Ученые обнаружили окаменевший эмбрион червеобразного существа кембрийского периода с остатками крошечного мозга в форме пончика. Находка не только редкая, но и считавшаяся невозможной: до нее ученые не верили, что нервные ткани могут окаменеть.
Окаменелость возрастом примерно 500 млн лет относится к морскому виду Markuelia hunanensis, древнему родственнику пенисных червей (приапулидов) и грязевых драконов (киноринча). На сегодняшний день ученые не нашли окаменелостей червеобразных чудиков в их взрослой форме, но обнаружили сотни нетронутых эмбрионов, которые отражают разные стадии их раннего развития. Размер каждого из этих эмбрионов составляет всего около полмиллиметра в поперечнике.
«Дело в том, что Markuelia выглядит как миниатюрная взрослая особь – на самом деле она выглядит как миниатюрный червь-пенис», что дает ученым представление о том, как, вероятно, выглядела зрелая M. hunanensis, рассказал профессор палеобиологии Филип Донохью из Бристольского университета.
Профессор Донохью и его коллега Си-пин Донг, профессор Школы наук о Земле и космосе Пекинского университета, исследовали многие из этих эмбрионов на протяжении многих лет, но впервые обнаружили эмбрион с сохранившейся мозговой тканью.
Ранее считалось, что нервная ткань не может окаменеть. Однако в данном случае доказательства выглядят убедительно, сказал Николас Штраусфельд, регент-профессор кафедры неврологии Аризонского университета в Тусоне, не участвовавший в исследовании.
«Мне кажется, что это неизбежно ткань, которая не является мышцей и это также не кишечник, так что же это может быть?», рассказал профессор Штраусфельд. «Я бы сказал, что это нейроны» и, в частности, клетки мозга, расположенные кольцом вокруг того, что когда-то было кишечником, сказал он.
Исключительный эмбрион был получен из месторождения окаменелостей Wangcun Lagerstätte в западной провинции Хунань, Китай. Крошечная окаменелость была заключена в большую плиту известняка. Вернувшись в свою лабораторию в Пекинском университете, Дун и его коллеги тщательно растворили известняковую породу кислотой, а затем вручную отсортировали микрофоссилии в остатке.
«Каждый из этих эмбрионов, вероятно, весит доли грамма, но он буквально растворял тонны, метрические тонны камня», сказал Донохью об усилиях Донга по поиску этих эмбрионов на протяжении многих лет. «Это выходит за рамки иголки в стоге сена».
После освобождения из известняка эмбрионы были отправлены в Институт Пауля Шеррера в Виллигене, Швейцария, где находится ускоритель частиц диаметром около 400 м. По словам Донохью, выбрасывая электроны примерно со скоростью света, машина генерирует излучение, которое можно использовать для различных экспериментов. В этом случае команда использовала мощное рентгеновское излучение, производимое ускорителем, чтобы сделать снимки крошечных эмбрионов M. hunanensis.
«Образец поворачивается на 180 градусов внутри луча, и при этом он получает 1501 рентгеновский снимок», рассказал профессор Донохью. Затем отдельные рентгеновские снимки можно собрать в подробную 3D-модель, что позволит команде заглянуть внутрь каждого эмбриона, не разбивая его физически.
«Обычно мы не получаем сохранения исходной анатомии организма; мы просто получаем кутикулу», имея в виду жесткую внешнюю оболочку животного, сказал Донохью о рентгеновских лучах эмбрионов. Кроме того, ученые часто видят тонкие линии минерализации, пересекающие внутреннюю часть каждого эмбриона; такие линии считаются свидетельством микробов, которые росли на животном до его окаменения.
По сравнению с тем, что обычно наблюдала команда, эмбрион, содержащий следы нервной ткани, выглядел совершенно иначе. Этот эмбрион имел четкую, организованную структуру в голове, которую команда интерпретировала как кольцеобразный мозг животного. Более того, ископаемое имело еще одну характерную структуру в хвосте, которую команда приняла за остатки мышц.
«В этом одном образце, как в голове, так и в хвосте, у нас есть совершенно четкая, структурированная, организованная ткань минерализации, которая сильно отличается от того, что мы видим в любом другом образце», сказал Донохью. «Вот почему мы интерпретируем это как биологическую структуру, которая была присуща первоначальному организму, а затем наша работа – выяснить, что это было на Земле».
Основываясь на известном родстве M. hunanensis с такими животными, как пенисные черви и грязевые драконы, ученые логично могли ожидать, что его мозг будет иметь форму кольца, поэтому интерпретация авторами окаменелости имеет смысл, сказал профессор Штраусфельд. «Если оставить в стороне маловероятность окаменения мозга, было бы удивительно, если бы он продемонстрировал другую морфологию», отмечают авторы исследования.
«Самое интересное в нашей статье, пожалуй, то, что она говорит нам о потенциале будущих открытий», сказал Донохью. «Никто не предвидел, что можно сохранить мозг или нервные ткани в фосфате кальция, и, возможно, нужно просто вернуться и поискать в музейных ящиках».
