Вчений випадково виявив найдавніший мозок усіх хребетних

Палеонтолог Метт Фрідман був здивований виявленням надзвичайно деталізованих копалин мозку риби віком 319 мільйонів років під час тестування мікрокомп’ютерної томографії для ширшого проєкту.

«У нього були всі ці особливості, і я запитав себе: «Це справді мозок, на який я дивлюся?», — каже Фрідман з Мічиганського університету.

«Тож я наблизив цю область черепа, щоб зробити друге сканування з вищою роздільною здатністю, і було дуже ясно, що це саме те, що мало бути. І лише тому, що це був такий недвозначний приклад, ми вирішили продовжувати».

Зазвичай єдині сліди такого стародавнього життя залишаються на твердих частинах тварин, які легше зберігаються, наприклад їхніх кістках, оскільки м’які тканини швидко руйнуються. Але в цьому випадку щільний мінерал, можливо, пірит, просочився всередину і замінив тканину, яка, ймовірно, довше зберігалася в середовищі з низьким вмістом кисню. Це дозволило під час сканування виявити деталі черепних нервів і м’яких тканин маленької рибки Coccocephalus wildi.

Стародавній зразок є єдиним у своєму роді, тому, незважаючи на те, що він перебував у руках дослідників з моменту його першого опису в 1925 році, ця особливість залишилася прихованою, оскільки вчені не ризикували використовувати інвазивні методи дослідження.

«Тут ми виявили дивовижну збереженість скам’янілостей, які кілька разів досліджували кілька людей протягом останнього століття», — пояснює Фрідман.

«Але оскільки у нас є нові інструменти для пошуку скам’янілостей, це відкриває нам ще один рівень інформації».

Ця доісторична естуарійна риба, ймовірно, полювала на комах, дрібних ракоподібних і головоногих молюсків, переслідуючи їх за допомогою плавників, які підтримувалися кістковими стрижнями, які називаються скатами. Променепері риби, підклас Actinopterygii, складають більше половини всіх нині живих хребетних тварин, включаючи тунця та морських коників, і 96 відсотків усієї риби.

Ця група відокремилася від лопастеперих риб, деякі з яких згодом стали нашими предками, приблизно 450 мільйонів років тому. Тоді C. wildi пішов власним еволюційним шляхом від груп риб, які все ще живуть сьогодні, приблизно десятки мільйонів років тому.

«Аналіз виводить цей таксон за межі групи, що містить усі існуючі види лучеперих риб», — пишуть у своїй статті палеонтолог Мічиганського університету Родріго Фігероа та його колеги.

«Отже, деталі структури мозку Coccocephalus мають значення для інтерпретації нейронної морфології на ранніх стадіях еволюції основної лінії хребетних».

Деякі особливості мозку були б втрачені через розпад і процес збереження, але команда все одно могла розрізнити конкретні морфологічні деталі. Це дозволило їм побачити, що спосіб розвитку цього доісторичного переднього мозку був більше схожий на наш, ніж у решти нині живих променеперих риб.

«На відміну від усіх живих лучеперих риб, мозок Coccocephalus складається всередину», — зазначає Фрідман. «Отже, ця скам’янілість фіксує час до того, як виникла характерна риса мозку лучеперих риб. Це дає нам певні обмеження щодо того, коли ця риса еволюціонувала – те, про що ми не могли добре впоратися до нових даних про Coccocephalus.»

Ця внутрішня складка відома як евагінований передній мозок – як і в нас, дві півкулі мозку в кінцевому підсумку охоплюють порожнистий простір, як буква «с», і його дзеркальне відображення з’єднане разом. Для порівняння, вивернутий передній мозок у ще живих лучеперих риб має дві роздуті частки, а між ними лише тонка щілина.

Дослідники прагнуть відсканувати скам’янілості інших риб у колекціях музею, щоб побачити, які інші ознаки м’яких тканин можуть ховатися всередині.

«Важливий висновок полягає в тому, що такі види м’яких частин можна зберегти, і вони можуть зберігатися в скам’янілостях, які ми маємо протягом тривалого часу – це скам’янілості, які відомі понад 100 років», – каже Фрідман. «Ось чому зберігати фізичні зразки так важливо. Тому що хто знає, що через 100 років люди зможуть зробити зі скам’янілостями в наших колекціях зараз».