保存完好的化石揭示了5亿年前节肢动物祖先的大脑

生活在5亿多年前的生物留下保存完好的化石，这些化石属于一种被称为Leanchoilia的节肢动物，证实了昆虫和蜘蛛胚胎遗传学和发育生物学的早期研究所预测的大脑极端额域的存在，这种额域在现代成年节肢动物中是不分节的，是看不见的。

尽管看不见，这个额域在成年节肢动物的大脑中产生了几个关键的神经中心，包括最终提供参与决策和记忆的中心干细胞。这个额域被假设为与活体节肢动物的前脑、中脑和后脑不同，并被命名为prosocerebrum。

2021年8月19日发表在《当代生物学》杂志上的一篇论文描述了这些化石。这些化石提供了这种离散的前脑区存在的第一个证据，它在现代节肢动物的胚胎发育过程中显示出一种遗产。这种非同寻常的化石不同于以前所见的任何东西，它表明5亿年前，在表示前脑、中脑和后脑的三个节段神经节进化出现之前，这个最前部的大脑区域就已经存在了，而且结构上也很明显。

神经节这个词指的是在节肢动物的神经系统每个节段中出现形成神经中枢的网络系统。在活的节肢动物中，标志着三部分大脑的三个神经节凝结在一起，形成一个固体块，掩盖了它们作为分段结构的进化起源。

在凯里地层（中国西南贵州省的一个地质构造）的沉积物中发现的Leanchoilia化石可以追溯到大约5.08亿年前的寒武纪时期。凯里化石出现在具有高浓度铁的沉积岩中，铁的存在可能有助于保存软组织，随后被碳沉积物所取代。大脑和节段神经系统的重建，显示了从原叶延伸出来的一对前眼，从原叶延伸出来的侧眼，以及四个节段神经节。在更远的地方，在躯干内，每个节段都有一对神经节，它们由一条延伸到身体长度的神经线连接在一起。蓝色阴影区域表示保留的肠道组织。

这种化石为我们打开了一扇窗，让我们瞥见生活在5亿多年前的动物身体演变。我们现在第一次知道，凯里地层的节肢动物化石有可能保存了神经组织，向我们展示了早期节肢动物的原始大脑。