这或许是迄今为止最古老的大脑实例，相较于我们的预期有着意想不到的发现

Cardiodictyon 链状化石。(Nicholas Strausfeld/亚利桑那大学)

在 5.25 亿年前的节肢动物化石中新发现的大脑似乎是迄今为止发现的最古老的大脑——它可能已经解决了关于这些无脊椎动物的大脑最初是如何进化的持续争论。

在一种被称为Cardiodictyon catenulum的微小、有装甲的叶足类动物中发现，令人惊讶的是大脑竟然存活了下来，而且它由与神经系统不同的三个部分组成。

这很重要，因为它表明大脑是独立于头部和神经系统进化的。

此前人们认为，这些生物的大脑被分成重复的神经结构片段，称为神经节，就像躯干中的神经系统一样。

“这种解剖结构完全出乎意料，因为现代节肢动物的头部和大脑，以及它们的一些化石祖先，一百多年来一直被认为是分段的，”亚利桑那大学的神经科学家尼古拉斯斯特劳斯菲尔德说。

该化石于 20 世纪 80 年代后期在中国云南省南部被发现。像蠕虫一样的C. catenulum最初会使用多对柔软而粗壮的腿在海底穿梭。

（Nicholas Strausfeld/亚利桑那大学）

由于这块化石的尺寸仅为 1.5 厘米（0.6 英寸），该团队无法对其进行 X 光检查。相反，他们使用了一种称为色差过滤的方法，其中使用一系列高分辨率数字化图像来滤除不同波长的光并绘制内部结构图。

然后将揭示的头部和大脑形态与其他化石、当今的节肢动物及其基因表达模式进行比较。这些比较表明，同一个大脑组织蓝图已经持续了 50 亿年。

“我们已经确定了所有大脑的共同特征及其形成方式，”英国伦敦国王学院的进化神经科学家 Frank Hirth 说。

C. catenulum的头部化石。洋红色沉积物标志着大脑结构化石。（Nicholas Strausfeld/亚利桑那大学）

“我们意识到，无论我们观察的是什么物种，每个大脑区域及其相应的特征都是由相同的基因组合指定的。这确定了制造大脑的共同遗传基础计划。”

节肢动物是动物界中物种最丰富的门类，其中包括昆虫、甲壳类动物、蜘蛛、千足虫和蜈蚣。在叶足类动物之后出现了真节肢动物——这是希腊语中“真正的关节足”的意思，这是进化过程中的关键区别。

今天，这些生物的后代生活在澳大利亚、新西兰和南美洲发现的丝绒蠕虫中，但研究人员认为，他们的方法可以应用于节肢动物以外的各种其他物种。

艺术家对C. catenulum的印象。（Nicholas Strausfeld/亚利桑那大学）

将新发现与我们对脊椎动物大脑和脊髓发育的了解进行比较也很有趣。最后，研究人员表示，他们的研究强调了大自然如何在巨大变化中生存——以及如果我们无法控制气候危机，我们将失去什么。

“在重大的地质和气候事件正在重塑地球的时候，简单的海洋动物如 Cardiodictyon 产生了世界上最多样化的生物群——真节肢动物——它们最终传播到地球上每一个新兴的栖息地，但现在正在受到我们自身短暂物种的威胁，”Strausfeld 说。

该研究已发表在《科学》杂志上。