Древний окаменевший мозг опроверг представления ученых

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.

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.