百年前英國煤礦出土的3.19億年前魚類頭骨化石保存了迄今最古老的脊椎動物完整大腦

2025-11-25 02:05:48 分類：熱點 閱讀(8)

C. wildi及其腦結構的藝術概念圖（圖片來源：Márcio L. Castro）

3.19億年前的C. wildi頭骨化石（圖片來源：Jeremy Marble, University of Michigan News）

對化石的CT掃描發現了腦部結構（Credit: Figueroa et al. in Nature, February 2023.）

兩種腦部發育模式以及該特征在演化樹上的位置
（神秘的地球uux.cn）據藥明康德內容團隊：100多年前，英國的前英前魚一座煤礦出土了一塊不起眼的史前魚類頭骨化石。在此后的國煤骨化古老廈門集美品茶工作室中高端喝茶聯系方式vx《1662-044-1662》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達很長一段時間內，這枚化石都沒有受到特別的礦出關注。但隨著研究技術的億年發展，化石守了3億多年的石保秘密終于藏不住了。《自然》雜志的存迄一項最新研究發現，這枚化石保存了迄今最古老的今最脊椎動物完整大腦結構，為理解脊椎動物的椎動整大腦演化提供了重要線索。
1925年，物完古生物學家已經確認化石屬于一種已滅絕的百年輻鰭魚（輻鰭魚綱是脊椎動物最大的類群，今天絕大多數的前英前魚魚類都屬于這一類），拉丁學名為Coccocephalus wildi。國煤骨化古老據推測，礦出這條魚全長在15~20厘米之間，億年而頜與牙齒的形態告訴我們，這很可能是一種食肉魚類。
當近百年后的科學家重新從博物館借走這枚來自3.19億年前的化石，試圖用計算機斷層掃描（CT）在不破壞化石的情況下看清頭骨內部的解剖結構時，他們也沒有預想到，等待他們的是一項如此重磅的發現。
在CT成像結果中，廈門集美品茶工作室中高端喝茶聯系方式vx《1662-044-1662》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達頭骨內出現了一塊不同尋常的團塊結構——在圖像中更亮，也就是說相比于頭骨和周圍巖石密度更大。雖然長度只有不到3厘米，但足以令研究團隊感到興奮。
更細致的觀察顯示，這個結構還有著明顯的特征：兩側對稱，含有類似于腦室的空間，并且有大量纖維狀的結構向外延伸。這些特征都符合脊椎動物的大腦與腦神經結構。
之后，分辨率更高的掃描進一步確認了這正是魚的腦部結構！
如果你對化石的形成過程有基本認識，就會意識到形成腦部化石是多么不可思議。
首先要知道的是，我們今天看到的化石——無論是骨骼、牙齒，還是其他器官，都不是動物原本的材料，而是在埋藏過程中，其他礦物取代、占據了生物材料原本的空間。也就是說，我們看到的其實是這些器官的形態。
但是，相比于堅硬的骨骼、牙齒或是外殼，大腦的腐爛、分解要迅速的多，結果往往是還沒來得及被礦物取代，就已經腐爛了。
對于最新研究的化石，研究人員推測，之所以能完好保存大腦結構，是因為這條魚死亡后迅速被沉積物掩埋，幾乎不含氧氣的環境可以盡量延緩軟組織的分解。此外，頭骨內部的化學微環境也有助于保存精細的腦組織，最終被礦物（很可能是黃鐵礦）取代，保留下了大腦與腦神經精細的三維結構。
在此之前，科學家們對于無脊椎動物腦部結構的搜尋似乎要更加成功。例如，有研究發現了3.1億年前的鱟的完整腦部，甚至有證據表明，在超過5億年前的扁平化石標本中也出現了腦部和神經結構。而這枚3.19億年前脊椎動物的完好腦部化石，為我們理解大腦的演化模式提供了重要線索。
研究團隊將化石與現代魚類的腦部進行對比。化石中的腦部有一團葡萄干大小的中心結構，包含了3個主要區域，大致對應于今天魚類的前、中和后腦。研究團隊還注意到，化石與現存輻鰭魚的大腦有著關鍵的差異。
對于包括人類在內的多數脊椎動物，胚胎期的神經管是向內彎曲的，這樣在發育之后，兩個半球之間形成了空間較大的腦室；但現存的輻鰭魚恰好相反，神經管向外彎曲，由此兩個半球間形成的腦室十分狹窄。
C. wildi的腦部結構不同于今天的輻鰭魚，而是與人類等其他脊椎動物一致。這說明，現生輻鰭魚這一腦部發育特征的出現一定晚于3.19億年。此外，化石中的大腦與今天的鱘魚更相近，后者在3億多年前與今天的輻鰭魚分道揚鑣，在今天看來是更“原始”的魚類。
接下來，研究團隊還將對更多輻鰭魚化石展開CT掃描。這些穿越了億年歷史、并在博物館中沉睡多年的化石，有望在新技術的支持下迎來新生。
相關：百年前英國煤礦發現3.2億年前化石，竟保存“最古老大腦”
（神秘的地球uux.cn）據南方都市報（記者 陳林）：據最新一期《自然》雜志刊發的論文，一個英美聯合科學團隊用CT掃描了一塊3.2億年前的魚化石，發現其中竟然保存了世界上“最古老的大腦”，這個意外發現讓科學家們對魚類大腦的進化有了“驚人的了解”。
據報道，這塊魚頭骨化石于1925年在英國蘭開夏郡Trawden附近的Carre Heys煤礦被發現，此后一直保存在曼徹斯特博物館。
這個頭骨化石最初看起來“并不引人注目”，直到一個英美聯合科學團隊決定將其送去做CT掃描，它隱藏的秘密才被揭開。
掃描發現了在脊椎動物大腦的幾個特征，如雙側對稱，中空空間在外觀上類似于腦室，有多個絲狀物向腦殼上的開口延伸，外觀類似顱神經。
研究小組表示，從下巴和牙齒的形狀來看，這條魚是一種食肉的早期鰩魚Coccocephalus wildi，大小和鳊魚差不多，在河口游動，可能以小型甲殼動物、水生昆蟲和頭足類動物為食，如魷魚、章魚和墨魚等。
論文作者之一、英國伯明翰大學的Sam Giles博士表示，這個意外發現的三維保存的脊椎動物大腦讓我們對鰩魚的神經解剖有了驚人的了解。
他表示，這塊化石告訴我們一個比僅由活體物種提示的更復雜的大腦進化模式，使我們能夠更好地定義今天的骨魚是如何以及何時進化的。
論文作者之一、美國密歇根大學的博士生Rodrigo Figueroa表示，這塊表面上不起眼的小化石不僅向我們展示了最古老的脊椎動物大腦化石的例子，而且它還表明，我們僅從活體物種中對大腦進化的許多想法將需要重新修訂。
論文作者之一、密歇根大學的Matt Friedman教授表示，一個重要的結論是，大腦這類軟體部分可以被保存下來，而且可能被保存在已經有很長一段時間的化石中。
據悉，動物死亡后，像大腦這樣的軟組織通常會很快腐爛。但是當這條魚死后，在化石化的過程中，它的大腦和顱神經的軟組織被一種致密的礦物所取代，精致地保留了它們的三維結構。
研究人員表示，這條魚可能很快就被埋在了缺氧的沉積物中，這樣的環境可以減緩軟體部分的分解。
相關：幾億年前的魚腦化石被發現，竟與普通魚類的扁平大腦不同？
（神秘的地球uux.cn）據正觀新聞綜合美國有線電視新聞網（CNN）報道：當地時間2月1日，新發表于《自然》（Nature）雜志的研究顯示，一個世紀之前出土于英國、距今3.19億年的輻鰭魚化石具有迄今為止最古老且保存完好的脊椎動物大腦，屬于早期輻鰭魚綱（Actinopterygii）其中的一種——C. wildi。該項研究能促進對輻鰭魚所屬硬骨魚綱的腦部演化的理解。
根據研究人員利用CT對該化石的掃描結果顯示，這種輻鰭魚類體型與在河口生存的鯉科相仿，約有15至20厘米長。從下巴形狀和牙齒來看，它可能是以小型水生動物和水生昆蟲為食的食肉動物。
這種輻鰭魚類之所以有研究價值，是因為科學家們此前發現的長達5億年的無脊椎動物大腦都是扁平的，而C. wildi的大腦則是立體的。此外，這種輻鰭魚類雖屬輻鰭魚綱，腦部結構卻與現存其他輻鰭魚類不同，其大腦中的前腦是向內折疊，現存其他輻鰭魚類的前腦則是向外折疊。
密歇根大學古生物學博物館的博士生研究者稱：“我們對脊椎動物大腦進化的了解大多局限于我們對現存物種的了解，但這塊化石幫助我們填補了重要的知識空白，而這些知識只能從出土的類似特殊化石中獲得。”
隨著研究不斷傳出最新進展，未來科學家們會在揭秘脊椎動物大腦進化史上擁有更多突破。
相關：“最古老”魚類大腦樣本出爐
（神秘的地球uux.cn）據參考消息網：英國《泰晤士報》網站2月1日報道，在蘭開郡（蘭開夏）一個煤礦發現的一條3.2億年前的魚化石擁有保存完好的脊椎動物大腦的最古老樣本。
專家表示，這一“驚人發現”有望改寫古代硬骨魚類大腦如何進化的歷史。
幾十年來，這項發現一直處于被忽視狀態。根據發表在英國《自然》周刊上的一項研究，它是在蘭開郡特羅登附近的卡雷海斯的一個煤礦中發掘出來的，并于1925年首次得到描述。只有頭骨被復原，研究沒有繼續。
一個英美研究小組重新對其進行了研究。他們利用CT掃描——一種X射線——來觀察這個生物的頭部內部。
他們發現了一個驚人的保存完好的大腦和約1英寸（約合2.5厘米）長的腦神經。
領導這項研究的密歇根大學的羅德里戈·菲格羅阿說：“這個表面看來不起眼的小化石不僅向我們展示了脊椎動物大腦化石的最古老樣本，而且它還表明，我們僅從現存物種中得出的對大腦進化的許多想法將需要重新修正。”
這條魚名為Coccocephalus，大約有6到8英寸長。
它可能生活在河口，從它的下頜和牙齒的形狀來看，它可能是食肉動物，吃小型甲殼類動物和昆蟲。
大腦等軟組織通常腐爛得非常快，這意味著很少有化石能夠留存下來。
當這條魚死去時，它可能很快就被掩埋在幾乎沒有氧氣的沉積物中。這樣的環境能夠減緩柔軟身體部位的分解。
這使腦組織非常緩慢地被一種致密的礦物質取代，這種礦物質保留了其三維結構的精致細節。
該研究的資深作者、伯明翰大學的薩姆·賈爾斯說：“與現存魚類的對比表明，Coccocephalus的大腦與匙吻鱘和白鱘的大腦最為相似，這兩者通常被稱為‘原始’魚類，因為它們在3億多年前與所有其他現存的輻鰭魚在進化道路上分道揚鑣。”