本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映的是作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
你日常见到的蟑螂可能看起来不怎么聪明。但是,来自5.2亿年前的新的化石证据表明,这种“阴险”的昆虫可能有一些非常聪明的早期祖先。
蟑螂和其他昆虫属于一个被称为节肢动物的群体,大约在5.4亿年前出现。一个新的中国化石正在为人们提供有关节肢动物大脑如何进化的新见解,并表明在该群体出现的最初2000万年内,节肢动物的大脑就已经变得非常发达。这些新发现基于一个被称为“抚仙湖虫”(Fuxianhuia protensa)的长达三英寸的节肢动物化石,该化石在今天中国的云南省被发现,并于10月10日在《自然》杂志上在线描述。(《大众科学》是自然出版集团的一部分)。
乌普萨拉大学地球科学系的格雷厄姆·巴德在同一期《自然》杂志上发表的一篇随附文章中写道:“该化石为化石节肢动物中的神经系统组织提供了最令人信服,当然也是最古老的描述。” 巴德指出,这种大脑物质的证据包括“富含铁的深色矿物痕迹”,这些痕迹可以被解释为多部分大脑的截面。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您可以帮助确保有关当今世界中塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
考虑到“抚仙湖虫”生活在恐龙出现前约2.9亿年,它的身体结构原始是可以理解的,这是史前时期的常态。但是大脑的结构却令人惊讶。在解剖显微镜下检查化石后,研究人员发现这种动物有三个不同的、紧密相邻的大脑部分。它还有三个视神经结,这些视神经结通过神经纤维连接。保存完好的化石甚至显示出连接这些单独区域的纤维的痕迹。亚利桑那大学的神经生物学家、新论文的共同作者尼古拉斯·施特劳斯菲尔德在一份准备好的声明中说:“没有人预料到如此先进的大脑会在多细胞动物的历史早期进化出来。”
这些发现似乎是明确的,但它们是在“最受争议和最有趣的节肢动物物种之一‘抚仙湖虫’中发现的,”巴德指出。“抚仙湖虫”通常被归类为一种早期的节肢动物,它可能接近所有其他硬体无脊椎动物的共同祖先——其中有超过110万个已描述的现存物种。但是这种早期生物的大脑与常见昆虫(包括昆虫和蛛形纲动物)和软甲纲动物(包括螃蟹和龙虾)的大脑惊人地相似,它们都有三个主要的大脑部分和相连的视神经结。然而,另一大类节肢动物,被称为鳃足纲动物(包括卤虫和水蚤),它们出现得较晚,它们的大脑要简单得多,只有两个视神经结,并且不像“抚仙湖虫”那样相互连接。
施特劳斯菲尔德和他的同事认为,这一新发现表明现代昆虫的起源来自软甲纲动物,而不是更类似于水蚤的祖先的原始大脑。如果真是这样,“神经系统的基本模式保持如此不变是值得注意的,”施特劳斯菲尔德说。这种早期复杂性(尤其是在视觉区域)可能有助于解释现代亲戚,例如复眼视觉,在视觉能力方面的惊人多样性。
另一种可能性,尽管具有争议,是“抚仙湖虫”确实是所有这些群体的祖先,但鳃足纲动物的大脑实际上随着时间的推移而简化了。“无论哪种方式,”巴德指出,这些发现“都将促使人们对许多旧样本进行匆忙的重新检查,并且很有可能对最近的理论进行一些重塑。”