16:02 2023-02-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Peștele vechi de 319 milioane de ani păstrează cel mai vechi creier fosilizat al unui animal cu coloană vertebrală
_ Un pește vechi de 319 milioane de ani păstrează cel mai vechi creier fosilizat al unui animal cu coloană vertebrală
Craniul scanat CT al unui pește fosilizat de 319 milioane de ani, scos dintr-o mină de cărbune din Anglia mai mult de cu un secol în urmă, a dezvăluit cel mai vechi exemplu de creier de vertebrat bine conservat.
Creierul și nervii săi cranieni au aproximativ un inch lungime și aparțin unui pește dispărut de mărimea branhiilor. Descoperirea deschide o fereastră către anatomia neuronală și evoluția timpurie a grupului major de pești vii astăzi, peștii cu aripioare raze, potrivit autorilor unui studiu condus de Universitatea din Michigan, programat să fie publicat pe 1 februarie în Nature.
Descoperirea întâmplătoare oferă, de asemenea, informații despre conservarea părților moi din fosilele animalelor cu coloană vertebrală. Cele mai multe dintre fosilele de animale din colecțiile muzeului au fost formate din părți dure ale corpului, cum ar fi oase, dinți și scoici.
Creierul scanat CT analizat pentru noul studiu îi aparține lui Coccocephalus wildi, un pește timpuriu cu aripioare raze. care au înotat într-un estuar și probabil au mâncat crustacee mici, insecte acvatice și cefalopode, un grup care include astăzi calmari, caracatițe și sepie. Peștii cu aripioare au coloana vertebrală și înotătoare susținute de tije osoase numite raze.
Când peștele a murit, țesuturile moi ale creierului și ale nervilor cranieni au fost înlocuite în timpul procesului de fosilizare cu un mineral dens care a păstrat, în detaliu rafinat, structura lor tridimensională.
„O concluzie importantă este că aceste tipuri de părți moi pot fi păstrate și pot fi conservate în fosile pe care le-am avut de mult timp – aceasta este o fosilă care este cunoscută de peste 100 de ani”, a declarat paleontologul UM Matt Friedman, autor principal al noului studiu și director al Muzeului de Paleontologie.
Autorul principal este doctorandul UM Rodrigo Figueroa, care a făcut lucrarea ca parte a disertației sale, sub conducerea lui Friedman, în cadrul Departamentului de Științe ale Pământului și Mediului.
„Nu numai că această fosilă mică și superficial neimpresionantă ne arată cel mai vechi exemplu de creier de vertebrate fosilizate, dar de asemenea, arată că o mare parte din ceea ce ne-am gândit despre evoluția creierului Doar speciile vii vor avea nevoie de reluare”, a spus Figueroa.
„Cu disponibilitatea pe scară largă a tehnicilor moderne de imagistică, nu aș fi surprins dacă am descoperi că creierul fosil și alte părți moi sunt mult mai comune decât noi. gândit anterior. De acum înainte, grupul nostru de cercetare și alții se vor uita la capete de pești fosile cu o perspectivă nouă și diferită.”
Fosila craniului din Anglia este singurul specimen cunoscut din specia sa, așa că numai tehnici nedistructive ar putea fi utilizat în timpul studiului condus de U-M.
Lucrările privind Coccocephalus face parte dintr-un efort mai amplu al lui Friedman, Figueroa și colegii săi, care utilizează scanarea tomografiei computerizate (CT) pentru a cerceta în interiorul craniilor peștilor cu aripioare timpurii. Scopul studiului mai amplu este de a obține detalii anatomice interne care să ofere perspective despre relațiile evolutive.
În cazul lui C. wildi, Friedman nu căuta un creier când și-a activat micro-CT scanerul și am examinat fosila craniului.
„Am scanat-o, apoi am încărcat datele în software-ul pe care îl folosim pentru a vizualiza aceste scanări și am observat că în interiorul craniului se afla un obiect distinct, neobișnuit”, a spus el. .
Pata neidentificată a fost mai strălucitoare pe imaginea CT – și, prin urmare, probabil mai densă – decât oasele a craniului sau a rocii înconjurătoare.
„Este obișnuit să vezi creșteri minerale amorfe în fosile, dar acest obiect avea o structură clar definită”, a spus Friedman.
Obiectul misterios prezenta mai multe caracteristici găsite în creierul vertebratelor: era simetric bilateral, conținea spații goale asemănătoare ca aspect cu ventriculele și avea mai multe filamente care se extindeau spre deschiderile din carcasa creierului, asemănătoare ca aspect cu cele ale craniului. nervii, care călătoresc prin astfel de canale la speciile vii.
„Avea toate aceste trăsături și mi-am spus: „Este cu adevărat un creier la care mă uit?””, a spus Friedman. „Așa că am mărit acea regiune a craniului pentru a face o a doua scanare, cu o rezoluție mai mare, și a fost foarte clar că asta trebuie să fie. Și doar pentru că acesta era un exemplu atât de clar, am decis să facem du-o mai departe.”
Deși țesutul cerebral conservat a fost rar găsit în fosilele de vertebrate, oamenii de știință au avut un succes mai mare cu nevertebratele. De exemplu, creierul intact al unui crab potcoavă de 310 de milioane de ani a fost raportat în 2021, iar scanările de insecte acoperite cu chihlimbar au scos la iveală creier și alte organe. Există chiar dovezi ale creierului și ale altor părți ale sistemului nervos înregistrate în specimene aplatizate vechi de peste 500 de milioane de ani.
Creierul conservat al unei rude de rechin de 300 de milioane de ani a fost raportat în 2009. Dar rechinii, razele și patinele sunt pești cartilaginoși, care dețin astăzi relativ puține specii în comparație cu descendența de pești cu aripioare raze care conține Coccocephalus. Peștii cu aripioare timpurii, cum ar fi Coccocephalus, le pot spune oamenilor de știință despre fazele evolutive inițiale ale celui mai divers grup de pești din ziua de azi, care include totul, de la păstrăv la ton, căluți de mare la lipa.
Există aproximativ 30.000 de specii de pești cu aripioare. și reprezintă aproximativ jumătate din toate speciile de animale cu coloană vertebrală. Cealaltă jumătate este împărțită între vertebrate terestre — păsări, mamifere, reptile și amfibieni — și grupuri de pești mai puțin diverse, cum ar fi peștii fără fălci și peștii cartilaginoși.
Fosila craniului Coccocephalus este împrumută lui Friedman de la Muzeul din Manchester din Anglia. A fost recuperată de pe acoperișul minei de cărbune Mountain Fourfoot din Lancashire și a fost descrisă științific pentru prima dată în 1925. Fosila a fost găsită într-un strat de piatră de săpun adiacent unui strat de cărbune din mină.
Deși doar ea este craniul a fost recuperat, oamenii de știință cred că C. wildi ar fi avut între 6 și 8 inci lungime. Judecând după forma maxilarului și dinții săi, probabil că era un carnivor, potrivit lui Figueroa.
Când peștele a murit, oamenii de știință bănuiesc că a fost îngropat rapid în sedimente cu puțin oxigen prezent. Astfel de medii pot încetini descompunerea părților moi ale corpului.
În plus, un micro-mediu chimic din interiorul carcasei creierului craniului ar fi putut ajuta la conservarea țesuturilor delicate ale creierului și la înlocuirea lor cu un mineral dens, posibil pirita. , a spus Figueroa.
Dovezile care susțin această idee provin de la nervii cranieni, care trimit semnale electrice între creier și organele senzoriale. În fosila Coccocephalus, nervii cranieni sunt intacți în interiorul carcasei creierului, dar dispar pe măsură ce ies din craniu.
„Se pare că în interiorul acestui gol strâns închis în craniu, un mic micro-mediu care este conduce la înlocuirea acelor părți moi cu un fel de fază minerală, captând forma țesuturilor care altfel s-ar degrada pur și simplu”, a spus Friedman.
Analiza detaliată a fosilei, împreună cu comparații cu creierul. de exemplare de pești moderni din colecția Muzeului de Zoologie UM, a dezvăluit că creierul lui Coccocephalus are un corp central de mărimea unei stafide, cu trei regiuni principale care corespund aproximativ creierului anterior, mesenencefalului și creierului posterior la peștii vii.
Nervii cranieni se proiectează din ambele părți ale corpului central. Privite ca o singură unitate, corpul central și nervii cranieni seamănă cu un mic crustaceu, cum ar fi un homar sau un crab, cu brațe, picioare și gheare proeminente.
În mod remarcabil, structura creierului lui Coccocephalus indică un model mai complicat de evoluție pește-creier decât sugerează doar speciile vii, potrivit autorilor.
„Aceste caracteristici dau fosilei. valoare reală în înțelegerea tiparelor de evoluție a creierului, mai degrabă decât a fi pur și simplu o curiozitate a conservării neașteptate”, a spus Figueroa.
De exemplu, toți peștii vii cu aripioare raze au creierul evertit, ceea ce înseamnă că creierul embrionar. peștii se dezvoltă prin plierea țesuturilor din interiorul embrionului spre exterior, ca un ciorap întors pe dos.
Toate celelalte vertebrate au creier evaginat, ceea ce înseamnă că țesutul neural din creierul în curs de dezvoltare se pliază spre interior.
Comparațiile cu peștii vii au arătat că creierul lui Coccocephalus este cel mai asemănător cu creierul sturionilor și al peștilor vâsle, care sunt adesea numiți pești „primitivi”, deoarece s-au separat de toți ceilalți pești vii cu aripioare raze mai mult decât Acum 300 de milioane de ani.
Friedman și Figueroa continuă să scaneze CT craniile fosilelor de pești cu aripioare raze, inclusiv câteva exemplare pe care Figueroa le-a adus la Ann Arbor, împrumutate de la instituțiile din țara sa natală, Brazilia. Figueroa a spus că teza sa de doctorat a fost amânată de pandemia de COVID-19, dar se așteaptă să fie finalizată în vara anului 2024.
Studiul Nature include date produse la unitatea de Tomografie computerizată în Pământ și Știința Mediului a UM, care este susținut de Departamentul de Științe ale Pământului și de Mediu și de Colegiul de Literatură, Știință și Arte.
Ceilalți autori ai lucrării sunt Sam Giles de la Muzeul de Istorie Naturală din Londra și Universitatea din Birmingham; Danielle Goodvin și Matthew Kolmann de la Muzeul de Paleontologie U-M; și Michael Coates și Abigail Caron de la Universitatea din Chicago.
Friedman și Figueroa au spus că descoperirea evidențiază importanța conservării exemplarelor în muzeele de paleontologie și zoologie.
„Aici am găsit conservare remarcabilă într-o fosilă examinată de mai multe ori înainte de mai multe persoane în ultimul secol”, a spus Friedman. „Dar pentru că avem aceste noi instrumente pentru a căuta în interiorul fosilelor, ne dezvăluie un alt strat de informații.
„De aceea este atât de important să păstrăm specimenele fizice. Pentru că cine știe, peste 100 de ani, ce ar putea oamenii să facă acum cu fosilele din colecțiile noastre.”
Comentarii:
Adauga Comentariu