Bộ não hóa thạch được tìm thấy trong các sinh vật giống như bọ cổ đại

Các nhà khoa học đã phát hiện ra những vết này trong hóa thạch của động vật chân đốt Alalcomenaeus, một loài động vật có chung phylum với côn trùng, nhện và động vật giáp xác hiện đại.

Các loài động vật sống trong thời kỳ Cambri, diễn ra trong khoảng 543 triệu đến 490 triệu năm trước, và đã tạo ra một bộ xương cứng hóa thạch tốt. Nhưng các mô mềm của não và dây thần kinh của sinh vật thường bị phân rã và do đó biến mất khỏi hồ sơ hóa thạch.

Hiện nay, một nghiên cứu mới được công bố ngày 11/12 trên tạp chí Proceedings of the Royal Society B, mô tả không chỉ một mà hai hóa thạch Alalcomenaeus hoàn chỉnh với bộ não và tất cả các trang trí của chúng.

"Những gì chúng ta đang giải quyết trong hồ sơ hóa thạch là những trường hợp đặc biệt. Điều này không phổ biến mà là siêu hiếm", đồng tác giả Javier Ortega-Hernández, một nhà cổ sinh vật học không xương sống tại Đại học Harvard và người phụ trách Bảo tàng Động vật học Harvard . Trước đây, các nhà sinh vật học chỉ xác định được một mẫu vật Alalcomenaeus khác được cho là có mô thần kinh, nhưng phát hiện này đã gặp phải sự hoài nghi. Với hai mẫu vật trong tay, các nhà khoa học giờ đây có thể tin tưởng rằng mô thần kinh trên thực tế có thể bị hóa thạch và được tìm thấy trong hóa thạch động vật đặc biệt Cambri, Ortega-Hernández nói.

Một hóa thạch Alalcomenaeus mới phát hiện từ miền tây Hoa Kỳ chứa tàn dư của một hệ thần kinh (vết đen).

Cuộc tranh luận lâu dài

Bên cạnh Ortega-Hernández và nhóm của ông, chỉ có một số ít các nhà nghiên cứu báo cáo tìm thấy mô thần kinh hóa thạch ở động vật chân đốt thời Cambri. Trong một bài báo năm 2012, các nhà khoa học đã mô tả bằng chứng đầu tiên về bộ não của động vật chân đốt hóa thạch, trong một sinh vật nhỏ bé có tên là Fuxianhuia protensa. Mặc dù được phủ sóng rộng rãi trên các phương tiện truyền thông, báo cáo đã thu hút các nhà phê bình.

Nicholas Strausfeld, giáo sư khoa khoa học thần kinh tại Đại học Arizona và đồng tác giả của nghiên cứu năm 2012, cũng như một số người khác nói về các đặc điểm giống như não bộ. động vật chân đốt. Một số nhà cổ sinh vật học lập luận rằng, dựa trên sự hiểu biết của chúng ta về cách thức động vật phân hủy, mẫu vật nhuộm màu Strausfeld và những người khác được khai quật không thể chứa mô thần kinh, Strausfeld nói. Một số người đưa ra giả thuyết rằng các vết đen trong não phải là một dòng hóa thạch kỳ lạ hoặc các lớp vi khuẩn hóa thạch, được gọi là màng sinh học.

Ortega-Hernández và các đồng tác giả đã phát hiện ra một hóa thạch Alalcomenaeus mới được chôn cất ở Utah trong một vùng áp thấp địa chất được gọi là lưu vực lớn của Mỹ. Các tác giả lưu ý các vết đen đối xứng dọc theo đường giữa của sinh vật giống với các cấu trúc hệ thần kinh được tìm thấy trong một số động vật chân đốt hiện đại, bao gồm móng ngựa, nhện và bọ cạp. "Hệ thống thần kinh và các loại ruột chéo với nhau, điều này thực sự thú vị nhưng phổ biến ở động vật chân đốt hiện nay", Ortega-Hernández nói với Live Science.

Các vết đen cũng chứa hàm lượng carbon, một yếu tố chính trong mô thần kinh. Các mảnh vụn tối cũng cắm vào bốn mắt của con vật. Sau khi kiểm tra tất cả các tiêu chí này, Ortega-Hernández nói rằng anh ta có thể tự tin báo cáo việc tìm thấy mô thần kinh hóa thạch trong mẫu vật mới phát hiện.

Nhưng để kiểm tra lại những phát hiện của họ, các tác giả cũng đã kiểm tra một hóa thạch Alalcomenaeus thứ hai từ Đại lưu vực Mỹ. Ban đầu được đào lên vào những năm 1990, mẫu vật này có các vết đen và vết carbon tương tự như hóa thạch mới phát hiện. Hơn nữa, cả hai hóa thạch Great Basin phù hợp với mô tả của một mẫu vật khác mà Strausfeld tìm thấy ở Trung Quốc. Tất cả ba hóa thạch đã được tìm thấy chôn trong các mỏ tương tự, chỉ ra rằng một quy trình bảo quản độc đáo cho phép tất cả các vấn đề não bộ của họ hóa thạch, Ortega-Hernández nói.

Mặc dù Ortega-Hernández và các đồng nghiệp đã kiểm tra lại nghiên cứu của họ, nhưng các tác giả "thường phải thận trọng khi tuyên bố đã tìm thấy một bộ não hóa thạch thực sự", Jianni Liu, giáo sư tại Viện Đời sống sớm ở Khoa Địa chất Đại học Tây Bắc ở Tây An, Trung Quốc, đã nói với Live Science trong một email. Liu lập luận rằng các vết nhìn thấy trong hóa thạch Cambri có thể là "hiệu ứng hơi ngẫu nhiên của quá trình phân rã" chứ không phải là tàn dư của vật chất não.

Trong một nghiên cứu năm 2018, Liu và các đồng nghiệp đã kiểm tra khoảng 800 mẫu vật hóa thạch và phát hiện ra rằng gần 10% có chứa các vết ở vùng đầu. Các tác giả đã xem xét các nghiên cứu trước đây về sâu răng ở động vật và phát hiện ra rằng mô thần kinh có xu hướng phân hủy nhanh chóng, nhưng vi khuẩn đường ruột có thể bám quanh và "tạo ra những thứ này.

Một số nhà cổ sinh vật học, bao gồm Strausfeld, đã chỉ ra rằng Liu đã thất bại trong việc kiểm tra các hóa thạch có chứa mô não và việc thiếu bằng chứng chính đánh dấu một "thiếu sót lớn" trong nghiên cứu, các mẫu vật đã kiểm tra có chứa các vết đen không đối xứng chứ không phải là đối xứng, có nghĩa là chúng sẽ không được hiểu là mô não, Strausfeld nói.

Ngoài ra, các nghiên cứu về sự phân rã thường đo lường sự phân hủy mô trong nước, trong khi hóa thạch bị chôn vùi tương tác với vô số hóa chất mang trong trầm tích xung quanh chúng, Ortega-Hernández nói. Chẳng hạn, một số nghiên cứu cho rằng sự kết hợp giữa đất sét và nước nhảy bắt đầu một quá trình làm cứng các mô mềm trong cơ thể, tương tự như cách các hóa chất đặc biệt có thể biến da bò dẻo thành da, Ortega-Hernández nói.

Nhiều công việc phải được thực hiện để làm rõ vai trò của trầm tích trong bảo tồn hóa thạch, nhưng cho đến nay, bằng chứng phong phú cho thấy rằng động vật chân đốt được đặt dưới áp lực mạnh mẽ hóa cứng theo thời gian, Strausfeld nói. Bộ não và các dây thần kinh trong động vật bị bong ra trong quá trình này, và vì mô thần kinh chứa nhiều chất béo, các cấu trúc đẩy nước và "có một số khả năng chống sâu răng", ông nói.

Mặc dù có bằng chứng ủng hộ, Ortega-Hernández, Strausfeld và các đồng nghiệp của họ có thể cần phải đào bới thêm rất nhiều các mảnh não của động vật chân đốt để thuyết phục những người không biết rằng bộ não cổ đại có thể hóa thạch.

"Chúng tôi đánh giá cao những nỗ lực của các tác giả nhằm chứng minh kết quả của họ là mô thần kinh thực sự, nhưng vẫn còn hoài nghi trong khi dữ liệu chỉ đến từ hai hóa thạch", Liu nói. "Dữ liệu mới luôn được chào đón, nhưng như chúng tôi đã lưu ý trước đây, chúng tôi sẽ bị thuyết phục hơn nếu các đặc điểm giải phẫu xuất hiện ở dạng nhất quán trên một số mẫu độc lập".