Twee kleine fossielen, elk kleiner dan een aspirinepil, bevatten gefossiliseerd zenuwweefsel van 508 miljoen jaar geleden. De insectenachtige Cambrische wezens kunnen wetenschappers helpen de evolutionaire geschiedenis van moderne spinnen en schorpioenen samen te voegen.
Toch is het niet duidelijk waar deze fossielen precies zijn – beide exemplaren van de soort Mollisonia symmetrica – passen op de evolutionaire boom van de geleedpotige, zei Nicholas Strausfeld, een regentenprofessor in de afdeling Neurowetenschappen aan de Universiteit van Arizona, die niet betrokken was bij het onderzoek.
Dat komt omdat sommige kenmerken, zoals de ogen en zenuwkoorden van de dieren, duidelijk te herkennen zijn in de fossielen, maar andere delen van de zenuwstelsel niet zo gemakkelijk te zien zijn. In het bijzonder is het onduidelijk of de dieren al dan niet een hersenachtige bundel zenuwen dragen, een synganglion genaamd, en zonder dit belangrijke bewijsstuk blijft hun relatie met andere dieren vaag, zei Strausfeld.
Verwant: Van dino-hersenen tot gedachtecontrole – 10 fascinerende hersenbevindingen
Waar het synganglion zou zitten, is er “deze puinhoop in het midden van het hoofd”, zei eerste auteur Javier Ortega-Hernández, een ongewervelde paleobioloog aan de Harvard University en curator van het Harvard Museum of Comparative Zoology. De onderzoekers kunnen zien dat deze puinhoop zenuwweefsel is, maar ze kunnen de exacte organisatie niet onderscheiden.
“Het is waar dat we niet elk kenmerk van het zenuwstelsel van dit dier in kaart hebben gebracht, omdat de fossielen ons maar zoveel vertellen”, zei Ortega-Hernández. De onderzoekers erkennen deze onzekerheid in hun nieuwe rapport, gepubliceerd in januari. 20 in het journaal Natuurcommunicatie, en presenteren een paar verschillende ideeën over hoe deze fossielen zich verhouden tot oude en moderne beestjes. Indien meer gefossiliseerd M. symmetrica in de toekomst worden ontdekt, kan de plaats van de soort op de levensboom uiteindelijk worden opgelost.
‘Een meevaller’
Het vinden van gefossiliseerd zenuwweefsel van de Cambrische periode, die tussen ongeveer 543 miljoen en 490 miljoen jaar geleden plaatsvond, is een “zeldzaamheid”, zei Ortega-Hernández. “Het is echt een meevaller.”
Wetenschappers hebben het eerste bewijs van een gefossiliseerde geleedpotige ontdekt brein uit de Cambrische periode ongeveer tien jaar geleden, volgens een rapport uit 2012 in het tijdschrift Natuurcommunicatie; geleedpotigen zijn ongewervelde dieren in de phylum Arthropoda, een groep die moderne insecten, schaaldieren en spinachtigen omvat, zoals spinnen. Sinds die eerste ontdekking 10 jaar geleden is geconserveerd zenuwweefsel gevonden in meer dan een dozijn Cambrische fossielen, de meeste van hen geleedpotigen, zei Ortega-Hernández.
De fossielen in de nieuwe studie werden niet gevonden op een veldlocatie, maar in de diepten van de museumcollecties van het Harvard University Museum of Comparative Zoology in Cambridge, Massachusetts, en het Smithsonian Institution in Washington, DC. Beide exemplaren werden halverwege -Cambrische Burgess Shale-afzettingen uit Brits-Columbia.
Het fossiel van Harvard is ongeveer 13 mm lang en 3,5 mm breed op het breedste punt; het fossiel is zo georiënteerd dat je van bovenaf naar de geleedpotige kijkt. Het Smithsonian-fossiel daarentegen biedt een zijaanzicht van M. symmetrica; Dit exemplaar meet slechts 0,3 inch (7,5 mm) lang en 0,06 inch (1,7 mm) hoog.
Verwant: Oude voetafdrukken tot kleine ‘vampieren’: 8 zeldzame en ongewone fossielen
Met het blote oog ziet geen van beide fossielen er bijzonder opwindend uit, zei Ortega-Hernández. Met betrekking tot het minuscule Smithsonian-fossiel, in het bijzonder, “is het oppervlakkig gezien buitengewoon onopvallend”, zei hij. M. symmetrica heeft een eenvoudig exoskelet, bestaande uit een hoofdschild, gesegmenteerde romp en achterste schild – een beetje zoals het exoskelet van een pillbug, maar lang en mager.
De onderzoekers vermoeden dat de geleedpotige ook zeven paar kleine aanhangsels, twee hoektanden en zes paar kleine ledematen had; dat is gebaseerd op een studie uit 2019, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurdie een fossiel beschreef van een andere soort in de Mollisonia geslacht dat dergelijke aanhangsels droeg. Het is echter hoogst ongebruikelijk om te vinden Mollisonia Fossielen met intacte ledematen, en beide fossielen die in de nieuwe studie werden gebruikt, hebben geen aanhangsels, merkte Ortega-Hernández op.
Ondanks het matte uiterlijk van de fossielen, toen hij het Smithsonian M. symmetrica Fossiel onder een microscoop, hij zag iets intrigerends, zei Ortega-Hernández. “Ik realiseerde me: ‘Ooh, er zit iets funky in dit dier, in dit fossiel’,” zei hij. Hij ontdekte dat opgesloten in deze beide onopvallende geleedpotigen goed geconserveerde zenuwstelsels waren. De gefossiliseerde zenuwen zien eruit als inktzwarte vlekken, omdat het fossilisatieproces het weefsel in organisch heeft veranderd koolstof films.
In het Smithsonian-fossiel is een bolvormig oog te zien in het hoofd van de geleedpotige en is duidelijk een zenuwkoord te zien dat over de lengte van zijn buik loopt, met enkele zenuwen die aan de onderkant uitsteken. In het Harvard-exemplaar kan men twee enorme, bolvormige ogen op het hoofd zien, en een stukje van het zenuwkoord dat onder het spijsverteringskanaal van het dier uit gluurt, waardoor de rest van het koord wordt verduisterd.
In beide fossielen rapporteerden de auteurs van het onderzoek optische zenuwen te zien die van de ogen van de geleedpotigen in het hoofdlichaam lopen, maar Strausfeld zei dat het bewijs voor deze zenuwen “dubbelzinnig” is en idealiter zouden deze kenmerken duidelijker zijn. En in beide exemplaren merkten de auteurs op dat er een soort zenuwweefsel in het hoofd aanwezig is, maar het is onduidelijk of deze structuur een hersenachtig synganglion is of iets anders.
“We kunnen zien dat er iets in zit, maar we hebben niet genoeg resolutie om te kunnen zeggen: ‘Oh, het is zeker op deze of die manier georganiseerd'”, zei Ortega-Hernández.
Onzekerheid in de gegevens
Deze onzekerheid in het fossielenarchief betekent de precieze relatie tussen M. symmetrica voor andere dieren blijft ook duister, zei Ortega-Hernández. Maar op basis van de kenmerken die aanwezig zijn in de geleedpotigen, construeerde het team twee evolutionaire bomen.
Beide bomen geven aan dat M. symmetrica en moderne chelicerates delen een gemeenschappelijke voorouder, wat suggereert dat het relatief eenvoudige zenuwstelsel van het oude dier aanleiding gaf tot de sterk gecondenseerde hersenen die worden gezien in moderne leden van deze groep, zoals schorpioenen, spinnen, hoefijzerkrabben en teken. De bomen verschillen echter in waar ze andere belangrijke geleedpotige groepen uit het Cambrium positioneren, waaronder een die bekend staat als de megacheirans; deze groepen hebben soortgelijke zenuwstelsels als moderne chelicerates.
Afhankelijk van waar deze verschillende groepen op hun evolutionaire boom zitten, laat hun plaatsing zien dat cheliceraatachtige hersenen zich in de loop van de tijd stapsgewijs hebben ontwikkeld, of het geeft aan dat dergelijke zenuwstelsels onafhankelijk en op verschillende tijdstippen evolueerden bij sommige Cambrische geleedpotigen en moderne cheliceraten, er doorheen convergente evolutiezei Ortega-Hernández.
Met de gegevens bij de hand zei Strausfeld dat hij “voorzichtig” zou zijn met het proberen te plaatsen M. symmetrica ergens op een evolutionaire boom. Om dit te doen, zei hij dat hij duidelijker bewijs nodig zou hebben van hoe de oogzenuwen en synganglion (of het ontbreken daarvan) van de geleedpotigen zijn gestructureerd, evenals bewijs van zenuwen die zich uitstrekken tot aan de wortels van de ledematen van het dier.
“Ik denk dat je een betere voorbereiding nodig hebt, een beter exemplaar” dan degene die tot nu toe zijn onderzocht, zei Strausfeld. ‘Misschien ligt er nog ergens in een museum nog een exemplaar.’
Oorspronkelijk geplaatst op WordsSideKick.com.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”