Международная группа ученых обнаружила окаменевший мозг возрастом 520 миллионов лет, который опровергает представления специалистов об эволюционной истории высшей нервной системы. Он принадлежит лобоподу Cardiodictyon catenulum и состоит из трех неразделенных компонентов, а не сегментированных нервных узлов, как считалось ранее. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, показывают, что мозг древних беспозвоночных эволюционировал независимо от нервной системы всего остального тела.
Узнайте больше в полной версии ➞Лобоподы является вымершей группой червеобразных животных, обитавших на дне морей нижнего кембрия и передвигавшихся с помощью трубчатых, лишенных суставов ног. Их ближайшими современными родственниками являются онихофоры или бархатные черви, которые определены в отдельный тип беспозвоночных животных. Считается, что лобоподы стали предками эуартроподов — группы так называемых истинных членистоногих, куда входят насекомые, пауки, многоножки, ракообразные и многие другие беспозвоночные животные, но в которую не входят тихоходки и онихофоры.
С.catenulum был обнаружен в конце 1980-х годов в кембрийских отложениях геологической формации Чиунгчуссу недалеко от китайского города Куньмин. Кардиодиктион имел овальную голову и длинное сегментированное тело, при этом на каждом сегменте (всего их 25) находились плотные участки экзоскелета — треугольные щитовидные склериты, служившие точками крепления мышц конечностей. Голова имела три пары придатков, в том числе тех, что являлись частью ротового аппарата.
Цифровая обработка изображений окаменелостей высокого разрешения выявила следы нервной системы тела и мозга, расположенного внутри головной капсулы. По всему телу вдоль кишечника протягивался вентральный (брюшинный) нервный ствол, а в каждом сегменте находилась пара ганглиоподобных нервных узлов, соединенная нервными тяжами с соседней парой. Мозговая ткань была образована тремя доменами, каждый из которых был связан со своей парой головных придатков и лежали выше, ниже или сбоку от анатомических структур глотки. Самый задний домен сливался с первым ганглиоподобным нервным узлом.
Сегментарная организация нервной системы у беспозвоночных называется нервной метамерией, а нейронные структуры в каждом сегменте — нейромерами. На протяжении более ста лет биологи рассматривали мозг современных эуартроподов как своего рода продолжение нервного ствола, состоящее из нейромеров внутри сегментированной головы. Однако доменная структура у кардиодиктиона явно была несегментированной и лишь позже эволюционировала в нейромеры. Таким образом, мозг членистоногих развивался независимо от нервного ствола туловища, что также подтверждается различиями между генетическими и эмбриональными механизмами, участвующими в формировании этих отделов у членистоногих.
По словам ученых, результаты исследования имеют важное значение при сравнении нервных систем членистоногих и позвоночных, демонстрирующие аналогичную картину, в которой передний и средний мозг генетически и эволюционно отличаются от спинного мозга.