В древней окаменелости разглядели мозг животного

Чарльз Дарвин, как известно, обсуждал «несовершенство» геологической летописи в своей книге "Происхождение видов". Он правильно указал, что, если условия не будут подходящими, маловероятно, что организмы будут сохранены в виде окаменелостей, даже если они имеют кости и раковины.

Он также сказал, что "ни один полностью мягкий организм не может быть сохранен". Однако после более чем столетней охоты за окаменелостями с момента публикации его книги мы теперь знаем, что сохранение мягких существ действительно возможно, в том числе некоторых из самых хрупких животных, таких как медузы.

Но как насчет действительно тонкой анатомии животных, например их внутренних органов? Могут ли они тоже быть окаменелыми? Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Geology , показывает, как даже сложный мозг древних водных членистоногих (беспозвоночных с сочлененными ногами) может быть сохранен с удивительной детализацией.

Обнаружение в США подковообразного краба возрастом 310 миллионов лет с неповрежденным мозгом пополнило ряд недавних находок окаменелостей, в которых были обнаружены одни из самых старых членистоногих с сохранившейся центральной нервной системой .

Ископаемые останки подковообразного краба проливают новый свет на то, как эти хрупкие органы, обычно склонные к очень быстрому разложению, могут быть сохранены с такой точностью. Большая часть наших знаний о мозге доисторических членистоногих была получена из двух основных типов ископаемых отложений: янтаря и сланцевого типа Берджесса.

Янтарь - это окаменелая смола, которая просачивается сквозь кору деревьев и, как известно, задерживает множество организмов. В погребенных индивидуумах обычно представлены членистоногие, такие как насекомые - прославившие в оригинальном Jurassic Park фильм.

Эти окаменелости сохраняют невероятное количество анатомических деталей, а также модели поведения, главным образом потому, что очень мало распада происходит после того, как организм быстро попадает в смолу.

Используя сложную технологию визуализации этих янтарных окаменелостей, палеонтологи могут изучать мозг крошечных членистоногих в трехмерном изображении в крошечных масштабах. Однако самые старые членистоногие в янтаре восходят к триасу (около 230 миллионов лет назад).

Отложения сланцевого типа Берджесс намного старше и имеют кембрийский возраст (обычно от 500 до 520 миллионов лет). Они содержат множество исключительно сохранившихся морских членистоногих.

Эти окаменелости очень важны, поскольку они безошибочно представляют собой некоторых из самых старых животных и, следовательно, могут сообщить нам об их происхождении и самой ранней эволюционной истории. Их останки сохранились в основном в виде углеродных пленок в аргиллитах.

Процесс окаменения начинается с вызванных штормом селей, которые сметают хрупких животных и зарывают их на морское дно в условиях низкого содержания кислорода. Со временем грязь превращается в камень и сжимается, оставляя животных в скалах.

Многие экземпляры членистоногих, относящиеся к сланцевому типу Берджесса, сохраняют внутренние органы, особенно кишечник. Но меньше показаны части центральной нервной системы, такие как зрительные нервы, брюшной нервный канат или мозг.

Новая окаменелость демонстрирует, что мозг членистоногих можно сохранить совершенно по-другому. Образец подковообразного краба, Euproops danae, происходит из всемирно известного месторождения Мазон-Крик в штате Иллинойс, США. Окаменелости из этого месторождения сохранились в конкрециях из минерала карбоната железа, называемого сидеритом.

Некоторые животные из Мазон-Крик, такие как причудливое "чудовище Талли", обладают полностью мягким телом. Это говорит о том, что для их сохранения должны были существовать особые условия. Ученые впервые показали, что животные Мазон-Крик были сформированы не только в результате быстрого образования сидерита, который поглотил все их тела, но и что сидерит быстро покрыл их внутренние мягкие ткани, прежде чем они смогли разложиться.

Примечательно, что мозг Euproops воспроизводится белым глинистым минералом, называемым каолинитом. Этот минеральный отлив образовался позже в пустоте, оставленной мозгом, спустя много времени после того, как он распался. Без этого заметного белого минерала мы, возможно, никогда бы не заметили мозг.

Одна из проблем интерпретации анатомии древних членистоногих - отсутствие близких современных родственников, доступных для сравнения. Но, к счастью для нас, Euproops можно сравнить с четырьмя видами живых подковообразных крабов.

Даже для неподготовленного глаза сравнение нервной системы окаменелости с нервной системой современного подковообразного краба (ниже) не оставляет сомнений в том, что одинаковые структуры обнаружены у обоих видов, несмотря на то, что их разделяет 310 миллионов лет.

Ископаемые и живые нервные системы совпадают по расположению нервов, ведущих к глазам и придаткам, и показывают одно и то же центральное отверстие, через которое проходит пищевод. Обнаружение этих исключительных образцов дает палеонтологам редкую возможность заглянуть в глубокое прошлое, улучшая наше понимание биологии и эволюции давно вымерших животных.

Кажется, Чарльз Дарвин не должен был так пессимистично относиться к летописи окаменелостей.