يكشف مفترس قديم ذو رأس شعاعي بثلاث عيون عن معلومات مهمة حول تطور مخطط جسم المفصليات.
بحث جديد يعتمد على رواسب من الحفريات تحتوي على الدماغ والجهاز العصبي لمفترس بحري عمره نصف مليار عام يُدعى Burgess Shale ستانلي كاريس كشف عنها متحف أونتاريو الملكي (ROM). ينتمي إلى فرع قديم منقرض من شجرة تطورية مفصلية تسمى Radiotonda ، ستانلي كاريس ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالحشرات والعناكب الحديثة. سلطت هذه النتائج الضوء على تطور دماغ المفصليات والرؤية وهيكل الرأس.
“التفاصيل حية للغاية ، وكأننا ننظر إلى حيوان مات بالأمس”.
– جوزيف مويسوك
تم الإبلاغ عن النتائج في ورقة بحثية ، “صورة شعاعية ثلاثية العيون مع تشريح أعصاب أحفوري تكشف عن أصل الرأس والجزء من التهاب المفاصل” ، نُشر في 5 يوليو 2022 ، في المجلة. علم الأحياء الحالي.
زوج من العينات الأحفورية لـ Stanleygaris hirbex ، عينة ROMIP 65674.1-2. مصدر الصورة: تصوير جان برنارد كارون ، © متحف أونتاريو الملكي
أكثر ما يثير اهتمام العلماء هو ما بداخله ستانلي كاريس‘الرأس. لا تزال بقايا المخ والأعصاب محفوظة في 84 حفرية بعد 506 ملايين سنة.
قال جوزيف مويسيك من جامعة تورنتو (U of D) ، المؤلف الرئيسي للدراسة: “على الرغم من أن الأدمغة الأحفورية من العصر الكمبري ليست جديدة ، إلا أن هذا الاكتشاف يتميز بجودة حفظه المذهلة والعدد الكبير من العينات”. طالبة دكتوراه في علم البيئة وعلم الأحياء التطوري بمتحف أونتاريو الملكي. “يمكننا حتى تقديم تفاصيل أدق ، مثل آثار مراكز المعالجة البصرية التي تخدم العيون الكبيرة والأعصاب التي تدخل الزوائد. التفاصيل واضحة للغاية ، وكأننا ننظر إلى حيوان مات أمس.
https://www.youtube.com/watch؟v=DfqWGaxnwSc
الرسوم المتحركة للقرص الدوار لـ Stanleygaris hirbex ، بما في ذلك الشفافية لإظهار الأعضاء الداخلية. الائتمان: الرسوم المتحركة من قبل Sabrina Cappelli © متحف أونتاريو الملكي
الحفريات الجديدة تكشف عن الدماغ ستانلي كاريس يتألف من جزأين ، البروتوسريبم ، متصل بالعيون ، والدماغ ، متصل بالمخالب الأمامية.
قال مويزيوك: “نستنتج أن الرأس والدماغ ذي الجزأين لهما جذور عميقة في سلالة المفصليات ، وربما يكون تطورها قد سبق الدماغ ثلاثي الأجزاء الذي يميز جميع أنواع هذه الرئيسيات المتنوعة”.
في المفصليات الحديثة مثل الحشرات ، يتكون الدماغ من protocerebrum و deutocerebrum و tritocerebrum. على الرغم من أن الاختلاف في المقطع لا يغير قواعد اللعبة ، إلا أنه في الواقع له آثار علمية خطيرة. نظرًا لوجود نسخ متكررة من العديد من أعضاء المفصليات في أجسامهم المجزأة ، فإن معرفة كيفية اصطفاف الأجزاء بين الأنواع المختلفة هو المفتاح لفهم كيفية تنوع هذه الهياكل عبر المجموعة.
“هذه الحفريات مثل حجر رشيد ، تساعد على ربط السمات في الرادياتير وغيرها من مفصليات الأرجل المبكرة بنظيراتها في المجموعات الموجودة”.
إعادة بناء زوج من Stanleycaris hirbex ؛ زاد الفرد من شفافية المظهر الخارجي بالإضافة إلى إظهار الأعضاء الداخلية. يظهر الجهاز العصبي باللون البني الفاتح والجهاز الهضمي باللون الأحمر الداكن. الائتمان: رسم توضيحي لـ Sabrina Cappelli © متحف أونتاريو الملكي
بصرف النظر عن زوج العيون المطارد ، ستانلي كاريس كان لديه عين مركزية كبيرة في مقدمة رأسه ، وهي ميزة لم يتم ملاحظتها من قبل في اللثة الراديوية. “لها عين ثالثة رائعة ستانلي كاريس غير متوقع. قال الدكتور جان برنارد كارون ، ريتشارد آيفي ، أمين قسم علم الأحافير اللافقارية ومشرف الدكتوراه في Moisiak. “نظرًا لأن معظم الأشعة الراديوية معروفة فقط من الأجزاء المتناثرة ، فإن هذا الاكتشاف يعد تقدمًا مهمًا في فهم شكلها وكيف تعيش ،” أضاف كارون ، وهو أيضًا أستاذ مشارك في جامعة U of T للتطور وعلوم الأرض.
تلخص الورقة تفسير الجهاز العصبي من حفريات ستانلي كاريس وآثاره على فهم تطور دماغ المفصليات. يتم تمثيل المخ باللون الأحمر والحبال العصبية باللون الأرجواني. مصدر الصورة: تصوير جان برنارد كارون © متحف أونتاريو الملكي
خلال العصر الكمبري ، اشتملت أشعة الراديو على بعض أكبر الحيوانات من “العجائب المذهلة” الشهيرة. شذوذ يصل الطول إلى متر واحد على الأقل. لا تزيد عن 20 سم ، ستانلي كاريس صغير بالنسبة لمجموعته ، ولكن في الوقت الذي لم تكن فيه معظم الحيوانات أكبر من إصبع الإنسان ، كان حيوانًا مفترسًا مثيرًا للإعجاب. ستانلي كاريسكانت الأنظمة الحسية والعصبية المتطورة ستمكّنها من التقاط فريسة صغيرة في الظلام بكفاءة.
إعادة بناء ستانليغاريس هيربيكس. حقوق الصورة: Art by Sabrina Cappelli © متحف أونتاريو الملكي
جسم مرن مجزأ مع عيون مركبة كبيرة ، فم دائري قوي المظهر مبطّن بالأسنان ، مخالب أمامية ذات أشواك رائعة وسلسلة من طيات السباحة على جانبيها ، ستانلي كاريس كان من الممكن أن تكون مادة كوابيس لأي ساكن صغير في القاع سيئ الحظ بما يكفي لعبور طريقه.
- عينة أحفورية لستانليغاريس هيربيكس. مادة مظلمة داخل الرأس هي بقايا نسيج عصبي ، عينة ROMIP 65674.2. مصدر الصورة: تصوير جان برنارد كارون © متحف أونتاريو الملكي
- عينة أحفورية لستانليغاريس هيربيكس. المادة المظلمة داخل الرأس هي بقايا الأنسجة العصبية ، عينة ROMIP 65674.1. مصدر الصورة: تصوير جان برنارد كارون © متحف أونتاريو الملكي
حول بورغيس شيل
من أجل هذا البحث ، قام مويسيوك وكارون بتحليل مجموعة غير منشورة من قبل مكونة من 268 عينة. ستانلي كاريس. تم جمع الحفريات بشكل أساسي في الثمانينيات والتسعينيات من طبقات الصخور فوق موقع Walcott Quarry الشهير في Burgess Shale في متنزه Yoho الوطني ، كندا ، وهي جزء من مجموعة كبيرة من أحافير Burgess Shale الموجودة في ROM.
تقع مواقع أحافير Burgess Shale داخل متنزهات Yoho و Kootenay الوطنية ، والتي تديرها شركة Parks Canada. تفخر باركس كندا بالعمل مع باحثين علميين رائدين لتوسيع المعرفة والفهم لهذه الفترة المهمة في تاريخ الأرض ومشاركة هذه المواقع مع العالم من خلال رحلات مشي حائزة على جوائز. تم تصنيف Burgess Shale كموقع للتراث العالمي لليونسكو في عام 1980 نظرًا لقيمته العالمية البارزة وهو الآن جزء من أكبر موقع للتراث العالمي لمنتزهات جبال روكي الكندية.
الحفريات ستانلي كاريس سيكون معرض بورغيس شيل الأحفوري الجديد متاحًا للجمهور معرض ويلنر مادج ، فجر الحياة في ROM.
المرجع: جوزيف مويسيك وجان برنارد كارون ، 8 يوليو 2022 ، “يشير التشريح العصبي الأحفوري إلى أصل رأس ومقطع مفصلي ذو ثلاثة أعين.” علم الأحياء الحالي.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.06.027
جاء تمويل الأبحاث الرئيسية من المجلس الوطني للبحوث العلمية والهندسية في كندا ، ومنحة Vanier Canada للخريجين إلى Moisiak ومنحة Discovery Grant (رقم 341944) إلى Caron.
