5 億 2500 万年前の化石が脳の進化に関する教科書の説明を覆す

概要： 保存された神経系を持つ5億2500万年前の小さな海洋生物の化石は、節足動物の脳がどのように進化したかについての1世紀にわたる議論を解決するかもしれません.

ソース： アリゾナ大学

5億年以上前に死んだ小さな海の生き物の化石は、脳がどのように進化したかについての科学の教科書の書き直しを促すかもしれません.

Science に掲載された研究 – Nicholas Strausfeld が主導し、 アリゾナ大学の神経科学科のリージェント教授とキングス カレッジ ロンドンの進化神経科学のリーダーであるフランク ハースは、最初の詳細な説明を提供します。 心臓のカテニュラム中国南部の雲南省の岩に保存されているミミズに似た動物。 1984 年に最初に発見された長さ 0.5 インチ (1.5 cm 未満) のこの化石は、脳を含む繊細に保存された神経系という重要な秘密をまだ隠しています。

「私たちが知る限り、これは私たちがこれまでに知っている化石化された脳の中で最も古いものです」とシュトラウスフェルドは言いました。

心臓 それはロボトミーとして知られる動物の絶滅グループに属し、5 億 4000 万年から 5 億年前の非常に短い期間にほとんどすべての主要な動物の系統が出現したカンブリア紀として知られる初期の時期に豊富でした。

Lobopodians はおそらく、彼らの子孫である真節足動物の関節を欠いている複数の対の柔らかく、ずんぐりした脚を使用して海底を移動しました。 現在、小葉に最も近い生物は、主にオーストラリア、ニュージーランド、南アメリカに生息するビロードワームです。

19世紀にさかのぼる議論

化石 心臓 それは、神経節として知られる神経構造が頻繁に配置されているセグメント化された体幹を持つ動物を明らかにします。 これは、どちらもセグメンテーションの証拠を欠いている彼の頭と脳とはまったく対照的です。

「現代の節足動物の頭と脳、およびそれらの化石化した祖先の一部は、100 年以上にわたって断片的であると考えられていたため、この解剖学的構造はまったく予想外でした」と Strausfeld 氏は述べています。

著者らによると、この発見は、動物界で世界で最も種が豊富なグループである節足動物の頭胸部の起源と形成についての長く熱くなった議論を解決する. 節足動物には、昆虫、甲殻類、クモ、その他のクモのほか、ヤスデやムカデなどの他の系統が含まれます。

「1880年代以来、生物学者は、節足動物に典型的な胴体の明確にセグメント化された外観に注目し、それを主に頭部に推定してきました」とヒースは言いました. 「これが、頭部がセグメント化された胴体の前方延長であるという仮定にフィールドがどのように到達したかです。」

“しかし 心臓 初期の頭部は分割されておらず、脳も分割されていなかったことを示しており、脳と体幹神経系が別々に発達した可能性が高いことを示しています」と Strausfeld 氏は述べています。

脳は骨化しない

心臓 それは、古生物学者Xianguang Huによって発見された雲南省の有名な化石堆積物であるZhengjiang Faunaの一部でした。 ロボトミーの柔らかく繊細な体は、化石記録によく保存されていますが、そうでなければ 心臓 おそらく小葉は一般に小さいため、頭と脳の検査は行われていません。

ハイライトパーツ 心臓 それらは、各セグメントを定義し、脚のペアの取り付け点として機能する一連の三角形の鞍型構造でした. それらは、カンブリア紀の到来にさかのぼる古い岩石に見られます。

「これは、装甲葉足類がおそらく最古の節足動物であったことを示しています」とシュトラウスフェルド氏は述べ、約 2 億 5000 万年前に絶滅した象徴的で多様な海生節足動物のグループである三葉虫よりも前から存在していました。

「ごく最近まで、脳は化石化しないというのが一般的な理解でした」とヒースは言いました。 「そのため、そもそも脳が保存された化石が見つかるとは期待できません。次に、この動物は非常に小さいため、脳が見つかることを期待して見ることさえできません。」

しかし、シュトラウスフェルドが行った過去 10 年間の研究により、さまざまな化石化した節足動物に脳が保存されている事例が数多く確認されています。

脳を作るための一般的な遺伝子フロアプラン

彼らの新しい研究では、著者は脳を特定しただけではありません 心臓 しかし、クモやムカデなどの既知の化石や生きている節足動物とも比較しました。

葉脚類化石の詳細な解剖学的研究と、生きている子孫の遺伝子発現パターンの分析を組み合わせることで、彼らは、カンブリア紀から今日まで、脳組織の共通の青写真が保存されていると結論付けました。

「生きている種の既知の遺伝子発現パターンを比較することにより、すべての脳に共通の特徴と、それらがどのように形成されるかを特定しました」と Heath 氏は述べています。

の 心臓3 つの大脳ドメインは、別個の頭付属肢のペアと、前消化管の 3 つのセグメントの 1 つに関連付けられています。

ヒース氏は、「どの種を調べたとしても、脳のすべての領域とそれに対応する特徴は、同じ遺伝子の組み合わせによって決定されることに気付きました」と付け加えました。 「これは、脳を作るための一般的な遺伝的フロアプランを示唆しています。」

脊椎動物の脳の発達のための教訓

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Hirth と Straussfeld は、彼らの研究で説明されている原則は、節足動物とその近縁種以外の他の生物にも適用される可能性があると述べています。 節足動物の神経系を脊椎動物の神経系と比較すると、これは重要な意味を持つと彼らは述べた.脊椎動物の神経系は、前脳と中脳が脊髄とは遺伝的および発達的に異なるという同様に独特の構造を示している.

彼らの調査結果はまた、地球が気候変動の影響下で劇的に変化している時にコミュニケーションメッセージを提供する、と Strausfeld は述べた.

「主要な地質学的および気候的イベントが地球を再形成していたとき、単純な海洋動物… 心臓 それは世界で最も多様な生物のグループである真節足動物を生み出し、最終的には地球上のすべての発生期の生息地に広がりましたが、現在は一時的な種によって脅かされています. “

論文」、「下部カンブリア紀のロボポディアン 心臓 報告書「オルスロポッドの脳の起源」は、中国の昆明にある雲南大学古生物学の雲南重要研究所の Xianguang Hou と、スウェーデンのルンドにあるルンド大学に任命された Marcel Sayer との共同執筆者です。シドニーのマッコーリー大学で生物科学の博士号を取得。

資金: この作品は、国立科学財団、アリゾナ大学リージェント基金、および英国バイオテクノロジーおよび生物科学研究評議会によって資金提供されました。

この研究ニュースについて

著者： ダニエル・ストルト
ソース： アリゾナ大学
コンタクト： ダニエル・ストルト – アリゾナ大学
写真： 画像クレジット: ニコラス・ストラウスフェルド/アリゾナ大学

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“下部カンブリア紀のロボポディアン・カーディオディクティオンは、節足動物の脳の起源を決定しますニコラス・シュトラウスフェルド他 科学

概要

下部カンブリア紀のロボポディアン・カーディオディクティオンは、節足動物の脳の起源を決定します

1世紀以上にわたり、節足動物の頭と脳の起源と進化は、異なる形態と進化的関係を調和させるための統一された理論的根拠を回避してきました.

ここでは、下部カンブリア紀のロボポディアンの化石化した神経系によって図が提供されています 心臓のカテニュラム、それは、その付属体幹を提供する無秩序な腹側神経系とは異なる、3つの頭部ドメインを含む分割されていない頭と脳を明らかにします。 各ドメインは、前腸の 3 つのコンポーネントの 1 つと、1 対の頭部付属肢に対応しています。

幹群の節足動物との形態学的対応、および現存する汎節足動物の遺伝子発現パターンと相同な遺伝子発現パターンのアラインメントは、 C.カテヌラム それは真節足動物の頭部の進化よりも前に存在しますが、生きている真節足動物の脳と下顎骨を定義するニューロンに対応しています。