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哈哈大姑爺至尊木蟲 (知名作家)
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Nature：中外研究發(fā)現(xiàn)螯肢亞門祖先化石 具有完整的神經(jīng)系統(tǒng)
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英國自然歷史博物館與云南大學(xué)侯先光教授等在昆明附近發(fā)現(xiàn)一個3cm長的動物化石，它是螯肢亞門(chelicerates，包括蜘蛛，蝎子等)的祖先，具有完整的神經(jīng)系統(tǒng)。文章發(fā)表在10月16日的《Nature》雜志上。
研究人員在一種新發(fā)現(xiàn)的爬蟲或浮游動物化石中發(fā)現(xiàn)了已知最早，完整的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。 來自英國自然歷史博物館，云南大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod”的文章，在中國西南地區(qū)昆明附近著名的澄江區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了一種3厘米長的動物(一英寸多一點)化石，這種動物具有已知最早的完整的神經(jīng)系統(tǒng)。這一研究成果公布在10月17日Nature雜志上。 文章的通訊作者分別是云南大學(xué)的侯先光教授，以及英國自然歷史博物館的 Gregory D. Edgecombe 教授，其中侯先光教授主要從事澄江動物群的研究，是澄江生物群化石的發(fā)現(xiàn)者，現(xiàn)任云南大學(xué)教授，云南省古生物研究重點實驗室主任。 早在1984年，侯先光教授等人就在云南省澄江縣帽天山早寒武世地層內(nèi)(5.3億年前)發(fā)現(xiàn)了聞名于世的澄江動物化石群。該動物化石群的發(fā)現(xiàn)被世界科學(xué)界稱為“二十世紀(jì)最驚人的發(fā)現(xiàn)之一”，世界科學(xué)家把該化石群評價為“永遠(yuǎn)是科學(xué)的大廈”，為早期生命科學(xué)研究開辟了一個重要的創(chuàng)新性研究領(lǐng)域。 頭部神經(jīng)系統(tǒng) 最新發(fā)現(xiàn)的這一動物化石也屬于澄江動物化石群，是螯肢亞門(chelICErates，包括蜘蛛，蝎子等)的祖先，在大約五億年前與其他節(jié)肢動物，如昆蟲，甲殼類動物和千足蟲產(chǎn)生了分支。
這種動物存活于5.20億年前的海洋中，是稱為megacheirans(希臘文為巨大附肢)的海洋節(jié)肢滅絕動物——Alalcomenaeus�！拔覀儸F(xiàn)在知道，megacheirans與今天的馬蹄蟹和蝎子具有非常相似的中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，文章作者Nicholas Strausfeld表示，“這意味著蜘蛛和它們的‘親屬’的祖先，與下寒武紀(jì)甲殼類動物的祖先比鄰生活�！� Alalcomenaeus是一種頭甲背視形狀成近似等邊梯形的動物，具有一對類似于L.iilecebrosa的莖狀眼，頭部具有一對三分叉的大附肢，具有11個軀干體節(jié)，尾節(jié)扁平寬大。 技術(shù)手段 這一研究組采用了不同的成像技術(shù)對這一化石進(jìn)行了分析，其中充分利用了化石形成過程中神經(jīng)系統(tǒng)里的鐵元素選擇性積累的原理。 為了觀察到神經(jīng)結(jié)構(gòu)，研究人員采用了計算機(jī)斷層掃描(computed tomography ，CT)技術(shù)，這是一種能重構(gòu)樣品中三維特征的技術(shù)。但是“CT掃描無法明確的顯示神經(jīng)系統(tǒng)的輪廓，”Strausfeld說，“而激光掃描技術(shù)卻能繪制出雖然不完美，但是比較精確的神經(jīng)系統(tǒng)中鐵沉積的化學(xué)元素分布。” 之后，研究人員又通過先進(jìn)的成像掃描技術(shù)，首次利用CT掃描的綠色覆蓋鐵沉積掃描的品紅色，再減去兩者顏色。 “我們剔除了兩者掃描中都不存在的圖像數(shù)據(jù)，”Strausfeld解釋道，“在兩個重疊的情況下，品紅色和綠色彼此相加，揭示出了神經(jīng)系統(tǒng)(白色結(jié)構(gòu))，然后我們再倒推回來”。 “現(xiàn)在白色結(jié)構(gòu)顯示為黑色，”Strausfeld說，“從而這個美麗的中樞神經(jīng)系統(tǒng)以令人吃驚的細(xì)節(jié)顯示了出來。” 神經(jīng)系統(tǒng)具體特征 研究人員比較了這種化石的神經(jīng)系統(tǒng)與馬蹄蟹和蝎子的神經(jīng)系統(tǒng)，毫無疑問的指出這一5.20億年前的Alalcomenaeus屬于螯肢亞門(chelicerates)。 而且這一化石還具有蝎子和蜘蛛大腦中具有的典型特征：三簇稱為神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)細(xì)胞相互融合，這不同于一些甲殼類動物，它們的神經(jīng)節(jié)相隔很遠(yuǎn)，通過長神經(jīng)連接，就像是繩梯中的每節(jié)梯子。 其它特征還包括大腦腸道開口的位置，以及大腦內(nèi)外感光中心的設(shè)置。 在進(jìn)一步的研究中，研究人員還利用這些特征與其它約150種特征，共同分析了節(jié)肢動物中的進(jìn)化關(guān)系。“Greg將這些特征加入到了一個計算機(jī)分支系統(tǒng)學(xué)分析中，并提出問題：這個化石應(yīng)該放置在系統(tǒng)樹的哪個位置?”Strausfeld說，“我們認(rèn)為它應(yīng)該屬于現(xiàn)代螯肢亞門”。 更進(jìn)一步的研究探索 大約一年前，侯先光教授等人發(fā)現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大腦進(jìn)化比以前認(rèn)為的要更早，并且在進(jìn)化過程中并沒有發(fā)生多大的改變。 當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的化石屬于延長撫仙湖蟲(Fuxianhuia protensa)，是云南澄江早寒武世三個新的大型節(jié)肢動物之一，是一種滅絕的節(jié)肢動物。研究人員發(fā)現(xiàn)延長撫仙湖蟲的大腦每一側(cè)上有三個視覺髓，這很可能與昆蟲中出現(xiàn)的神經(jīng)纖維橫向模式有關(guān)，而且其大腦也由三個個融合分部組成，而軟甲亞綱(branchiopods)只有兩個分部的融合。 這指出，一旦大腦的基本設(shè)計已經(jīng)進(jìn)化出現(xiàn)，那么就不會發(fā)生太大的變化。相反，外圍的一些元件，如眼睛，觸角，其他附加物，感覺器官等就會發(fā)現(xiàn)巨大的多樣化，以及功能上的專業(yè)化，不過這些都會輸入到相同的基本環(huán)路中。 而“這一新發(fā)現(xiàn)則表明mandibulates(包括甲殼類動物)和螯肢亞門(chelicerates)在5.20億年已經(jīng)出現(xiàn)了分支，作為兩種不同的進(jìn)化軌跡，這也就是意味著，它們的共同祖先在此前更早的時間里就已經(jīng)存在了，”Strausfeld說，“我們希望能進(jìn)一步分析更早時間的化石，并在未來找到mandibulate和chelicerate的祖先，解析其神經(jīng)細(xì)胞，目前我們不清楚這些動物來自于哪兒，現(xiàn)在終于有了搜索的方向�！� 原文檢索： Extinct 'Mega Claw' Creature Had Spider-Like Brain Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod. Gengo Tanaka, Xianguang Hou, Xiaoya Ma, Gregory D. Edgecombe, Nicholas J. Strausfeld. Nature, 16 October 2013; DOI:10.1038/nature12520 |
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