有關化石的知識50字(關于化石的知識50字)

一種5億多年前死亡的微小海洋生物化石，可能改寫教科書中腦的進化方式。

近日，發表在《科學》上的一項研究詳細描述了一種被稱為鏈狀心網蟲（Cardiodictyon catenulum）的古生物，這是一種保存在中國云南南部巖石中的蠕蟲狀動物。

5.25億年前淺海海底的鏈狀心網蟲的藝術家暢想圖。（圖／Nicholas Strausfeld）

研究分析的化石樣本還不到1.5厘米長，它最初于1984年被發現，但直到現在，科學家才發現它還隱藏著一個重要的秘密：一個保存得很好的神經系統，包括腦。這應該是迄今為止已知的最古老的腦化石之一。

一場百年辯論

幾乎所有的主要動物譜系，都是在5.4億年到5億年前寒武紀這段地質歷史上的極短時期內出現的。鏈狀心網蟲正是寒武紀澄江動物群的一部分，也就是古生物學家侯先光在云南省發現的一個著名的化石群。

鏈狀心網蟲屬于已滅絕的有甲葉足動物，這類生物在寒武紀早期數量非常豐富。葉足動物可能借助多對柔軟、粗壯的足在海底移動，但這些足沒有關節，這與它們的后代真節肢動物有明顯差異。

經過數億年的演變，如今，節肢動物已經成了世界上動物界物種最豐富的群體，昆蟲、甲殼動物、蜘蛛和其他蛛形綱動物，加上其他一些譜系，比如千足蟲和蜈蚣，都屬于節肢動物。

從19世紀80年代開始，生物學家注意到了節肢動物典型的軀干明顯分節的外觀，并將它外推到了頭部，得出了頭部是分節軀干的前部延伸這樣的結論。換句話說，現代節肢動物的頭和腦，以及它們的一些祖先化石，一百多年來一直被認為是分節的。

但是，鏈狀心網蟲的解剖結構卻完全出乎意料。葉足動物的柔軟、精巧的身體很多在化石記錄中保存得很好，但可能由于這類動物通常比較小，除了鏈狀心網蟲之外，科學家還沒有仔細研究過任何一種化石的頭部和腦。

鏈狀心網蟲化石。（圖／Nicholas Strausfeld）

鏈狀心網蟲的化石顯示，這種動物的軀干是分節的，其中有重復排列的神經結構，被稱為神經節。這與它的頭部和腦形成了鮮明的對比，頭部和腦反而都缺乏分節的證據，也就是說，早期的頭部并不是分節的。這也暗示著，腦和軀干的神經系統可能是分開進化的。

鏈狀心網蟲化石與重建。（圖／Nicholas Strausfeld）

鏈狀心網蟲最突出的部分是一系列馬鞍形的三角結構，這些結構界定了身體的每一節，并作為一對足的連接點。這些結構已經在更古老的巖石中被發現，它們可以追溯到寒武紀的開端。

這也告訴我們，有甲葉足動物可能是最早的節肢動物，甚至比最具標志性的三葉蟲還要早。

共同的遺傳基礎

直到最近，人們的共識一直是，大腦不會變成化石。其次，這類古生物太小了，所以科學家很難想象其中會包含著保留腦的化石。然而，過去10年的研究已經在各種節肢動物化石中發現了保存腦的案例。

鏈狀心網蟲化石的頭部。（圖／Nicholas Strausfeld）

在新研究中，作者不僅確定了鏈狀心網蟲的腦，還將其與已知的化石和活的節肢動物，包括蜘蛛和蜈蚣的腦進行了比較。

結合對葉足動物化石的詳細解剖學研究，和對它們活體后代的基因表達模式的分析，研究人員得出結論，從寒武紀到今天，一個共有的腦組織藍圖一直延續了下來。

通過比較活體物種已知的基因表達模式，研究人員確定了所有腦的共同特征以及它們是如何形成的。在鏈狀心網蟲中，三個腦區分別與一對特征性的頭部附屬物和前部消化系統的三個部分中的一個有關。

研究人員意識到，每個腦區及其相應的特征，都是由相同的基因組合指定的，無論哪個物種都是如此。這說明，存在著一種制造腦的共同遺傳基礎。

腦進化的啟示

他們研究中描述的原則，也可能適用于節肢動物及其近親之外的其他生物。比較節肢動物與脊椎動物的神經系統具有重要的意義，因為脊椎動物的神經系統顯示出類似的獨特結構。

新發現還提供了一種連續性的信息。在重大地質和氣候事件重塑地球時，簡單的海洋動物，比如鏈狀心網蟲，產生了世界上最多樣化的生物群，并最終擴散到了地球上的每一個新興的棲息地。但遺憾的是，它們也正受到如今地球變化的威脅。

#參考來源：

https://news.arizona.edu/story/525-million-year-old-fossil-defies-textbook-explanation-brain-evolution

來源：原理