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哈哈大姑爷至尊木虫 (知名作家)
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Nature：中外研究发现螯肢亚门祖先化石 具有完整的神经系统
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英国自然历史博物馆与云南大学侯先光教授等在昆明附近发现一个3cm长的动物化石，它是螯肢亚门(chelicerates，包括蜘蛛，蝎子等)的祖先，具有完整的神经系统。文章发表在10月16日的《Nature》杂志上。
研究人员在一种新发现的爬虫或浮游动物化石中发现了已知最早，完整的中枢神经系统。 来自英国自然历史博物馆，云南大学等处的研究人员发表了题为“Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod”的文章，在中国西南地区昆明附近著名的澄江区域，发现了一种3厘米长的动物(一英寸多一点)化石，这种动物具有已知最早的完整的神经系统。这一研究成果公布在10月17日Nature杂志上。 文章的通讯作者分别是云南大学的侯先光教授，以及英国自然历史博物馆的 Gregory D. Edgecombe 教授，其中侯先光教授主要从事澄江动物群的研究，是澄江生物群化石的发现者，现任云南大学教授，云南省古生物研究重点实验室主任。 早在1984年，侯先光教授等人就在云南省澄江县帽天山早寒武世地层内(5.3亿年前)发现了闻名于世的澄江动物化石群。该动物化石群的发现被世界科学界称为“二十世纪最惊人的发现之一”，世界科学家把该化石群评价为“永远是科学的大厦”，为早期生命科学研究开辟了一个重要的创新性研究领域。 头部神经系统 最新发现的这一动物化石也属于澄江动物化石群，是螯肢亚门(chelICErates，包括蜘蛛，蝎子等)的祖先，在大约五亿年前与其他节肢动物，如昆虫，甲壳类动物和千足虫产生了分支。
这种动物存活于5.20亿年前的海洋中，是称为megacheirans(希腊文为巨大附肢)的海洋节肢灭绝动物——Alalcomenaeus。“我们现在知道，megacheirans与今天的马蹄蟹和蝎子具有非常相似的中枢神经系统”，文章作者Nicholas Strausfeld表示，“这意味着蜘蛛和它们的‘亲属’的祖先，与下寒武纪甲壳类动物的祖先比邻生活。” Alalcomenaeus是一种头甲背视形状成近似等边梯形的动物，具有一对类似于L.iilecebrosa的茎状眼，头部具有一对三分叉的大附肢，具有11个躯干体节，尾节扁平宽大。 技术手段 这一研究组采用了不同的成像技术对这一化石进行了分析，其中充分利用了化石形成过程中神经系统里的铁元素选择性积累的原理。 为了观察到神经结构，研究人员采用了计算机断层扫描(computed tomography ，CT)技术，这是一种能重构样品中三维特征的技术。但是“CT扫描无法明确的显示神经系统的轮廓，”Strausfeld说，“而激光扫描技术却能绘制出虽然不完美，但是比较精确的神经系统中铁沉积的化学元素分布。” 之后，研究人员又通过先进的成像扫描技术，首次利用CT扫描的绿色覆盖铁沉积扫描的品红色，再减去两者颜色。 “我们剔除了两者扫描中都不存在的图像数据，”Strausfeld解释道，“在两个重叠的情况下，品红色和绿色彼此相加，揭示出了神经系统(白色结构)，然后我们再倒推回来”。 “现在白色结构显示为黑色，”Strausfeld说，“从而这个美丽的中枢神经系统以令人吃惊的细节显示了出来。” 神经系统具体特征 研究人员比较了这种化石的神经系统与马蹄蟹和蝎子的神经系统，毫无疑问的指出这一5.20亿年前的Alalcomenaeus属于螯肢亚门(chelicerates)。 而且这一化石还具有蝎子和蜘蛛大脑中具有的典型特征：三簇称为神经节的神经细胞相互融合，这不同于一些甲壳类动物，它们的神经节相隔很远，通过长神经连接，就像是绳梯中的每节梯子。 其它特征还包括大脑肠道开口的位置，以及大脑内外感光中心的设置。 在进一步的研究中，研究人员还利用这些特征与其它约150种特征，共同分析了节肢动物中的进化关系。“Greg将这些特征加入到了一个计算机分支系统学分析中，并提出问题：这个化石应该放置在系统树的哪个位置?”Strausfeld说，“我们认为它应该属于现代螯肢亚门”。 更进一步的研究探索 大约一年前，侯先光教授等人发现解剖结构复杂的大脑进化比以前认为的要更早，并且在进化过程中并没有发生多大的改变。 当时发现的化石属于延长抚仙湖虫(Fuxianhuia protensa)，是云南澄江早寒武世三个新的大型节肢动物之一，是一种灭绝的节肢动物。研究人员发现延长抚仙湖虫的大脑每一侧上有三个视觉髓，这很可能与昆虫中出现的神经纤维横向模式有关，而且其大脑也由三个个融合分部组成，而软甲亚纲(branchiopods)只有两个分部的融合。 这指出，一旦大脑的基本设计已经进化出现，那么就不会发生太大的变化。相反，外围的一些元件，如眼睛，触角，其他附加物，感觉器官等就会发现巨大的多样化，以及功能上的专业化，不过这些都会输入到相同的基本环路中。 而“这一新发现则表明mandibulates(包括甲壳类动物)和螯肢亚门(chelicerates)在5.20亿年已经出现了分支，作为两种不同的进化轨迹，这也就是意味着，它们的共同祖先在此前更早的时间里就已经存在了，”Strausfeld说，“我们希望能进一步分析更早时间的化石，并在未来找到mandibulate和chelicerate的祖先，解析其神经细胞，目前我们不清楚这些动物来自于哪儿，现在终于有了搜索的方向。” 原文检索： 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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