فسیل های جدید نشان می دهد که مغز اجدادی بندپایان چگونه بوده است


خبرساز: فسیل های بسیار برجسته ای که از موجوداتی که بیش از نیم میلیارد سال پیش زندگی می کردند به جا مانده است ، با جزئیات زیادی ساختارهای مشابهی را نشان می دهد که محققان از مدت ها پیش فرض می کردند باید در مغز کهن الگویی که همه بندپایان به ارث برده اند ، نقش داشته باشد. بندپایان متنوع ترین و غنی از گونه های گروه گونه های جانوری هستند و شامل حشرات ، سخت پوستان ، عنکبوت ها و عقرب ها و دیگر نسب کمتر آشنا مانند هزارپا و هزارپا می شوند.

فسیل ها ، متعلق به بندپای معروف به Leanchoilia، حضور – که توسط مطالعات قبلی در زمینه ژنتیک و زیست شناسی در مورد رشد جنین حشرات و عنکبوت پیش بینی شده بود – در حوزه جلویی شدید مغز که تقسیم بندی نشده و در بندپایان بزرگسالان مدرن نامرئی است ، پیش بینی شده است. علیرغم نامرئی بودن ، این حوزه پیشانی باعث ایجاد چندین مرکز عصبی مهم در مغز بندپایان بزرگسال می شود ، از جمله سلول های بنیادی که سرانجام مراکزی را درگیر می کنند که در تصمیم گیری و حافظه نقش دارند. فرض شده است که این حوزه پیشانی از مغز قدامی ، مغز میانی و مغز خلفی که در بندپایان زنده دیده می شد متمایز بود و نام prosocerebrum ، با “نثر” به معنی “جلو” داده شد.

توصیف شده در a کاغذ امروز در مجله منتشر شد زیست شناسی فعلی، فسیل ها اولین شواهد از وجود این ناحیه مجزا مغز و مغزی را ارائه می دهند ، که دارای میراثی است که در طول رشد جنینی بندپایان مدرن ظاهر می شود ، به گفته نویسنده اصلی این اثر. نیکلاس استراوسفلد، استاد علوم اعصاب در دانشگاه آریزونا.

استراوسفلد می گوید: “فسیل های خارق العاده ای که توصیف کردیم با آنچه قبلا دیده بودیم متفاوت است.” “دو سیستم عصبی که قبلاً منحصر به فرد بوده اند زیرا به طور یکسان حفظ شده اند ، نشان می دهد که نیم تریلیون سال پیش این ناحیه مغزی اولیه قبل از ظهور تکاملی سه گانگلیون سگمنتال نشان دهنده مغز قدامی ، میانی و خلفی وجود داشت و از نظر ساختاری متمایز بود.”

اصطلاح گانگلیون به مجموعه ای از شبکه ها گفته می شود که یک مرکز عصبی را تشکیل می دهند که در هر بخش از سیستم عصبی یک بندپایان ایجاد می شود. در بندپایان زنده ، سه گانگلیون که مغز سه قسمتی را مشخص می کنند با هم متراکم شده و یک توده جامد را تشکیل می دهند و منشاء تکاملی آنها را به عنوان ساختارهای تقسیم بندی شده مبهم می کند.

فسیل بافت مغز بسیار نادر است

کشف شده در سپرده های سازند Kaili ، سازند زمین شناسی در استان Guizhou ، جنوب غربی چین ، بقایای فسیل شده Leanchoilia قدمت آنها به دوره کامبرین ، حدود 508 میلیون سال پیش باز می گردد. فسیل های Kaili در سنگهای رسوبی با غلظت بالای آهن ظاهر می شوند که احتمالاً وجود آنها به حفظ بافتهای نرم کمک می کند ، که بعداً با رسوبات کربن جایگزین شده است.

تیان لان ، اولین نویسنده این روزنامه ، از مرکز تحقیقات گائیژو پائلوبیولوژی دانشگاه چین در چین ، می گوید: “فسیل های کایلی پنجره ای را برای نشان دادن سیر تکاملی بدن بدن حیواناتی که بیش از نیم تریلیون سال پیش زندگی می کردند ، باز می کند.” “برای اولین بار ، ما اکنون می دانیم که فسیل های بندپایان از سازند Kaili می توانند بافت عصبی را حفظ کنند که مغز اولیه بندپایان ساقه اولیه را نشان می دهد که در طلوع جهان حیوانات وجود داشت.”

پدرو مارتینز ، همکار نویسنده از دانشگاه بارسلونا و موسسه کاتالان بارسلونا ، اسپانیا ، افزود: “سیستم عصبی ، مانند سایر بافتهای نرم ، به سختی فسیل می شود.” “این مطالعه تکامل اولیه سیستم های عصبی را به یک کار چالش برانگیز تبدیل می کند.”

فسیلها همچنین منشأ تکاملی دو سیستم بصری جداگانه در تکامل بندپایان را نشان می دهند: جفت چشم رو به جلو یا چشمهای جانبی ، که فرزندان آنها هنوز در گونه های زنده موجود هستند.

بسیاری از بندپایان ، از جمله حشرات و سخت پوستان ، دارای یک جفت دو طرفه متمایز از چشم های مرکب و دو چشم دیگر با معماری ابتدایی هستند که به چشم های ناپلیوس یا اوسیلی معروف هستند. اینها از نظر ساختاری شبیه چشمهای اصلی عنکبوت و عقرب هستند. این چشمان ساده تر ، مربوط به چشم های جلوی پروسوسکربروم است Leanchoiliaمطابق شواهد به دست آمده از مطالعات قبلی که الگوهای بیان ژن را در طول رشد جنینی بندپایان زنده مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

Leanchoiliaاز طرف دیگر ، چشم های جانبی مربوط به قسمت پیشانی مغز است ، که گانگلیون سگمنتال است که آنتانسفالون بندپایان را درست در پشت پروسوسکربروم مشخص می کند. در بندپایان زنده ، پروتوسکربروم چشم هایی متشکل از حشرات و سخت پوستان ، یا چشم های جانبی ساده لنزهای آراکنید ، هزارپا و هزارپا را فراهم می کند. مراکز بینایی که به آن چشم ها خدمت می کنند نیز متعلق به ناحیه پیش مغزی مغز است.

اشتراوسفلد توضیح داد که در بندپایان زنده ، قسمت پیشانی مغز یا مغز قدامی ، مراکز باستانی ارائه شده توسط پروسوسکربوم – به نوعی بلعیده شده – را در خود جای داده است ، به طوری که دیگر به عنوان یک موجود آناتومیکی متمایز قابل درک نیست.

فسیل ها به قدری خوب حفظ شده اند که نشان می دهند علاوه بر چشم های جلویی ، پروسوسکربوم باعث ایجاد گانگلیوم های مرتبط با لابروم یا “لب فوقانی” بندپایان مدرن نیز شده است. فسیل ها همچنین فرضیه قبلی را تایید می کنند که نشان می دهد لابروم باید در اصل از زائده های حوضه آبریز منشعب شده باشد رادیودونتا، گروهی از بندپایان ساقه که در دوران کامبرین حداکثر شکارچیان بودند.

“در مقایسه با سایر مواد فسیلی مشابه متعلق به نسب پیشرفته تر ، سازمان Leanchoilia استراوسفلد گفت: مغز نشان می دهد که وضعیت گانگلیونی مغز اولیه تحت تراکم و ادغام اجزای آن قرار گرفته است ، که توضیح می دهد چرا در گونه های زنده پروسوسکربروم به صورت جداگانه قابل تشخیص نیست.

پیامدهای تکامل مغز در مهره داران

استراوسفلد گفت که این یافته ها علاوه بر بستن شکاف یک قرن در درک تکامل مغز بندپایان ، پیامدهای مهمی برای تکامل اولیه مغز مهره داران دارد.

اگرچه حیوانات ساده و شبیه ماهی همزمان با این بندپایان فسیل شده وجود داشتند ، اما هیچ فسیل قانع کننده ای از مغز آنها وجود ندارد و بنابراین نه شواهد فسیلی و نه شواهد آناتومیکی وجود پروسوسبروم در مهره داران وجود ندارد. با این حال ، مطالعات مدرن نشان می دهد که ژن هایی که به عنوان مثال مغز قدامی و میانی موش ها را مشخص می کنند ، با ژن هایی که سه تقسیم گانگلیونی مغز بندپای را مشخص می کنند مطابقت دارد. و در مهره داران ، برخی از مراکز مهم درگیر در تصمیم گیری و یادگیری و حافظه برخی مراکز ژنتیکی با مراکز فوقانی مغز بندپایان دارند که از پروسوسربروم بندپایان قدیم سرچشمه گرفته اند.

بنابراین ، قابل قبول است که حتی قبل از دوره کامبرین ، احتمالاً حتی قبل از تکامل صفحات تقسیم شده بدن ، جد مشترک مهره داران و بی مهرگان دارای مدارهای اساسی برای شناخت و تصمیم گیری ساده بوده است. و اگرچه ممکن است در اجداد اولیه مهره داران یک مغز باستانی شبیه مغز و مغز وجود داشته باشد ، اما هیچ فسیلی از این نوع شواهدی از یک حوزه گسسته و غیرقطعی ارائه نکرده است.

“با این حال ، می توان به طور منطقی حدس زد که مهره داران در مغز” مدرن “خود قسمتهایی از مغز جدا نشده باستانی را تعبیه کرده اند که تا کنون فقط در بندپایان اولیه نشان داده شده است ، مانند Leanchoiliaاشتراوسفلد گفت.

دیگر نویسندگان این مطالعه یوانلونگ ژائو از مرکز تحقیقاتی Guizhou برای Palaeobiology در دانشگاه Guizhou در Guiyang ، چین است. فانگچن ژائو از آزمایشگاه دولتی پالئوبیولوژی و چینه شناسی آکادمی علوم چین در نانجینگ ، چین ؛ و شما او از تاسیسات تابش Syncrotron شانگهای.



دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *