5억년 전으로 거슬러 올라가는 ‘놀라운’ 화석화된 뇌는 곤충과 거미의 진화에 대한 재고를 촉구합니다

고대의 세 눈을 가진 포식자는 절지 동물의 신체 구조의 진화에 대한 핵심 정보를 보여줍니다.

새로운 연구는 Burgess Shale이라고 불리는 5억 년 된 해양 포식자의 뇌와 신경계를 포함하는 화석 캐시를 기반으로 합니다. 스탠리 카리스 ROM(Royal Ontario Museum)에서 공개합니다. 그것은 Radiodonta라고 불리는 절지 동물 진화 나무의 고대 멸종 지점에 속합니다. 스탠리 카리스 현대 곤충 및 거미와 밀접한 관련이 있습니다. 이러한 발견은 절지동물의 뇌 발달, 시력 및 머리 구조에 대한 정보를 제공합니다.

“세부 사항이 너무 명확해서 어제 죽은 동물을 보는 것 같습니다.”

– 조셉 모이석

그 결과는 2022년 7월 5일 사이언스 저널에 게재된 연구 논문 “화석 신경해부학을 사용한 3개의 눈 방사선 사진이 절지동물 머리의 기원과 분절을 알린다”에서 발표되었습니다. 현재 생물학.

Stanleycaris hirpex의 한 쌍의 화석 표본, 표본 ROMIP 65674.1-2. 이미지 출처: Jean-Bernard Caron, © Royal Ontario Museum

과학자들이 가장 관심을 갖는 것은 내부에 있는 것입니다. 스탠리 카리스‘ 머리. 뇌와 신경의 유골은 84개의 화석에서 5억 6백만 년 후에도 여전히 보존되어 있습니다.

연구의 주저자이자 토론토 대학(University of T)인 Joseph Moisiuk은 “캄브리아기의 화석화된 뇌가 새로운 것은 아니지만, 이 발견은 놀라운 보존 품질과 많은 수의 표본에서 두드러집니다.”라고 말했습니다. Royal Ontario Museum의 생태 및 진화 생물학 박사 과정. “우리는 큰 눈을 담당하는 시각 처리 센터와 부속기관으로 들어가는 신경의 흔적과 같은 미세한 세부 사항까지 제공할 수 있습니다. 세부 사항은 어제 죽은 동물을 보는 것과 같습니다.”

내부 장기를 보여주는 투명도를 포함한 Stanleycaris hirpex의 턴테이블 애니메이션. 크레딧: Sabrina Cappelli의 애니메이션 © Royal Ontario Museum

새로운 화석이 밝혀낸 뇌 스탠리 카리스 눈에 부착된 원시대뇌와 앞발톱에 부착된 중뇌의 두 부분으로 구성됩니다.

모이석은 “두 부분으로 된 머리와 뇌는 절지동물 계통에 깊은 뿌리를 두고 있으며 진화는 이 다양한 동물 문의 모든 살아있는 기관을 특징짓는 세 부분으로 된 뇌보다 먼저 진화했을 가능성이 있다고 결론지었다”고 덧붙였다.

오늘날 곤충과 같은 절지동물의 뇌는 원시대뇌, 중뇌, 삼뇌로 구성되어 있다. 클립의 차이가 게임 체인저처럼 보이지 않을 수도 있지만 실제로는 과감한 과학적 의미가 있습니다. 많은 절지동물 구성원의 반복적인 사본이 분할된 몸체에서 발견될 수 있기 때문에 다른 종 사이에 정렬된 부분을 아는 것은 이러한 구조가 그룹에 걸쳐 어떻게 다른지 이해하는 데 중요합니다.

“로제타 스톤과 마찬가지로 이 화석은 라디에이터 및 기타 초기 절지동물의 특성을 생존 그룹의 해당 특성과 연결하는 데 도움이 됩니다.”

Stanleycaris hirpex 한 쌍의 재건; 상부 개인은 내부 장기를 보여주기 위해 외부 투명도가 증가했습니다. 신경계는 밝은 베이지색으로 표시되고 소화 시스템은 진한 빨간색으로 표시됩니다. 출처: Sabrina Cappelli의 삽화 © Royal Ontario Museum

게다가 한 쌍의 스토킹 눈, 스탠리 카리스 그는 머리 앞쪽에 큰 중앙 눈을 가지고 있는데, 이는 이전에 방사선학에서 관찰되지 않은 특징입니다. 거대한 제 3의 눈을 가지고 스탠리 카리스 예상치 못한 일이었다. 이것은 이 동물들이 우리가 생각했던 것보다 더 이국적으로 보였다는 것을 확인시켜 주지만, 또한 가장 초기의 절지동물이 실제로 현대의 많은 친척들만큼 복잡한 시각 시스템만큼 다양하게 진화했음을 보여줍니다.”라고 ROM의 Richard Ivey 박사인 Jean-Bernard Caron이 말했습니다. 무척추 동물 고생물학의 큐레이터이자 Moysiuk의 박사 학위 지도교수이기도 한 U of T의 부교수인 Karon은 생태학, 진화론 및 지구 과학 분야를 추가했습니다.

Stanley Karis 화석의 신경계 해석과 절지동물 뇌 발달 이해에 미치는 영향을 설명하는 논문 요약. 뇌는 빨간색으로 표시되고 신경 코드는 보라색으로 표시됩니다. 이미지 출처: Jean-Bernard Caron © Royal Ontario Museum

캄브리아기 시대에 Radiodonts에는 유명한 “기이한 불가사의”와 함께 주변에서 발견되는 가장 큰 동물이 포함되었습니다. 아노말로카리스 길이는 최소 1미터에 이릅니다. 길이가 20cm 이하인 것, 스탠리 카리스 범위에 비해 작았지만 대부분의 동물이 인간의 손가락보다 크지 않았을 때 인상적인 포식자였을 것입니다. 스탠리 카리스잘 발달된 감각 및 신경계는 어둠 속에서 작은 먹이를 효율적으로 선택할 수 있게 했을 것입니다.

Stanleycaris hirpex의 재건. 이미지 크레디트: Sabrina Cappelli의 예술 © Royal Ontario Museum

커다란 겹눈, 이빨이 늘어선 멋진 둥근 입, 인상적인 가시가 있는 앞발, 양쪽에 있는 일련의 수영 플랩으로 분할된 유연한 몸, 스탠리 카리스 그의 길을 건너기에 충분히 불행한 바닥의 작은 주민에게는 악몽의 물건이었을 것입니다.

버지스 쉘 정보

이 연구를 위해 Moysiuk과 Caron은 이전에 출판되지 않은 268개의 샘플 세트를 연구했습니다. 스탠리 카리스. 화석은 주로 1980년대와 1990년대에 캐나다 브리티시컬럼비아주 요호 국립공원에 있는 버제스 혈암의 유명한 월콧 채석장 위의 암석층에서 수집되었으며 ROM에서 발견된 광범위한 Burgess 혈암 화석 컬렉션의 일부입니다.

Burgess 셰일 화석 유적지는 Yoho 및 Kootenay 국립 공원 내에 있으며 Park Canada에서 관리합니다. Parks Canada는 지구 역사에서 이 중요한 시기에 대한 지식과 이해를 넓히고 수상 경력에 빛나는 도보 여행을 통해 이 장소를 전 세계와 공유하기 위해 선도적인 과학 연구자들과 협력하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다. Burgess Shale은 탁월한 보편적 가치로 인해 1980년 유네스코 세계 문화 유산으로 지정되었으며 현재 캐나다 로키 산맥 공원을 위한 가장 큰 세계 문화 유산의 일부입니다.

화석 스탠리 카리스 새로운 Burgess Shale 화석 쇼에서 청중이 볼 수 있습니다. Wellner Madge 갤러리, Dawn of Life 롬에서.

참조: Joseph Moisiuk와 Jean-Bernard Caron의 “화석화된 신경해부학을 통한 삼안 방사선은 절지동물 머리의 기원과 분할에 대해 알려줍니다”, 2022년 7월 8일, 현재 생물학.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.06.027

주요 연구 자금 지원은 캐나다 국립 과학 공학 연구 위원회(National Council for Scientific and Engineering Research)에서 Moysiuk에 대한 Vanier Canada 대학원 보조금 및 Caron에 대한 디스커버리 보조금(No. 341944)을 통해 제공되었습니다.