Mózg sprzed pół miliarda lat

Pół miliarda lat temu, w Kambrze, w morzu żył sobie „prymitywny” stawonóg nazwany przez współczesnych paleontologów Stanleycaris. W kanadyjskich łupkach Burgess, wpisanych już ponad 40 lat temu na Listę Światowego Dziedzictwa UNESCO, zachował się tak wspaniale, że można badać jego mózg i nerwy tak, jakby przestał żyć wczoraj, a nie 506 mln lat temu. Choć jest niewielki, niewykluczone, że będzie źródłem niemałego przełomu w badaniach nad pochodzeniem owadów i pajęczaków.

Kiedy myślimy o paleontologii (to fakt, że 5-10 latki zafascynowane dinozaurami myślą o niej częściej niż inni), mamy przed oczami pokruszone kości, z których specjaliści pieczołowicie składają rekonstrukcje olbrzymich prehistorycznych stworzeń oglądane w muzeach przyrodniczych. Albo też muszle wielkich morskich głowonogów, np. amonitów, które są tak przepięknie zachowane, że da się z nich robić biżuterię.

Znacznie słabiej są nam znane przedziwne stworzenia odległych epok geologicznych, które zdają się zewnętrznie niepodobne do niczego znanego, choć, gdy przyjrzeć im się bliżej, potrafią pobudzić wyobraźnię. A już zupełnie przedziwne może nam się wydawać, gdy usłyszymy, że w formie skamieniałej przetrwało przez setki milionów lat coś tak delikatnego, jak… miniaturowy mózg.

Wyobraźmy sobie zatem wymarłe już dziś całkowicie radiodonty – przedziwne ni to robaki, ni to stawonogi, z wielkimi, złożonymi oczami „na antenkach”. Z groźnie wyglądającymi okrągłymi otworami gębowymi z zębami, przednimi pazurami z imponującym zestawem kolców i elastycznym, podzielonym na kilkanaście segmentów ciałem z serią klapek pływackich po bokach.
B Były koszmarem dla każdego nie większego od palca, zwykłego mieszkańca dnamorskiego. Oprócz pary szypułowanych bocznych oczu,krótka głowa naszej dzisiejszej bohaterki, Stanleycaris, okazała się nieoczekiwanie mieć – co wiemy dzięki badaniom, o których za chwilę – duże środkowe oko, usytuowane na wystającym do przodu płatku głowy. Za tułowiem tego stworzenia znajdowały się dwie pary nitkowatych ostrzy ogonowych.

To zatem najgroźniejsze drapieżniki tamtych czasów. Radiodonty albo absolutnie gigantyczne, jak jednometrowa Alomalocaris, albo niewielkie, jak pięć razy mniejsza Stanleycaris. Dla tej ostatniej stworzono właśnie współczesne rekonstrukcje odkrytych skamieniałości – a w latach 80. i 90. XX wieku z warstw skalnych w kamieniołomie z Burgess w Parku Narodowym Yoho nieopodal lodowca Stanleya w Kanadzie wydobyto na światło dzienne kolekcję aż 268 okazów Stanleycaris.

Skamieliny te są częścią obszernej kolekcji – niczym wymarłego zoo wydobytego z łupków z Burgess, przechowywanej w Królewskim Muzeum Ontario. Pracownicy naukowi tego muzeum oraz Uniwersytetu Toronto pod kierunkiem Josepha Moysiuka opisali właśnie na łamach „Current Biology” mózg i układ nerwowy Stanleycaris.

Odkrycia te rzucają światło na ewolucję mózgu, wzroku i struktury głowy stawonogów. To nie pierwszy skamieniały mózg kambryjski, ale po raz pierwszy tak dobrze zachowały się owe mózgi w tak wielu na raz dostępnych badaczom okazach.

To, co na świat wniosła Wielka Rewolucja Kambryjska, czyli dobre kilka milionów lat liczący „moment” gigantycznego wybuchu życia oceanicznego we wszystkich jego formach, których potomkowie w grosprzypadkach żyją do dziś i my też nimi jesteśmy – to u zwierząt segmentacja ciała. Nie tylko ma ono już przód i tył, przebite w pełni jelito idące od przodu do tyłu, ale wyraźnie wyodrębnioną głowę i to, co za nią (plan budowy), a także solidny zwój nerwowy w tej głowie, bo układ nerwowy się centralizuje.

Wreszcie zaś – w środkowym Kambrze, o którym daje świadectwa skamieniała Stanleycaris – jest już w pełni ukształtowana struktura, która już bez wątpienia można nazwać mózgiem.

Jak rolę swoich najnowszych badań wyjaśniają sami paleontolodzy: „Oprócz tego, że należą do najbardziej kultowych i dziwacznie wyglądających zwierząt kambryjskich, radiodonty są grupą, która oferuje kluczowy wgląd w nabywanie planu budowy ciała stawonogów dzięki ich filogenetycznej rozbieżności przed wszystkimi żyjącymi członkami gromady. Niemniej jednak skamieniałości radiodontów są rzadkie i często fragmentaryczne, a spory o ich interpretację utrudniają rozwiązanie ważnych zagadek ewolucyjnych”.

Nowe skamieliny pokazują, że mózg Stanleycarisa składał się z dwóch segmentów, protocerebrum zarządzającego oczami i deutocerebrum odpowiedzialnego za służące do chwytania ofiary pazury czołowe. Oznacza to, że dwusegmentowy mózg poprzedza ewolucyjnie trójsegmentowy, który znajdujemy u wszystkich dziś żyjących stawonogów.

Taki dwusegmentowy mózg musiał mieć zatem wspólny przodek całej tej grupy, od której radiodonty oddzieliły się najwcześniej.

„Te skamieliny są jak kamień z Rosetty, pomagając powiązać cechy radiodontów i innych wczesnych skamieniałych stawonogów z ich odpowiednikami w ocalałych grupach” – podkreślają kanadyjscy uczeni.

Gdy wydobywa się spod ziemi – czy, jak w tym przypadku już z muzealnej szuflady – pradawne skamieniałości, człowiek staje zadziwiony dwiema rzeczami. Po pierwsze, jak coś w ogóle może przetrwać pół miliarda lat, jakie przedziwne warunki zewnętrze musiały mieć miejsce, że na dnie morskim zwłoki takiej Stanleycaris się po prostu nie rozłożyły bez reszty. Po drugie, jak wiele dziś, za pomocą specjalnych mikroskopów i całej swojej niemałej wiedzy, paleontolodzy potrafią wyczytać z tych jakże czasem nieczytelnych dla laika kawałeczków odległej przeszłości. I jak potrafią z tych kawałeczków składać coraz pełniejszy obraz przebiegu ewolucji.

#paleontolodzy #mózg #nauka #badania #naukowcy