科学家发现最早的已知完整神经系统

已知最早的完整的神经系统发现

这是Megacheiran Alalcomenaeus的化石,蝎子和蜘蛛的远处相对。(照片:N. Strausfeld等。)

科学家发现520万年前的节肢动物的化石保存下来的最早的完整的神经系统。

A team of researchers led by University of Arizona Regents’ Professor Nick Strausfeld and London Natural History Museum’s Greg Edgecombe have discovered the earliest known complete nervous system, exquisitely preserved in the fossilized remains of a never-before described creature that crawled or swam in the ocean 520 million years ago.

这一发现表明,chelicerates的祖先 - 蜘蛛,蝎子和他们的亲属 - 包括昆虫,甲壳类动物,马陆 - - 超过一半十亿年前从其他节肢动物的家谱分支。

说明在自然杂志的最新一期,标本属于一种已经灭绝的一群被称为megacheirans海洋节肢动物(希腊的“大爪子”),解决了长期存在的谜团,其中在生命之树本组配合。

Mega爪生物有像大脑一样的蜘蛛

特写用显微技术揭示在化石化学元素的分布的颜色重叠的Alalcomenaeus化石试样的头部区域的。铜显示为蓝色,铁为绛红和CT扫描为绿色。铁和CT的巧合表示神经系统。生物夸两双眼睛(球形结构在顶部)。(照片:N. Strausfeld / UA)

“我们现在知道,megacheirans有中枢神经系统非常类似于今天的马蹄蟹和蝎子,” Strausfeld,这项研究的资深作者和摄政在神经科学的UA的系教授说。“这意味着蜘蛛的祖先和他们的亲属并肩生活与下寒武统甲壳类动物的祖先。”

科学家确定了从中国西南部昆明附近的着名诚江地区出土的3厘米长的生物,作为灭绝的灭绝属植物阿拉糖群体的代表。该组的动物具有一个细长的细分体,配备了大约十几对身体附属物,使动物能够游泳或爬行或两者。所有都有一对像锋利的剪刀一样的附属物,最有可能掌握或感官目的,这给了他们他们的集体名称MegacheIrans。

共同作者格雷格的Edgecombe说,一些古生物学家曾使用所谓的大附件的外观来推断megacheirans均与chelicerates,基于这样的事实,伟大的附属物和蜘蛛或蝎子的獠牙都有一个“肘关节”其基部和其钳状尖端之间。

“但是,这不是坚如磐石,因为其他人排起了巨大的附属物无论是在蜘蛛的毒牙或他们后面一个段的前一段,”的Edgecombe说。“我们现在已经成功地添加的直接证据来自该段的大脑发送神经进入伟大的附属物。这是第二个,一样的獠牙,或螯肢。这是第一次,我们可以分析这些化石节肢动物段如何排队彼此相同的方式,我们做生物物种 - 使用他们的神经系统“。

该团队通过应用不同的成像和图像处理技术来分析化石,利用在渗透期间在神经系统中选择性积聚的铁沉积物进行了分析。

为了使神经结构可见,研究人员使用了计算机断层扫描(CT),这是一种重建样本内的三维特征的技术。However, “the CT scan didn’t show the outline of the nervous systems unambiguously enough,” Strausfeld said, “while a scanning laser technique mapping the distribution of chemical elements showed iron deposits outlining the nervous system almost as convincingly but with minor differences.”

接下来,该组将高级成像技术应用于扫描,首先将铁沉积扫描的洋红色颜色与CT扫描的绿色覆盖,然后减去两者。

“我们放弃那些不存在于任何扫描图像数据,” Strausfeld解释。“如果这两个重叠,品红和增加彼此的青,揭示了保留神经系统的白色结构,我们再倒。”

这导致一种好象化石的负X线照片。

“白色的结构,现在出现了黑色,” Strausfeld说,“突然出现了这个美丽的神经系统中惊人的细节。”

与幼虫马蹄蟹和蝎子相比,Alalcomenaeus化石的神经系统

Alalcomenaeus化石(左)的神经系统的插图,幼虫马蹄蟹(中间)和蝎子(右)。诊断特征揭示这些动物中的进化关系包括肠道在大脑中的前向位置和两对眼睛供应的脑外的光学中心的排列。(插图:N. Strausfeld / UA)

化石神经系统马蹄蟹和蝎子的神经系统轮廓比较左毫无疑问,520亿岁Alalcomenaeus是chelicerates中的一员。

具体地讲,化石显示了大脑的典型特点在蝎子和蜘蛛发现:被称为神经节的神经细胞的三个簇稠合在一起作为脑也与一些动物的身体神经节稠合。这不同于其中甲壳类神经节进一步分开,并连接由长神经,像绳梯的梯级。

其它诊断特征包括在脑肠开口的向前位置和外部,并且由两对眼睛的,就像在马蹄蟹供给大脑内部光学中心的布置。

为了使分析更稳健,研究人员加入这些功能,在构建基于神经解剖学特征的节肢动物之间的进化关系使用了大约150特性的现有目录。

“格雷格插入这些特性为基于计算机的分支分析问,“哪里该化石出现在关系树?“” Strausfeld说。“我们Alalcomenaeus的化石出来的现代chelicerates。”

但根据斯特鲁尔菲尔德的说法,这个故事没有结束那里。

“给出了MegacheIrans的突出的附属物,他们的名字明显用于抓住和持有,并且可能是感官投入。大脑的部件提供布线,在该化石中出现的大阑尾在其中非常大。根据他们的位置,我们现在可以说蜘蛛和他们的亲属在这些附属物中的咬嘴。“

不到一年前,同一个研究小组发表了大脑化石在520亿年历史的化石Fuxianhuia protensa发现,表现出现代甲壳类动物的大脑复杂意想不到的相似性。

“我们的新发现是令人兴奋的,因为它表明mandibulates(到甲壳类属于)和chelicerates 5.2亿年前就已经存在两个不同的进化轨迹,这意味着它们的共同祖先必须及时更深入的存在,” Strausfeld说。“我们希望找到那些来自更古老的时代坚持动物的化石,而且我希望我们有一天会找到祖先类型具颚和chelicerate神经系统的地面图案的都有。他们不得不从什么地方来。现在搜索的是“。

对于这一研究项目,Strausfeld联手与日本海洋地球科学技术在日本横须贺的玄五田中;先光侯,云南省重点实验室古生物学在云南大学在昆明,中国区总监;俄罗斯比利时赔率和侯的同事小丫马谁是目前与格雷戈里的Edgecombe在自然历史博物馆,伦敦的古生物学部门的工作。

来自中国自然科学基金的补助金(NO.40730211),日本政府的教育和科学研究得到了支持的支持(第21740370)和Leverhulme Trust Research项目补助金(F / 00 696 / T)和同样由UA昆虫科学中心以及从AFRL(FA86511010001)的授权给Strausfeld。

出版物:Gengo Tanaka,等,“Cambrian大阑尾节肢动物中的”Chelicate神经地面图案“,”自然502,364-367,2013;DOI:10.1038 / Nature12520

图像:N. Strausfeld等人;N. Strausfeld / UA

4评论在“科学家发现已知最早的完整的神经系统”

  1. 是否术语“受过教育的白痴”敲响了警钟?后为时已晚了他们,因为他们是站在前被判定耶稣基督大多数Darwidiots才会实现。复杂的是从一开始就不断的一切,因为这是上帝怎样创造他们...咄。

  2. Madanagopal.v.C.|2013年10月19日在9:49|回复

    Fossil of the megacheiran Alalcomenaeus, a distant relative of scorpions and spiders which are 520 million years old arthropod much earlier than modern crustaceans goes to show that the tree of branching to arthropods and crustaceans in Darwin’s tree happened much earlier and these are the common ancestors to both. It should be remembered that these are senior to even Dinosaurs of Jurassic age since they belonged to the earlier pre-cambrian age.Nervous system and brain ganglia had already been planned to undergo modifications for the land based biology where their eyes have two colors to detect whereas the fishes have only one color in the eye which is sufficient.The smell is something to develop next for the land based biology. Thank You.

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