Находка впервые идентифицирует окаменелые мозги тех, кого считают главными хищниками своего времени, группы животных, известной как аномалокаридиды, что переводится как «аномальные креветки». Давно вымершие, эти свирепые на вид членистоногие были впервые обнаружены в виде окаменелостей в конце XIX века, но не были идентифицированы должным образом до начала 1980-х годов. Ученые до сих пор спорят о своем месте на дереве жизни.«Наше открытие помогает прояснить этот спор», — сказал Николас Штраусфельд, директор Центра науки о насекомых Университета Аризоны. «Оказывается, главный хищник кембрия имел гораздо менее сложный мозг, чем мозг некоторых его возможных жертв, и выглядел удивительно похожим на современную группу довольно скромных червеобразных животных».
Штраусфельд, регентский профессор кафедры нейробиологии Научного колледжа UA, является старшим автором статьи о результатах, недавно опубликованных в журнале Nature.Мозг в окаменелостях, новый вид, получивший название Lyrarapax unguispinus (латинское название «лирообразный хищник с шипами»), предполагает его связь с ветвью животных, чьи живые потомки известны как онихофораны или бархатные черви. У этих червеобразных животных короткие несоединенные ноги, заканчивающиеся парой крошечных когтей.
Онихофораны, которые также являются исключительно хищниками, вырастают до нескольких дюймов в длину и в основном встречаются в Южном полушарии, где они бродят по подлеску и опаду листьев в поисках жуков и других мелких насекомых, которые являются их любимой добычей. От головы отходят два длинных щупальца, прикрепленных перед парой маленьких глаз.По словам Штраусфельда и его сотрудников, окаменелость аномалокарид во многих отношениях напоминает нейроанатомию современных онихофора.
Онихофораны имеют простой мозг, расположенный перед ртом, и пару ганглиев — совокупность нервных клеток — расположенных в передней части зрительного нерва и у основания их длинных щупалец.«И — сюрприз, сюрприз — это то, что мы также обнаружили в наших окаменелостях», — сказал Штраусфельд, указав, что у аномалокаридид есть пара когтеобразных цепляющих придатков перед глазами.
«Эти высшие хищники в кембрии характеризуются только их единственной парой придатков, злобно выглядящих хватающих, выходящих из передней части их головы», — сказал он. «Они полностью отличаются от усиков насекомых и ракообразных. Такие расположенные спереди придатки не встречаются ни у каких других живых животных, за исключением бархатных червей».
По словам Штраусфельда, сходство их мозга и других атрибутов предполагает, что хищники-аномалокаридиды могли быть очень далекими родственниками сегодняшних бархатных червей.«Это еще один вклад в новую область исследований, которую мы называем нейропалеонтологией», — сказал Сяоя Ма из Музея естественной истории в Лондоне, соавтор статьи. «Эти цепляющие придатки — характерная черта этой наиболее известной группы кембрийских животных, чье родство с живыми животными беспокоило ученых-эволюционистов почти столетие. Открытие сохранившегося мозга у Lyrarapax разрешает определенные анатомические соответствия с мозгом онихофоранов».«Возможность напрямую связывать придатки с частями мозга у кембрийских животных — огромное преимущество», — сказал соавтор Грегори Эджкомб из Музея естественной истории. «В течение многих лет палеонтологи боролись с вопросом о том, как различные виды придатков в кембрийских окаменелостях сочетаются друг с другом и с тем, что мы видим у живых членистоногих.
Теперь нам впервые не пришлось полагаться только на внешняя форма придатков и их последовательность в голове, чтобы попытаться разобраться в сегментарных идентичностях, но мы можем использовать тот же набор инструментов, который мы используем для существующих членистоногих, — мозг ».Штраусфельд и его коллеги недавно представили доказательства древнейшей из известных окаменелостей мозга, принадлежащей членистоногим, относящимся к насекомым и ракообразным, и другой, принадлежащей существу, относящемуся к подковообразным крабам и скорпионам (см.
Ссылки ниже).«С помощью этой статьи и наших предыдущих отчетов в Nature мы определили три основных устройства мозга, которые определяют три группы членистоногих, существующих сегодня», — сказал Штраусфельд. «Похоже, они уже сосуществовали 520 миллионов лет назад».
Окаменелость Lyrarapax была найдена в 2013 году соавтором Пэйюнь Конгом недалеко от Куньмина в китайской провинции Юньнань. Соавторы Ма и Эджкомб участвовали в анализе, как и Сянгуан Хоу, открывший залежи окаменелостей Чэнцзян в 1984 ¬ в ключевой лаборатории палеобиологии Юньнани в Университете Юньнани.«Поскольку его детальная морфология прекрасно сохранилась, Lyrarapax является одной из наиболее полных аномалокаридид, известных на сегодняшний день», — сказал Конг.Лирарапакс чуть более пяти дюймов в длину был карликом по сравнению с некоторыми из более крупных аномалокаридид, достигавших более трех футов в длину.
По словам Штраусфельда, палеонтологи, раскапывающие породы нижнего кембрия на юге Австралии, обнаружили, что у некоторых аномалокаридид были огромные сложные глаза, до 10 раз больше, чем самый большой глаз стрекозы, что соответствовало тому, что должно было быть очень эффективным охотником.По словам Штраусфельда, тот факт, что мозг самого раннего известного хищника выглядит намного проще по форме, чем ранее обнаруженный мозг его современников, вызывает интригующие вопросы, один из которых заключается в том, возможно ли, что хищники привели к эволюции более сложных мозгов.«С появлением преданных своему делу и высокоэффективных хищников давление было на других животных, чтобы они могли обнаруживать и распознавать потенциальную опасность и быстро координировать бегство.
Эти требования, возможно, привели к развитию более сложных схем мозга», — сказал Штраусфельд.