Arthropoden in den Hauptkörper verlaufen, aber Strausfeld sagte, die Beweise für diese Nerven seien „mehrdeutig“ und im Idealfall wären diese Merkmale klarer. Und in beiden Exemplaren stellten die Autoren fest, dass im Kopf eine Art Nervengewebe vorhanden ist, aber es ist unklar, ob es sich bei dieser Struktur um ein hirnähnliches Synganglion oder um etwas ganz anderes handelt.
„Wir können sehen, dass da etwas drin ist, aber wir haben nicht genug Entschlossenheit, um sagen zu können: ‚Oh, es ist definitiv so oder so organisiert‘“, sagte Ortega-Hernández.
Unsicherheit in den Daten
Diese Unsicherheit im Fossilienbestand bedeutet die genaue Beziehung von M. symmetrica Auch bei anderen Tieren bleibt unklar, sagte Ortega-Hernández. Basierend auf den Merkmalen der Arthropoden konstruierte das Team jedoch zwei Evolutionsbäume.
Beide Bäume deuten darauf hin M. symmetrica und moderne Chelicerate haben einen gemeinsamen Vorfahren, was darauf hindeutet, dass das relativ einfache Nervensystem des alten Tieres das stark verdichtete Gehirn hervorbrachte, das bei heutigen Mitgliedern dieser Gruppe wie Skorpionen, Spinnen, Pfeilschwanzkrebsen und Zecken zu sehen ist.
Die Bäume unterscheiden sich jedoch darin, wo sie andere wichtige Arthropodengruppen aus dem Kambrium positionieren, darunter eine, die als Megacheirans bekannt ist; Diese Gruppen haben ein ähnliches Nervensystem wie moderne Chelicerate.
Ein Blick von oben auf die Harvard-Universität M. symmetrica Fossil (Ortega-Hernández et al., Nat Commun., 2022)
Je nachdem, wo diese verschiedenen Gruppen in ihrem Evolutionsstammbaum stehen, zeigt ihre Platzierung entweder, dass sich Chelicerat-ähnliche Gehirne im Laufe der Zeit schrittweise entwickelt haben, oder es deutet darauf hin, dass sich solche Nervensysteme bei einigen kambrischen Arthropoden und modernen Cheliceraten unabhängig voneinander und zu unterschiedlichen Zeiten entwickelt haben. durch konvergente Entwicklung , sagte Ortega-Hernández.
Angesichts der vorliegenden Daten sagte Strausfeld, er werde bei dem Versuch, eine Platzierung vorzunehmen, „vorsichtig“ sein M. symmetrica irgendwo auf einem Evolutionsbaum. Um dies zu erreichen, sagte er, bräuchte er klarere Beweise dafür, wie die Sehnerven und das Synganglion der Arthropoden (oder deren Fehlen) strukturiert sind, sowie Beweise dafür, dass sich die Nerven bis zu den Wurzeln der Gliedmaßen des Tieres erstrecken.
„Ich denke, man braucht eine bessere Vorbereitung, ein besseres Exemplar“ als die bisher untersuchten, sagte Strausfeld. „Vielleicht liegt irgendwo in einem Museum noch ein anderes Exemplar herum.“
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