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在化石中确认世界上第一批掠食性动物的大脑

时间:2014年07月18日 点击:

Lyararapax脑的化石痕迹(头内部的X-样结构)。两个深色圆点代表了从眼柄进入头内的神经的视神经节。该位于正前方的较小、杏仁状区域应该曾经支配着该生物的抓握附器。

有爪动物的脑子(绿色)与奇虾化石Lyrarapax unguispinus脑子(灰色)之间的相似性。来自前额附器的长神经延伸至位于视神经前部的成对神经节,并与口部前的主要脑体相连。

    (化石网报道)据EurekAlert!:一个古生物学家的国际性团队已经在化石中确认了世界上第一批掠食性动物之一的 大脑,这些动物生活在大约5亿2000万年之前。

  这一在7月17日刊《自然》杂志(DOI 10.1038/nature13486)上报道的发现确认了被视作它们所在时期顶端掠食动物的脑化石;它们是一群被称作anomalocaridids的动物;anomalocaridids可被译作“奇虾”。那些长相狰狞的节肢动物化石是在19世纪后期首次被发现的,但科学家们仍然在争论它们在生命进化树上的地位归属。

  Nicholas Strausfeld是亚利桑那大学昆虫科学中心的负责人,他说:“我们的发现可帮助厘清这一争论。结果发现,寒武纪的顶端捕食动物有着比其可能的某些猎物要简单得多的大脑,它与一群现代的相当普通的蠕虫样动物惊人地相似。”

  该动物化石的脑子提示了它与一个动物的分支的关系,该分支动物的现存的后代被称作有爪动物或天鹅绒虫;这一新物种被起名为Lyrarapax unguispinus,它的拉丁文意思为“带刺有爪里拉琴形状掠食动物”。这些蠕虫状动物配备有无关节的粗短腿,其末端为一对小小的爪子。

  有爪动物也是专属的掠食动物,它们不超过几英寸长,且大多在南半球被发现;在那里,它们在矮树丛及枯枝落叶中游弋,寻找它们最爱猎取的甲虫和其他小昆虫。其头部会延伸出2个长长的触须,它们附着在一对小眼睛之前。

  据Strausfeld及他的合作者披露,该奇虾化石与如今的有抓类动物的神经解剖在几个方面相似。有爪类在其口的前方有一个简单的脑子及一对位于视神经前方及在它们长触须基部的神经节——一个神经细胞的集结。

  Strausfeld说:“而且-意外且没有料到的是,这正是我们在化石中也发现的,”他指出奇虾在其眼睛之前有一对爪子样的用于抓取的附器。

  他说:“这些寒武纪的顶端掠食动物只是由它们的单一附肢对进行定义的。单一附肢对是指从其头部前方向外延伸的长相邪恶的抓取器。这些器官与昆虫及甲壳类动物的触须完全不同。这些配置在前部的附器在其它任何现有动物中都没有被发现,但天鹅绒虫例外。”

  Strausfeld说,它们脑子的相似性及其它属性提示,奇虾掠食动物或一直是当今天鹅绒虫的非常遥远的亲属动物。

  本文的一位共同作者——伦敦自然历史博物馆的Xiaoya Ma——说:“这是我们在被称作神经古生物学的新研究领域中所做出的又一贡献。在Lyrarapax的得到保存的大脑中的发现解析了与有爪动物脑解剖的特定的相关性。”

  同样供职于自然历史博物馆的共同作者Gregory Edgecombe说:“古生物学家一直对寒武纪化石中的不同类型的附器应如何相互排列及与我们所见的现有的节肢动物附器之间关系的问题感到纠结。”现在,我们第一次不必仅仅依赖于这些附器的外部形式及它们在头内的序列来尝试梳理节段性特性,但我们可从我们所用于现存节肢动物相同工具包来描绘其脑子。”

  该Lyrarapax化石是在2013年由文章的共同作者Peiyun Cong在云南省昆明市附件发现的。共同作者Ma和Edgecombe与Xianguang Hou参与了该分析,后者来自云南大学并在1984年发现了澄江化石层。

  Cong说:“由于它的详细形态得到了精致的保存,因此该Lyrarapax属于迄今所知最完整的奇虾。”

  据Strausfeld披露,最早已知掠食动物的脑看来比起同时代的动物在形状上要简单得多的这一事实引发了掠食动物是否可能驱动了更复杂脑演化这个有趣的问题。

Lyararapax在下寒武统追逐原始鱼类的透视图