古い博物館の作品からセンセーショナルな発見: CT スキャンにより、3 億 1,900 万年前の魚の頭蓋骨化石の中に驚くほど詳細に保存されている脳が明らかになりました。この化石化した神経構造は、今日の最大の魚類であるエイヒレ魚の初期の進化史に新たな光を当てている。この研究により、さらに多くの化石の中に古生物学的な宝物が発見されるのを待っている可能性があることも明らかになった、と研究者らは述べている。
骨、歯、鎧 – 原則として、硬い構造物の残骸は、過去の生き物の証拠です。一方、筋肉、臓器、神経などの軟組織には化石の痕跡がほとんど残されていません。しかし、これは原理的には可能であることが以前の研究ですでに示されています。たとえば、古代の甲冑魚から臓器の残骸が発見され、脳の化石がすでに報告されています。神経構造の化石残骸は、古代の節足動物や3億年前の軟骨魚からすでに発見されています。このコレクションには、特に古く、非常に保存状態の良い発見物が含まれています。
博物館の作品で偶然発見
化石化した脳は、約100年前から知られていた化石から発見された。これはランカシャーの炭鉱から回収され、1925 年に初めて記載された小さな魚の頭蓋骨です。その後、化石はマンチェスター博物館に保管されました。この頭蓋骨は、魚類の Coccocepalus wildi の標本から採取されたもので、おそらく長さは約 20 センチで、3 億 1,900 万年前のものと推定されています。形態学的特徴によれば、コッコセファルスは条鰭魚の初期の代表でした。これは今日最大の魚類のグループであり、その種の多様性により、エイヒレ魚は全脊椎動物の約半分を占めることさえあります。
ミシガン大学アナーバー校の上級著者マット・フリードマン率いる研究者らが報告したところによると、この魚の頭蓋骨化石の素晴らしい発見は偶然だったという。彼らは脳を発見することを期待していませんでしたが、実際には、コンピュータ断層撮影法（CT）を使用した検査を通じて内部の骨構造についての洞察を得ることだけを望んでいました。 「化石をスキャンしたところ、データの視覚化で頭蓋骨の中に異常な物体が現れていることに気づきました」とフリードマン氏は報告する。 「この構造は明確に定義された構造を持っているように見えました」と古生物学者は言いました。その後の調査により、これは驚くほど詳細に保存された脳の化石であることがますます明らかになりました。
驚くべき機能
その複雑な構造の分析により、コッコケファルスの脳にはレーズンほどの大きさの中心体があり、現生の魚類の前脳、中脳、後脳に対応する 3 つの主要な領域があることが明らかになりました。しかし、その構造は非常に驚くべきことも反映していた。「コッコセファルスの脳は、胚発生中に明らかに内側に折りたたまれていた」とフリードマン氏は言う。一方、同氏の説明によれば、現代のエイヒレ魚の脳は、胚の内側から外側に向かって組織を折り畳むことによって発達する。他のすべての脊椎動物では、脳の発達中に神経組織が内側に折り畳まれます。 「つまり、この化石は、エイヒレ魚の脳の特徴が進化する前の段階を表しているということになります」とフリードマン氏は言う。彼の同僚のロドリゴ・フィゲロアは次のようにコメントしている。「脳の化石は単なる好奇心ではなく、脳の進化のパターンを理解する上でかなりの価値がある」とこの研究の筆頭著者は強調する。
驚くほど良好な保存状態に関して、研究者らは、魚が死んだとき、おそらく酸素が少ない堆積物に非常に早く埋まり、そのため分解が遅くなったのではないかと考えている。さらに、魚の頭蓋骨内の化学的微小環境は、繊細な脳組織の保存に役立っている可能性があります。そのため、最終的には緻密な鉱物に取って代わられたようだと研究者らは言う。
彼らが指摘しているように、この研究からは基本的なメッセージが浮かび上がってくる。「柔らかい構造がどのようにして保存され得るのかを示しており、それらは明らかに私たちが長い間知っていた化石の中に眠っている可能性がある。この場合のように100年以上もの間、フリードマンは言う」 。フィゲロア氏は続けて、「現代の画像技術が広く利用できるようになったことで、化石の脳やその他の軟部が以前考えられていたよりもはるかに一般的に保存されていることがますます発見されても驚かないでしょう。」
出典: ミシガン大学、専門記事: Nature、doi: 10.1038/s41586-022-05666-1
