Creierele fosilizate „uimitoare” care datează de 500 de milioane de ani determină o regândire a evoluției insectelor și păianjenilor

Un prădător străvechi cu trei ochi dezvăluie informații cheie despre evoluția planului corporal al artropodelor.

O nouă cercetare se bazează pe un cache de fosile care conțin creierul și sistemul nervos al unui prădător marin vechi de jumătate de miliard de ani din șistul Burgess, numit Stanley Karis Dezvăluit de Muzeul Regal Ontario (ROM). Aparține unei ramuri străveche, dispărută a arborelui evolutiv al artropodelor, numită Radiodonta, Stanley Karis Este strâns legat de insectele și păianjenii moderni. Aceste descoperiri aruncă lumină asupra dezvoltării creierului, vederii și structurii capului artropodelor.

„Detaliile sunt atât de clare încât parcă ne uităm la un animal care a murit ieri”.

– Joseph Moiseuk

Rezultatele au fost anunțate în lucrarea de cercetare, „Radiografiile cu trei ochi cu neuroanatomia fosilă informează originea și segmentarea capului artropodului”, publicată pe 5 iulie 2022, în revista Science. biologia actuală.

Pereche de exemplare fosile de Stanleycaris hirpex, specimen ROMIP 65674.1-2. Sursa imagine: Jean-Bernard Caron, © Royal Ontario Museum

Ceea ce îi interesează cel mai mult pe oamenii de știință este ceea ce este înăuntru Stanley Karis‘ cap. Rămășițele creierului și ale nervilor sunt încă conservate după 506 milioane de ani în 84 de fosile.

„Deși creierele fosilizate din perioada Cambriană nu sunt noi, această descoperire se remarcă prin calitatea uimitoare a conservării și numărul mare de exemplare”, a declarat Joseph Moisiuk, autorul principal al cercetării și Universitatea din Toronto (U of T). Doctorand în Ecologie și Biologie Evoluționistă, la Muzeul Regal din Ontario. „Putem oferi chiar și detalii fine, cum ar fi centrele de procesare vizuală care servesc ochii mari și urmele de nervi care intră în anexe. Detaliile sunt atât de clare încât parcă ne uităm la un animal care a murit ieri”.

Animație de plată turnantă a lui Stanleycaris hirpex, inclusiv transparență pentru a afișa organele interne. Credit: Animație de Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Noi fosile dezvăluie că creierul Stanley Karis Era format din două părți, protocerebrumul, atașat de ochi, și deutocerebrumul, atașat de ghearele din față.

„Concluzionam că capul și creierul din două părți au rădăcini adânci în descendența artropodelor și că evoluția sa a precedat probabil creierul în trei secțiuni care caracterizează toate organele vii din acest filum animal divers”, a adăugat Moiseuk.

La artropodele actuale, cum ar fi insectele, creierul este format din protocerebrum, deutocerebrum și tritocerebrum. În timp ce diferența dintre clip poate să nu pară o schimbare a jocului, are de fapt implicații științifice drastice. Deoarece copii repetitive ale multor membri ai artropodelor pot fi găsite în corpurile lor segmentate, cunoașterea modului în care părțile sunt aliniate între diferite specii este cheia pentru înțelegerea modului în care aceste structuri au variat în cadrul grupului.

„Ca și Piatra Rosetta, aceste fosile ajută la legarea trăsăturilor radiatoarelor și a altor artropode timpurii cu omologii lor din grupurile supraviețuitoare”.

Reconstituirea unei perechi de Stanleycaris hirpex; Individul superior are o transparență externă sporită pentru a arăta organele interne. Sistemul nervos este prezentat în bej deschis, iar sistemul digestiv în roșu închis. Credit: Ilustrație de Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Plus o pereche de ochi urmăritori, Stanley Karis Are un ochi central mare în partea din față a capului, o caracteristică neobservată anterior în radiologie. Având un al treilea ochi uriaș înăuntru Stanley Karis A fost neașteptat. Confirmă că aceste animale păreau mai exotice decât am crezut, dar ne arată, de asemenea, că cele mai vechi artropode au evoluat de fapt la fel de diverse la fel de multe sisteme vizuale complexe ca multe dintre rudele lor moderne”, a spus dr. Jean-Bernard Caron, Richard Ivey de la ROM. Curator al Paleontologiei Nevertebratelor și conducătorul de doctorat al lui Moysiuk. Karon, care este și profesor asociat la U of T, a adăugat, în ecologie, evoluție și științe ale pământului.

Rezumat al lucrării, care ilustrează interpretarea sistemului nervos din fosilele lui Stanley Karis și implicațiile sale pentru înțelegerea dezvoltării creierului artropodelor. Creierul este reprezentat în roșu, iar cordoanele nervoase în violet. Sursa imagine: Jean-Bernard Caron © Royal Ontario Museum

În perioada cambriană, Radiodontii au inclus unele dintre cele mai mari animale găsite în jur, cu faimoasele lor „minuni ciudate” anomalocaris Atinge o lungime de cel puțin un metru. cu o lungime de cel mult 20 cm, Stanley Karis Era mic pentru aria sa, dar într-o perioadă în care majoritatea animalelor nu erau mai mari decât un deget uman, ar fi fost un prădător impresionant. Stanley KarisSistemele senzoriale și nervoase bine dezvoltate le-ar fi permis să aleagă eficient prada mică în întuneric.

Reconstituirea Stanleycaris hirpex. Credit imagine: Artă de Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum

Cu ochi mari compuși, o gură rotundă cu aspect minunat căptușită cu dinți, gheare frontale cu un set impresionant de spini și un corp flexibil împărțit de o serie de clapete de înot pe ambele părți, Stanley Karis Ar fi fost o chestie de coșmar pentru orice mic locuitor din partea de jos, suficient de ghinionist să-i treacă în cale.

Despre Burgess Shell

Pentru această cercetare, Moysiuk și Caron au studiat un set nepublicat anterior de 268 de mostre de Stanley Karis. Fosilele au fost colectate în principal în anii 1980 și 1990 din straturi de rocă deasupra celebrului sit Walcott Quarry din Burgess Shale din Parcul Național Yoho, British Columbia, Canada și fac parte din colecția extinsă de fosile Burgess Shale găsite în ROM.

Siturile de fosile Burgess Shale sunt situate în Parcurile Naționale Yoho și Kootenay și sunt gestionate de Parks Canada. Parks Canada este mândru să lucreze cu cercetători științifici de top pentru a extinde cunoștințele și înțelegerea acestei perioade cheie din istoria Pământului și pentru a împărtăși aceste situri cu lumea prin tururi de plimbare premiate. Burgess Shale a fost desemnat un sit al Patrimoniului Mondial UNESCO în 1980 datorită valorii sale universale remarcabile și acum face parte din cel mai mare sit al Patrimoniului Mondial pentru parcurile din Munții Stâncoși Canadieni.

fosile Stanley Karis Poate fi văzut de public în noul spectacol de fosile Burgess Shale la Galeria Wellner Madge, Zorii vieții în ROM.

Referință: „Radiația tri-oculară cu neuroanatomia fosilizată spune despre originea și segmentarea capului de artropod” de Joseph Moisiuk și Jean-Bernard Caron, 8 iulie 2022, biologia actuală.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.06.027

Sprijinul major pentru finanțarea cercetării a venit de la Consiliul Național pentru Cercetare Științifică și Inginerie din Canada, printr-un Grant Vanier Canada pentru Absolvent pentru Moysiuk și un Grant pentru descoperire (nr. 341944) pentru Caron.