科学家在寒武纪时期一种蠕虫状生物的化石胚胎中发现了一些意想不到的东西：原始动物头部中一个微小的甜甜圈状大脑的遗骸。
这个大约有 5 亿年历史的化石是海洋物种 Markuelia hunanensis 的一个例子，它是阴茎蠕虫（priapulids）和泥龙（Kinorhyncha）的远古表亲。迄今为止，科学家们尚未发现这种蠕虫状怪物的成年形态化石，但研究人员已经发现了数百个原始胚胎，这些胚胎捕捉到了动物早期发育的不同阶段。这些胚胎每个的直径只有大约半毫米（0.02 英寸）。
英国布里斯托大学古生物学教授 Philip Donoghue 告诉 Live Science：“关于 Markuelia ，有趣的是，它看起来像一个迷你成年个体——实际上它看起来像一个微型阴茎蠕虫，” 这让科学家们了解了成熟的 M. hunanensis 可能是什么样子。
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Donoghue 和他的合作者董西平（北京大学地球与空间科学学院教授）多年来检查了许多这些胚胎，但这是他们第一次发现其中一个内部保存着 大脑 组织。他们在 10 月 4 日的英国皇家学会开放科学期刊（在新标签页中打开）上报告了他们的发现。
从历史上看，科学家发现化石化大脑组织的报告 一直备受争议，因为人们曾经认为神经组织无法化石化，《Live Science》此前曾报道。然而，亚利桑那大学图森分校神经科学系的校董教授 Nicholas Strausfeld（未参与这项研究）表示，在这种情况下，证据看起来令人信服。
Strausfeld 告诉 Live Science 说：“在我看来，这似乎无可避免地是一种不是 肌肉 的组织——而且也不是肠道，那么它会是什么呢？”“我会说它们是神经元，” 他说，具体来说，是围绕曾经是动物肠道的环状排列的脑细胞。
这种非凡的胚胎是从中国湖南省西部的一个名为王村生物群（Wangcun Lagerstätte）的化石矿床中采集的。在那里，这个微小的化石被包裹在一大块石灰岩中。回到他们在北京大学的实验室后，董和他的同事们用酸小心地溶解了这块石灰岩，然后在残留物中手动筛选微化石。
Donoghue 在谈到董多年来为寻找这些胚胎所做的努力时说：“你可以想象，这些胚胎中的每一个可能只有几分之一克重，但他实际上溶解了数吨、公吨的岩石。” 他说，“这已经超出了‘大海捞针’的范畴。”
一旦从石灰岩中释放出来，这些胚胎就被运往瑞士 Villigen 的保罗谢勒研究所（Paul Scherrer Institute），该研究所拥有一台直径约 1,300 英尺（400 米）的粒子加速器。Donoghue 说，该机器通过以接近光速的速度发射电子来产生可用于各种实验的辐射。在这种情况下，该团队使用了加速器产生的高功率 X 射线，拍摄了他们微小的 M. hunanensis 胚胎的快照。
Donoghue 说：“样本在光束内旋转 180 度，并在旋转过程中拍摄 1,501 张 X 射线照片。” 然后，这些单独的 X 射线可以组装成详细的 3D 模型，使团队无需物理粉碎即可窥视每个胚胎的内部。
Donoghue 在谈到 X 射线照射的胚胎时说：“通常，我们无法获得生物体原始解剖结构的保存；我们只能得到角质层，” 这指的是动物坚硬的外壳。此外，科学家们经常看到细细的矿化线在每个胚胎的内部交叉影线；这些线被认为是动物在化石化之前在其表面生长的微生物的证据。
与该团队通常观察到的情况相比，含有神经组织痕迹的胚胎看起来截然不同。那个胚胎的头部有一个清晰、有组织的结构，团队将其解释为动物的环状大脑。更重要的是，化石的尾部带有另一个独特的结构，团队认为那是肌肉的残余物。
Donoghue 说：“在这个标本中，在头部和尾部，我们都发现了这种完全不同、结构化、有组织的矿化结构，这与我们在任何其他标本中看到的都非常不同。” “这就是为什么我们将其解释为原始生物体固有的生物结构，然后我们的工作就是弄清楚它到底是什么。”
Strausfeld 告诉 Live Science，基于已知的 M. hunanensis 与阴茎蠕虫和泥龙等动物的关系，科学家们可以合理地预期它的大脑是环状的，因此作者对化石的解释是合理的。研究作者在报告中指出，“撇开[大脑]化石化的不可能，如果它表现出不同的形态，那将令人惊讶。”
作者补充说，值得注意的是，这是首次在所谓的奥尔斯腾型（Orsten-style）化石中发现化石化的神经组织。此类化石通常小于 0.08 英寸（2 毫米）长，被发现锁定在石灰岩结核中，并通过矿化过程保存下来，动物组织被磷酸钙取代。这个过程产生了一个微小但高度精细的 3D 化石，它通常只保存动物的角质层，而不是其内脏器官。
Donoghue 说：“我们论文中最有趣的地方或许在于它告诉我们未来发现的潜力。” “没有人预料到你可以在磷酸钙中保存大脑或神经组织，也许这只是一个回到博物馆抽屉里寻找它的问题。”
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