Páratlan lelet a legrégibb agykövület

A komplex agy jóval korábban kifejlődött, mint az eddigi adatok alapján gondolták a paleontológusok. A bizonyítékot egy 520 millió éves ízeltlábú szolgáltatta, amelynek a fejlett agya nagyon jó állapotban fosszilizálódott.

Egy kihalt ízeltlábú rendkívül jó megtartású maradványa azt mutatja, hogy a komplex agy korábban kialakult, mint eddig gondolták, és aztán viszonylag keveset változott a későbbi évmilliók során. Az Arizona Egyetem neurobiológusa, Nicholas Strausfeld szerint ez a kövület képviseli az eddig ismert legkorábbi fosszilis agymaradványt. A páratlan leletet a Nature legfrissebb száma ismerteti.

A példány agyagos kőzetből került elő, amely a kambrium időszakban rakódott le a tengerben, mintegy 520 millió évvel ezelőtt. A körülbelül 8 centiméter hosszú ősmaradvány Kína Yunnan tartományában került elő. A Fuxianhuia protensa névre keresztelt faj az ízeltlábúaknak egyik kihalt evolúciós vonalához tartozott, amelynél a nagyon fejlett agy primitív testfelépítéssel párosult.

A Fuxianhuia protensa csaknem teljesen ép maradványa. A kis képen látható egy másik példány fejében fosszilizálódott agy. Az agy szerkezete jó megfigyelhető a sötét körvonalak mentén

A kínai maradvány a "hiányzó láncszemek" egyre jelentősebb sorát gyarapítja, és segít megérteni az ízeltlábúak törzsfejlődését. Ehhez a csoporthoz tartoznak többek között a rákok, a pókok és a rovarok. A paleontológusok reményei szerint ez a felfedezés segít megoldani egy nagyon régóta vitatott kérdést azzal kapcsolatban, hogy mikor és hogyan fejlődött ki a komplex agy. A témával foglalkozó kutatók közül senki nem gondolta volna, hogy a soksejtű állatok története során ennyire korán ilyen fejlett agy kialakult.

A paleontológusok és evolúcióbiológusok még mindig nem jutottak egyetértésre arról, hogyan alakultak ki az ízeltlábúak, és hogyan nézhetett ki az a közös ős, amelyből a rovarok kifejlődtek. A rovarok eredetéről már nagyon régóta folyik a vita, és mostanáig a kutatók többnyire két lehetséges forgatókönyv egyike mellett foglaltak állást. Az egyik elképzelés szerint a rovarok egy olyan ősből alakultak ki, amely a felsőbbrendű rákokkal (Malacostraca) volt rokonságban, míg mások egy kevésbé ismert rákcsoporttal, a levéllábú rákokkal vélték felfedezni a rokonságot. Mivel a levéllábú rákok agya sokkal egyszerűbb, mint a felsőbbrendű rákoké, ezeket feltételezték a valószínűbb ősnek, amiből a rovarok kialakulhattak.

A komplex agy felfedezése egy egyébként primitív szervezetnél, mint amilyen a Fuxianhuia, valószínűtlenné teszi ezt a forgatókönyvet. A fosszilizálódott agy alakja megegyezik egy összehasonlítható méretű mai felsőbbrendű rák agyával. Így a Nature cikke szerint a fosszília azt a hipotézist támogatja, hogy a levéllábú rákok agya egy korábbi komplexebb állapotból vált egyszerűbb felépítésűvé az idők során.

Ez az elképzelés a neurokladisztika területén jelent meg, amely kutatási ágnak az egyik úttörője Strausfeld volt. Ezek a kutatók az egyes szervezetek közötti evolúciós összefüggéseket az idegrendszerük anatómiája alapján próbálják meg rekonstruálni. Ezzel szemben a hagyományos kladisztika a szervezet általános morfológiáját vagy a molekuláris adatait (például DNS szekvenciáit) veszi alapul. Strausfeld mintegy 140 olyan jellegzetességet gyűjtött össze, amelyek majdnem 40 ízeltlábú csoport agyfelépítésének az anatómiáját részletezik.

Az 520 millió éves Fuxianhuia protensa agyának a rekonstrukciója (balra). A nagyon egyszerű testfelépítésű ízeltlábúnak olyan komplex agyfelépítése volt, amit nem is feltételeztek a kutatók

Számos jel utalt arra, hogy a levéllábú rákok nem lehetnek a rovarok ősei. Strausfeld-del együtt több kutató is úgy gondolta azonban, hogy elméletüket csak akkor tudnák minden kétséget kizáróan bebizonyítani, ha előkerülne egy olyan fosszília, amely a felsőbbrendű rákokéhoz hasonló fejlett aggyal rendelkezik egy olyan élőlénynél, amely jóval a levéllábú rákok kialakulása előtt élt. Érthető a kutatócsoport öröme, hiszen ezeknek a feltételeknek tökéletesen megfelel a most leírt kínai ősmaradvány.

A most leírt Fuxianhuia kövületekre a kínai Yunnan Egyetem gyűjteményében bukkantak. Észrevették, hogy az agy három neuropil állományt (axonok, dendritek és gliális elemek kompakt szövedéke) tartalmaz a látáshoz kapcsolódó területen, ami a felsőbbrendű rákokra jellemző, nem pedig a levéllábú rákokra. A neuropil állomány az ízeltlábúak agyának azokat a részeit jelenti, amelyeknek az a funkciója, hogy összegyűjtsék és feldolgozzák az érzékszervektől kapott információkat. Amikor Strausfeld felfedezte a Fuxianhuia agyának a fosszilizálódott körvonalait, észrevette, hogy három látáshoz kapcsolódó neuropil állomány volt mindkét oldalon, amelyek egykor valószínűleg idegszálakkal kapcsolódtak ahhoz hasonló kereszteződő mintában, mint amilyet a rovaroknál és a felsőbbrendű rákoknál ismerünk. Az agy három összeolvadt szelvényből állt, míg a levéllábú rákoknál mindössze két szelvény kapcsolódik egybe.

Ez a lelet azt is igazolja, hogy miután az agy alapvető felépítése kialakult, a későbbi mintegy 500 millió év alatt nagyon keveset változott. Ehelyett inkább a hozzá kapcsolódó külső alkotóelemek, mint például a szemek, a csápok, egyéb nyúlványok és érzékszervek váltak nagyon változatossá, és specializálódtak különböző feladatokra.