本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
一项新的研究为早期关于五亿两千万年前的节肢动物脑系统的说法提供了有力的支持,引发了关于宇宙中大脑、生命和智能本质的思考。
柔软、糊状且脆弱;脑和神经系统组织可能是化石记录中最难保存下来的物质之一。在过去几年中,古代脑和神经结构的最佳例子来自被困在琥珀中并保存下来的生物,这些琥珀已有数亿年的历史。但是几年前,古生物学家声称在五亿两千万年前的节肢动物化石——一种类似虾的生物——中发现了脑结构的证据。
那一个样本很有趣,但并非完全令人信服。现在,Ma 等人在Current Biology(以及Philosophical Transactions)上发表的配套论文跟进了另外 7 个例子,并进行了实验室工作,说明了石化过程可能如何发生以形成今天看到的特征。
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3 英寸,五亿两千万年前的抚仙湖虫化石。插图显示了与现代生物中假定的“大脑”结构相关的黑色特征(图片来源:Xiaoya Ma,插图:Nicholas Strausfeld)。
这三部分脑系统可能与现代昆虫、蜘蛛纲动物、螃蟹和龙虾中的脑系统相似,并且似乎以碳或氧化铁基矿物变色的薄膜形式保存下来。这是一个了不起的发现。这些五亿两千万年前的化石来自寒武纪时期,地球历史上生命似乎经历了一些深刻转变的时期。这包括多细胞生物多样性的“寒武纪大爆发”和动物祖先门类的首次可发现的遗骸。
究竟为什么这些大脑(神经细胞和神经网络的密集集合)在这个时候进化出来,仍然有待推测。但一些研究人员提出,具有感觉和复杂身体运动和收缩的多细胞生命的出现,包括那些位于摄食系统周围的,将通过专门的和快速的类神经细胞获得明显的效率优势。通过网络和团块连接和定位这些细胞将提供进一步的收益,尤其是在狩猎(和躲避猎人)等新奇事物开始在越来越大的生物体中出现时。
最重要的是,大脑的基本生物结构至少在五亿年前就出现了,似乎在真正的复杂多细胞生命出现后不久就出现了。现代人类的大脑可能与那些古代节肢动物的大脑非常不同,但专门神经网络的进化“吸引子”在很久以前就已显现出来。
这引发了一些关于宇宙其他地方的生命的本质及其潜在的复杂性和智能的有趣想法和问题。
一旦更大、更复杂的细胞生命在地球上进化出来,大脑结构可能相对快速地出现这一事实本身并不能立即告诉我们这很可能是一种普遍现象。同样,地球上生命明显早期的起源并没有告诉我们太多关于其他地方的几率——一个样本量给出的限制有限。然而,与生命的起源不同——对于生命的起源,我们目前还没有明确的理论——对于大脑,我们对它们的发展方式和原因有一些相对直接的想法(如上所述)。
五亿两千万年前节肢动物大脑的涂片状遗骸可能指向一个充满神经网络的宇宙。这些网络的复杂程度究竟如何,以及其中是否出现了更高的智能,尚不清楚,但可能性可能正在向一些有趣的可能转变。