دماغ أحفوري غريب ثلاثي العيون غير مفهومنا لتطور الحشرات

عينة أحفورية من Stanleycaris hirpex. (جان برنارد كارون ، © متحف أونتاريو الملكي)

تطفو على ارتفاع 1500 متر فوق مستوى سطح البحر ، من الصعب تخيل وقت غمرت فيه المحيطات سفح الجبل والكوت كواري في كندا - أول موقع تنقيب داخل بورغيس شيل. ومع ذلك ، هذا هو السبب في أنها أصبحت واحدة من أشهر مواقع الحفريات في العالم وفريدة من نوعها.

قبل 508 مليون سنة ، قُتلت آلاف المخلوقات الغريبة على الفور بسبب الانهيار الطيني المفاجئ تحت الماء سيصبح بورغيس شيل ، مما خلق كبسولة زمنية للعلماء للنظر في منتصف العصر الكمبري.

في ذلك الوقت ، كانت مياه المحيط دافئة ومليئة بأشكال جديدة من الحياة ، وكان يسمى ترتيب الحيوانات راديونتس ازدهرت قدرتهم على السباحة واصطياد الفريسة. تشترك Radiodonts في سلف مشترك مع الحيوانات المفصلية الحديثة مثل الحشرات والعناكب والقشريات ، وهي واحدة من الكائنات الكمبري الشهيرة التي تم اكتشافها داخل Burgess Shale.

ومع ذلك ، فإن كمية الأحافير من الموقع هائلة جدًا ، وقد استغرق الأمر أكثر من عقدين من العلماء لتوثيق أكثر العينات اكتمالًا بشكل صحيح من الأشعة الراديوية التي شوهدت على الإطلاق.

حفريات Radiodont نادرة ، وغالبًا ما تكون مجزأة ، مما أدى إلى نزاعات علمية حول كيفية تفسيرها. لكن بحثًا جديدًا - قام فيه العلماء بتحليل ذاكرة تخزين مؤقت لـ 268 عينة من ستانلي كاريس هيربيكس التي كانت موجودة في مجموعة متحف أونتاريو الملكي لأكثر من عقدين من الزمن - بدأت في إعادة تجميع القطع الراديوية للتطور.

تم حفظ بعض العينات في الدراسة كاملة ، مما أتاح للباحثين رؤية كاملة لخطة أجسامهم.

ستانلي كاريس هي الأصغر من بين جميع الأشعة الراديوية المعروفة: يتراوح طول أجسامها في السجل الأحفوري من 10 إلى 83 ملم.

ومع ذلك ، قدمت هذه العينات نظرة لم يسبق لها مثيل على دماغ ستانلي كاريس ، والتي تم الحفاظ عليها في 84 من الحفريات 'بجودة مذهلة'.

'يمكننا حتى تقديم تفاصيل دقيقة مثل مراكز المعالجة المرئية التي تخدم العيون الكبيرة وآثار الأعصاب التي تدخل الزوائد ،' قال المؤلف الرئيسي جوزيف Moysiuk .

وقال مويسيوك ، وهو طالب دكتوراه في علم البيئة وعلم الأحياء التطوري في جامعة تورنتو ، إن التفاصيل كانت واضحة للغاية 'كما لو كنا ننظر إلى حيوان مات أمس'.

كشفت الأحافير عن جزأين من الدماغ: دماغ أولي (قسم مرتبط بالعيون المركبة في مفصليات الأرجل الحديثة) ومخ دماغ (والذي يتحكم في الأعصاب في قرون الاستشعار في المفصليات الحية وله دور في نسختها من 'الرائحة'). في ستانلي كاريس ، وترتبط هذه الأجزاء بالعيون والمخالب الأمامية ، على التوالي.

يعتقد العلماء ستانلي كاريس يعطي دماغ المتحجر دليلاً على التمايز المبكر بين أجزاء الرأس والجذع في المفصليات.

لقد استنتجنا أن الرأس والدماغ من جزأين لهما جذور عميقة في سلالة المفصليات وأن تطورها على الأرجح قد سبق الدماغ ثلاثي الأجزاء الذي يميز جميع الأعضاء الأحياء في هذه الشعبة الحيوانية المتنوعة ، قال Moysiuk .

كان الجزء الثالث من دماغ المفصليات ، وهو tritocerebrum ، والذي يمكن أن يكون مرتبطًا بشكل عام بأجزاء الفم المفصلية والنهاية الأمامية للجهاز الهضمي للحيوان ، غائبًا في ستانلي كاريس .

إعادة بناء S. هيربيكس السباحة فوق العينة الأحفورية. (Sabrina Cappelli © متحف أونتاريو الملكي)

ولكن ماذا ستانلي كاريس ربما تفتقر إلى الأدمغة ، فهي أكثر من تعوضها في العيون.

'وجود عين ثالثة ضخمة في ستانلي كاريس كان غير متوقع ، قال جان برنارد كارون ، مشرف دكتوراه في Moysiuk ومؤلف مشارك في الورقة.

هذه الميزة ، التي لم يتم ملاحظتها من قبل في مجال الأشعة الراديوية ، قادت الباحثين إلى إعادة تقييم البانارثروبود الكمبري الأخرى ، حيث وجدوا أدلة على عيون متوسطة مماثلة.

يدعم اكتشافهم النظرية القائلة بأن العيون المتوسطة هي جزء من `` مخطط الأرض '' للمفصليات ، جنبًا إلى جنب مع الزوج الأكثر شيوعًا من العيون الجانبية التي نراها في مخلوقات مثل سرطان البحر.

لاحظ العلماء أيضًا أن اللوحات السفلية للسباحة بالأشعة السينية نشأت في نفس الوقت تقريبًا مع ميزات العين الأكثر تعقيدًا ، والتي يعتقدون أنها ربما تطورت لدعم نمط حياة المفترس الأكثر نشاطًا.

كانت هذه الحيوانات تبدو أكثر غرابة مما كنا نظن ، ولكنها توضح لنا أيضًا أن المفصليات الأقدم قد طورت بالفعل مجموعة متنوعة من الأنظمة البصرية المعقدة مثل العديد من أقاربها المعاصرين ، قال كارون .

وقال العلماء أيضًا إن العينات الراديوية في وضع فريد لتوفير معلومات حول تطور مفصليات الأرجل من أقارب آخرين على قيد الحياة ، مثل الديدان المخملية والتارديغرادات.

هذه الحفريات تشبه حجر رشيد ، مما يساعد على ربط السمات في الرادياتير وغيرها من مفصليات الأرجل المبكرة بنظيراتها في المجموعات الباقية ، قال Moysiuk .

تم نشر هذه الورقة في علم الأحياء الحالي .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.