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


اخبار – فسیل های بسیار حفظ شده به جا مانده از موجوداتی که نیم میلیارد سال پیش زندگی می کردند ، با جزئیات زیادی ساختارهای یکسانی را آشکار می کند که محققان مدت ها تصور می کردند باید در مغز کهن الگویی از تمام بندپایان به ارث برده باشند. بندپایان متنوع ترین و غنی از گونه های گروه گونه های جانوری هستند و شامل حشرات ، سخت پوستان ، عنکبوتها و عقربها و سایر نژادهای کمتر آشنا مانند اسب آبی و هزارپا می شوند.

فسیل های متعلق به بندپای معروف به Leanchoilia، حضور – تأیید شده توسط مطالعات قبلی در زمینه ژنتیک و بیولوژی رشد جنین حشرات و عنکبوت – در ناحیه جلویی شدید مغز که تکه تکه نشده است و برای بندپایان بزرگسال مدرن نامرئی است. این ناحیه پیشانی گرچه نامرئی است ، چندین مرکز مهم عصبی را در مغز بندپایان بزرگسال ایجاد می کند ، از جمله سلول های بنیادی که سرانجام مراکزی را که در تصمیم گیری و حافظه نقش دارند ، فراهم می کند. تصور می شود که این ناحیه پیشانی با مغز قدامی ، میانی و خلفی مشاهده شده در بندپایان زنده متفاوت بوده و prosocerebrum نامیده شده است ، با “proso” به معنی “جلو”.

توصیف شده در a کاغذ منتشر شده امروز در مجله زیست شناسی فعلیبه گفته نویسنده ارشد ، فسیل ها اولین شواهد را برای وجود این ناحیه مغز و مغز متمایز ارائه می دهند ، که دارای ارثی است که در طول رشد جنینی بندپایان مدرن رخ می دهد. نیکلاس اشتراوسفلد، استاد علوم اعصاب در دانشگاه آریزونا.

اشتراوسفلد گفت: “فسیل های نفیس که توصیف می کنیم شبیه هیچ چیزی نیست که در گذشته دیده ایم.” “دو سیستم عصبی ، که قبلاً یکسان بوده اند زیرا یکسان هستند ، نشان می دهد که نیم میلیارد سال پیش این قسمت قدامی مغز قبل از تکامل سه گانگلیون جزئی که نشان دهنده مغز قدامی ، میانی و خلفی بود ، وجود داشت و از نظر ساختاری متمایز بود. “

اصطلاح گانگلیون به یک سیستم شبکه ای اطلاق می شود که یک مرکز عصبی را تشکیل می دهد که در هر قسمت از سیستم عصبی بندپایان ایجاد می شود. در بندپایان زنده ، سه گانگلیون که به مغز سه قلو سیگنال می دهند متراکم شده و یک توده جمع و جور را تشکیل می دهد و منشاء تکاملی آنها را به عنوان ساختارهای تکه تکه شده مبهم می کند.

فسیل بافت مغز بسیار نادر است

بقایای فسیلی در کانسارهای سازند Kaili – یک سازند زمین شناسی در استان Guizhou در جنوب غربی چین کشف شده است. Leanchoilia مربوط به دوره کامبرین ، حدود 508 میلیون سال پیش است. فسیلهای Kaili در سنگهای رسوبی با غلظت بالای آهن ظاهر می شوند ، وجود آنها احتمالاً به حفظ بافتهای نرم کمک می کند ، که سپس با رسوبات کربن جایگزین شده اند.

“تیان لان” ، اولین نویسنده این روزنامه ، از مرکز تحقیقات گائیژو برای دیرینه شناسی در دانشگاه گویژو در این باره می گوید: “فسیل های کایلی دریچه ای را برای ما باز می کند تا شاهد تحولات طراحی بدن حیواناتی باشیم که بیش از نیم میلیارد سال پیش زندگی می کردند.” چین “برای اولین بار ، ما اکنون می دانیم که فسیل های بندپایان سازند Kaili می توانند بافت عصبی را حفظ کنند که مغز اولیه بندپایان ساقه اولیه را که در طلوع جهان حیوانات وجود داشت به ما نشان می دهد.”

پدرو مارتینز ، نویسنده مقاله Universitat de Barcelona و Institut Catalá در بارسلون اسپانیا ، می افزاید: “فسیل کردن سیستم های عصبی ، مانند سایر بافتهای نرم ، دشوار است.” “این باعث می شود مطالعه تکامل اولیه سیستم های عصبی کار دشواری باشد.”

فسیل ها همچنین منشأ تکاملی دو سیستم نوری متمایز در تکامل بندپایان را نشان می دهند: جفت چشم روبرو یا چشمان جانبی ، فرزندان آنها هنوز در گونه هایی که امروزه زندگی می کنند وجود دارد.

بسیاری از بندپایان ، از جمله حشرات و سخت پوستان ، دارای یک جفت دو طرفه متمایز از چشم های مرکب چند وجهی و مجموعه ای دیگر از چشم های کمتر برجسته – با معماری ابتدایی تر – هستند که به چشم ناپلیوس یا اوشلی معروف هستند. اینها از نظر ساختاری شبیه چشم اصلی عنکبوت و عقرب هستند. این چشمهای ساده مربوط به چشمهای قدامی پروسوسکربروم است Leanchoiliaبر اساس داده های جمع آوری شده از مطالعات قبلی که به تجزیه و تحلیل الگوهای بیان ژن در رشد جنینی بندپایان زنده پرداخته اند.

Leanchoiliaاز طرف دیگر ، چشم های جانبی مربوط به سر است ، که گانگلیون سگمنتال است که مغز قدامی بندپایان را مشخص می کند و درست در پشت پیشانی قرار دارد. در بندپایان زنده ، تک یاخته ای چشم های ترکیبی حشرات و سخت پوستان یا چشم های جانبی عدسی های آراکنید ، هزارپا و هزارپا را فراهم می کند. مراکز نوری که به این چشم ها خدمت می کنند نیز متعلق به ناحیه اولیه مغز هستند.

استراوسفلد توضیح داد که در بندپایان زنده ، سر یا مغز پیشانی ، مراکز باستانی ارائه شده توسط prososcerebrum – به نوعی بلعیده شده – را در خود جای داده است ، به طوری که دیگر به عنوان یک موجود آناتومیکی جدا از هم متمایز نیست.

فسیل ها به قدری خوب حفظ شده اند که ثابت می کنند که علاوه بر چشم های جلویی ، پروسوسکربوم نیز گانگلیون های مرتبط با لبه یا “لبه بالایی” بندپایان مدرن ایجاد کرده است. فسیل ها همچنین فرضیه قبلی را تایید می کنند که نشان می دهد جنین باید ابتدا از دلبستگی های خود تکامل یافته باشد رادیودونتا، گروهی از گونه های بندپایان که در دوران کامبرین شکارچیان برتر بودند.

“در مقایسه با دیگر مواد فسیل شده مشابه متعلق به نسل های پیشرفته تر ، سازمان Leanchoilia استراوسفلد می گوید: “مغز ثابت می کند که آرایش گانگلیونی مغز اولیه متراکم شده و اجزای آن را به هم متصل کرده است ، و این توضیح می دهد که چرا در گونه های زنده نمی توان قسمت قدامی را به صورت جداگانه تشخیص داد.”

تأثیر بر رشد مغز در مهره داران

استراوسفلد گفت ، علاوه بر بستن فاصله قرن در درک تکامل بندپایان در مغز ، این یافته ها پیامدهای قابل توجهی برای تکامل اولیه مغز مهره داران دارد.

اگرچه حیوانات ماهی ساده با این بندپایان فسیل شده همزیستی داشتند ، اما هیچ فسیل قانع کننده ای از مغز آنها وجود ندارد و بنابراین ، هیچ شواهد فسیل شده یا آناتومیکی برای جمعیت مهره داران وجود ندارد. با این حال ، مطالعات مدرن نشان می دهد که ژن های تعریف کننده مغز اول و خلفی ، به عنوان مثال موش ، با ژن هایی که سه تقسیم گانگلیونی بندپایان مغز 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 بالاتر در مغز بندپایان دارند که از استخوان بندپایان باستانی prososcerebrum آمده است.

بنابراین ، این درست است که حتی قبل از دوره کامبرین ، احتمالاً حتی قبل از تکامل طراحی بدن تا حدی ، اجداد مشترک مهره داران و بی مهرگان دارای مدارهای اساسی برای دانش و تصمیم گیری ساده بودند. و در حالی که یک قشر مغزی باستانی در اولین اجداد مهره داران وجود داشته است ، چنین فسیلی حتی شواهدی را برای یک حوزه مشخص و غیر جزئی ارائه نکرده است.

“با این وجود ، می توان به طور منطقی حدس زد که مهره داران بخش های” مدرن “مغز خود را از مغز باستانی و تقسیم نشده ای که تاکنون تنها در بندپایان اولیه اثبات شده است ، مانند Leanchoiliaگفت اشتراوسفلد.

نویسندگان دیگر این مطالعه یوانلونگ ژائو از مرکز تحقیقات Guizhou Palaiobiology در دانشگاه Guizhou در Guiyang ، چین هستند. فانگچن ژائو از آزمایشگاه دولتی پالئوبیولوژی و چینه شناسی آکادمی علوم چین در نانجینگ ، چین. و شما او از تاسیسات تابش سنکروترون شانگهای.



دیدگاهتان را بنویسید