К сожалению, сайт не работает без включенного JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего браузера.

Древнейший мозг: чем думали животные 300 миллионов лет назад

(Фото Marcio L. Castro)
(Фото Marcio L. Castro)
Палеонтологи обнаружили древнейший образец мозга позвоночного животного. Рыба, которой он принадлежал, жила за сотни миллионов лет до появления динозавров. Открытие может пролить новый свет на эволюцию нервной системы, которой мы обязаны своим разумом

Палеонтологи отчитались в журнале Nature о замечательной находке. Череп рыбы возрастом 319 млн лет, найденный около века назад, скрывал хорошо сохранившийся окаменевший мозг и нервы. Это, возможно, древнейший образец мозга позвоночного животного и огромный подарок биологам — мягкие ткани в окаменелостях сохраняются редко. Изучение находки уже показало, что эволюция мозга рыб проходила сложнее, чем представлялось большинству экспертов. Ученые намерены обследовать другие музейные экспонаты в поисках окаменевших мозгов.

Непустая голова

Небольшой окаменевший череп, извлеченный из угольной шахты в Англии, был впервые описан учеными в 1925 году. Палеонтологи определили, что древние кости принадлежали лучеперой рыбе. В этой группе рыб около 30 000 ныне живущих видов, и это примерно половина всех видов позвоночных. Столько же приходится на остальных рыб, рептилий, амфибий, млекопитающих и птиц, вместе взятых. Этот поразительный эволюционный успех давно интересует ученых.

Вид, которому дали название Coccocephalus wildi, существовал 319 млн лет назад. Судя по размеру черепа, рыба достигала 15-20 см в длину. Строение челюстей и зубов выдает в ней хищника. Вероятно, это создание питалось мелкими ракообразными, насекомыми и моллюсками.

 
Окаменелый череп Coccocephalus wildi — лучеперой рыбы, жившей 319 млн лет назад. (Фото Jeremy Marble·University of Michigan News)

За почти сотню лет хранения музейный экспонат несколько раз изучался разными научными группами. Но авторы недавнего исследования первыми подвергли его компьютерной томографии. Они не рассчитывали найти мозг, а хотели всего лишь изучить строение черепа.

К удивлению палеонтологов, оказалось, что в голове ископаемой рыбы что-то есть. И это не аморфный минеральный нарост, а объект характерной анатомической формы с длинными выростами, очень похожими на черепные нервы. После более тщательного сканирования сомнений не осталось: это окаменевший мозг. Ученые даже выделили его основные части.

 

Мозг наизнанку

Кое-что в находке удивило ученых. Мозг современных лучеперых рыб на стадии эмбриона растет особым образом: передний слой клеток выворачивается наизнанку, как носок.  У остальных позвоночных стенки мозга просто выпячиваются. Неизвестно, когда лучеперые приобрели эту особенность и как она повлияла на их эволюционный успех. Многие эксперты склоняются к мысли, что «выворачивание» мозга освоили уже предки лучеперых. Но вид Coccocephalus wildi, судя по строению взрослого мозга, еще не владел этим навыком.

«Эта на первый взгляд не впечатляющая и маленькая окаменелость не только демонстрирует нам самый ранний пример окаменелого мозга позвоночного, но и показывает, что многое из того, что мы думали об эволюции мозга [на основе изучения] только ныне существующих видов, нуждается в переосмыслении», — говорит ведущий автор статьи Родриго Фигероа из  США.

Томографический снимок черепа Coccocephalus wildi, показывающий окаменелый мозг и связанные с ним структуры (Figueroa·Nature)

Требуется Горгона 

Земля не набита битком костями древних животных, потому что окаменение — редкий процесс. Нужны очень специфические физико-химические условия, чтобы кости не разложились, а законсервировались на сотни миллионов лет. А уж окаменение мягких тканей еще несколько десятилетий назад считалось нонсенсом. Да, в вечной мерзлоте находили мамонтят, а в мезозойском янтаре — насекомых. Но за этими и немногими другими исключениями палеозоология была наукой о костях, зубах, раковинах и панцирях. Крохи информации о мозге приходилось выуживать из строения черепа.

 

Сегодня же большая часть палеонтологических научных работ посвящена как раз мягким тканям. Их отпечатки запечатлеваются на горных породах, химические следы — на тех самых костях и панцирях, а иногда попадаются и настоящие окаменелые образцы. С недавним открытием ученым повезло: похоже, рыба была быстро погребена в отложениях без доступа кислорода. Мозг не успел разложиться и пропитался каким-то минералом, навеки окаменев. Пока исследователи даже не знают, что это за минерал: никто не станет сверлить единственный в мире экземпляр Coccocephalus wildi, чтобы добраться до мозга. Допустимо только просвечивание и прочие неразрушающие методы.

В целом механизмы превращения живого организма в окаменелость понятны еще далеко не полностью, и их изучает специальная наука — тафономия. Но уже ясно, что мягкие ткани иногда окаменевают, хотя и гораздо реже, чем хотелось бы палеонтологам. Вполне возможно, что в музейных коллекциях пылится еще не один экземпляр черепа с сохранившимся мозгом. Теперь Фигероа и его группа будут целенаправленно искать их. Палеонтологи вообще часто делают открытия в музеях: чтобы досконально изучить каждую попавшую туда окаменелость, просто не хватает специалистов. Да и технологии все время совершенствуются: понятно, что в 1925 году компьютерной томографии еще не было. Кто знает, о чем это же ископаемое сможет рассказать палеонтологам в 2125 году?

Нервная работа

Нервная система — одно из самых впечатляющих изобретений эволюции. Ее можно поставить в один ряд с кислородным дыханием, многоклеточностью и теплокровностью. Специальная система для обработки информации перевела взаимодействие живых существ с окружающим миром на качественно новый уровень. У них появилась способность учиться на собственном опыте, хотя бы в форме условных рефлексов. Даже червь с его жалкими сотнями нейронов в конце концов запоминает, в какой стороне норы его бьют током. А 100 млрд нейронов под черепом позволяют изобрести каменное рубило или космический корабль.

Нервные клетки у разных видов устроены настолько похоже, что по нервному импульсу невозможно определить, человеку он принадлежит или медузе. Другой пример: биохимические механизмы памяти у человека такие же, как у моллюска морской заяц, на котором они впервые и были исследованы. Возможно, нейроны и принципы их взаимодействия унаследованы нами от предка всех настоящих многоклеточных (это подцарство царства животных).

Центры принятия решений

Когда появилась центральная нервная система — более сложный вопрос. Многие специалисты считают, что это изобретение билатериев, или двустороннесимметричных. К этой группе относится 99% описанных видов животных, от червей до человека разумного. Столь непохожих существ объединяет несколько фундаментальных признаков. Левая половина тела является зеркальным отражением правой, а вдоль тела тянется пищеварительный тракт и нервный шнур, или пара шнуров. У позвоночных этот шнур называется спинным мозгом и заканчивается утолщением — мозгом головным. Считается, что все билатерии происходят от общего предка, жившего примерно 560 млн лет назад. Однако в 2017 году ученые обнаружили нервные шнуры у ныне живущих существ нескольких биологических типов, никак не относящихся к билатериям. Похоже, что эволюция делала это изобретение несколько раз.  Это вообще характерно для крупных эволюционных прорывов: например, млекопитающие и птицы стали теплокровными независимо друг от друга.

 

Но все это данные сравнительной анатомии и физиологии. А что говорит палеонтология по поводу нервов возрастом 500+ млн лет? Увы, таких красноречивых образцов, как окаменевший мозг, с тех времен не сохранилось. Есть лишь темные следы на нескольких панцирях, по форме, расположению и химическому составу похожие на остатки нервной системы. Но скептики подчеркивают, что эти следы могут иметь и другое происхождение. Возможно, будущие находки и более тонкие методы исследования прольют больше света на древнейшее прошлое «бортового компьютера» живых существ.

Мы в соцсетях:

Мобильное приложение Forbes Russia на Android

На сайте работает синтез речи

Рассылка:

Наименование издания: forbes.ru

Cетевое издание «forbes.ru» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия Эл № ФС77-82431 от 23 декабря 2021 г.

Адрес редакции, издателя: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Адрес редакции: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Главный редактор: Мазурин Николай Дмитриевич

Адрес электронной почты редакции: press-release@forbes.ru

Номер телефона редакции: +7 (495) 565-32-06

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети «Интернет», находящихся на территории Российской Федерации)

Перепечатка материалов и использование их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, возможны только с письменного разрешения редакции. Товарный знак Forbes является исключительной собственностью Forbes Media Asia Pte. Limited. Все права защищены.
AO «АС Рус Медиа» · 2024
16+