(تصاویر) کشف قدیمی‌ترین مغز فسیل شده یک جانور با ۳۱۹ میلیون سال قدمت

تصویر سی‌تی‌اسکن‌شدۀ مغز یک ماهی فسیل‌شدۀ ۳۱۹ میلیون‌ساله که بیش‌از یک‌قرن قبل از یک معدن زغال‌سنگ در انگلستان بیرون کشیده شد، نشان می‌دهد که مغز این جانور، که در بهترین حالتش حفظ شده است، قدیمی‌ترین نمونه از مغز یک مهره‌دار است.

به گزارش راهنماتو، طول مغز و عصب‌جمجمه‌ای به سختی به یک‌اینچ می‌رسد و متعلق به یک ماهیِ منقرض‌شده در قد‌واندازه‌های ماهیِ آب‌شش آب‌فام (bluegill) است.

نویسندگان این مطالعه که به هدایت دانشگاه میشیگان انجام شده است می‌گویند این کشف پنجره جدیدی به روی آناتومیِ عصبی و فرگشتِ اولیه گروهی از ماهی‌های زنده فعلی، یعنی ماهی‌های شعاع‌باله، می‌گشاید. اغلب بخش‌های فسیل‌شده بدنِ جانوران که در مجموعه‌های موزه نگه‌داری می‌شوند، از بخش‌های سختِ بدنِ حیوانات شامل استخوان، دندان و پوسته، به‌جای مانده‌اند؛ بنابراین این کشفِ غیرمنتظره بینشی تازه را درباره فرایند فسیل‌شدنِ بافتِ نرمِ بدنِ حیوانات در اختیار محققان قرار داده است.

تصویر سی‌تی‌اسکنِ مغز به یک نوع ماهی شعاع‌باله اولیه به نامِ علمیِ Coccocephalus wildi تعلق دارد که در خور – دهانه رود، جایی که آب شور دریا و شیرینِ رودخانه به هم می‌رسند ـ شنا می‌کرده و از سخت‌پوستانِ کوچک، حشرات آب‌زی، ماهی‌های مرکب که امروزه شاملِ اسکوئید، اختاپوس و سپیداج هستند، تغذیه می‌کرده است.

جمجمه فسیل شده ماهی

با مرگِ ماهی، بافتِ نرم مغز و اعصابِ جمجمه‌ای او در طی فرایند فسیل‌شدن با یک نوع ماده معدنیِ متراکم که ساختار سه‌بعدی مغز و اعصاب جمجمه را با جزئیات به شکلِ سه‌بعدی حفظ کرده است، جایگزین شده است.

مت فریدمن، دیرینه‌شناس و نویسنده ارشد این مطالعه، می‌گوید: «یکی از مهم‌ترین نتیجه‌گیری‌ها این است که این بخش‌های نرم می‌توانند حفظ شوند و ممکن است در فسیل‌هایی که مدت‌های طولانی در دسترس‌مان بوده‌اند نیز وجود داشته باشند. این فسیل ۱۰۰ سال است که در اختیار ما بوده است.»

این مطالعه به هدایتِ شاگردِ فریدمن، رودریگو فیگوئرا، دانشجوی دکترا در دانشگاه میشیگان انجام شده است. او می‌گوید: «این فسیلِ خارق‌العاده و تأثیرگذارِ کوچک نه‌تن‌ها قدیمی‌ترین نمونه از مغز فسیل‌شدۀ یک مهره‌دار است بلکه به ما نشان می‌دهد بیش‌تر دانشی که فقط به واسطه مطالعه روی مغز گونه‌های زنده درباره فرگشتِ مغز فهمیده بودیم، نیاز به بررسی مجدد دارد.»

«با تکنیک‌های جدید تصویربرداری دیگر شگفت‌زده نمی‌شویم اگر بفهمیم که مغز‌های فسیل‌شده و سایر بافت‌های نرم جانوران خیلی بیش‌تر از آنچه قبلاً فکر می‌کردیم، در دسترس‌مان موجود بوده است. از حالا به بعد، تیم تحقیقاتی ما و دیگران با رویکردِ نوینی به جمجمه‌های فسیل‌شده ماهی‌ها نگاه خواهد کرد.»

در این مطالعه، تیم تحقیقاتی به هیچ‌عنوان قصدِ پیدا کردنِ مغز ماهی منقرض‌شده را نداشت، چون تصور نمی‌کرد که بافت نرم در فسیل جمجمه باقی مانده باشد. فریدمن می‌گوید: «من از جمجمه اسکن گرفتم و بعد داده‌ها را در نرم‌افزار گذاشتم و متوجه شدم که چیزی غیرمعمولی، یک شیء متمایز، در درونِ جمجمه وجود دارد.»

سی تی اسکن از مغز ماهی فسیل شده

این شیء در تصاویر سی‌تی‌اسکن و در مقایسه با استخوان‌های جمجمه یا سنگ‌های اطراف، روشن‌تر و بنابراین متراکم‌تر بود. فریدمن می‌گوید: «رشدِ ناهمگنِ مواد معدنی در داخل فسیل‌ها شایع است، اما این شیء ساختاری همگن و مشخص داشت.»

این شیء اسرارآمیز ویژگی‌های متعددی داشت که آن را به مغزِ مهره‌داران شبیه می‌کرد از قبیلِ تقارنِ دوطرفه؛ فضا‌های تهی شبیه به دهلیز و چندین تار، شبیه به اعصابِ جمجمه‌ای که در گونه‌های زنده هم وجود دارند، به سمتِ دهانه محفظه مغز امتداد پیدا کرده بودند.

فریدمن می‌گوید: «همه این ویژگی‌ها را داشت و من با خودم گفتم، آیا چیزی که دارم به آن نگاه می‌کنم مغز است؟» «بنابراین تصویر را روی این ناحیه از جمجمه زوم کردم تا تصویر با وضوح بالاتر ایجاد کنم و مشخص شد که این شیء واقعاً مغز ماهی است.»

اگرچه بافت مغز مهره‌داران به ندرت حفظ شده است، اما دانشمندان موفقیت بیش‌تری در شناسایی مغزِ بی‌مهرگان داشته‌اند. برای مثال، مغزِ سالمِ یک خرچنگِ نعل‌اسبیِ ۳۱۰ میلیون‌ساله در سال ۲۰۲۱ پیدا شد و اسکن‌هایی که از حشراتِ داخل کهربا گرفته شده است مغز و اندام‌های دیگر آن‌ها را نشان می‌دهد.

محققان پژوهش جدید از روی تصویر سی‌تی‌اسکنِ جمجمه این ماهی، آرواره و دندان‌هایش، توانسته‌اند طول آن را بینِ ۶ تا ۸ اینچ تخمین بزنند. دانشمندان تصور می‌کنند که این ماهی به محضِ مردن در رسوباتی که اکسیژن کمی در آن‌ها وجود داشته است، مدفون شده است. این محیط‌ها فروپاشی بافت‌های نرم بدن را کند می‌کنند.

به‌علاوه، میکرومحیطِ شیمیاییِ داخل محفظه مغز نیز ممکن است به حفظِ بافت‌های ظریف و جایگزین شدنِ آن با مواد معدنی متراکم‌تر کمک کرده باشد. تحقیقات نشان می‌دهند که این ماهی مغزی به اندازه یک کشمش با سه‌ناحیه اصلی داشته که با اغماض می‌توان آن‌ها را معادلِ مغز پیشانی، مغز میانه و مغزِ عقبی در ماهی‌های زنده یکی دانست.

نویسندگان پژوهش می‌گویند اطلاعاتی که از مغزِ فسیل‌شده این ماهی درباره فرگشتِ مغز ماهی‌ها به دست آورده‌اند خیلی بیش‌تر از آن‌چیزی است که صرفاً از مطالعه ماهی‌های زنده به دست آمده است.

برای مثال، همه شعاع‌ماهی‌های زنده مغزشان به سمتِ بیرون برگشته است؛ یعنی مغزِ جنین ماهی با تاخوردنِ بافت از درون به بیرون توسعه پیدا کرده است، درست مثل اینکه یک جورابِ پشت‌ورو شده باشد. بقیه مهره‌داران برعکس هستند و مغزشان به سمت داخل تاخورده است.

«مغزِ ماهی فسیل‌شده نیز برخلاف سایر ماهی‌های شعاع‌بالۀ زنده، به سمتِ داخل تاخوردگی دارد؛ که نشان می‌دهد این ویژگی هنوز در این ماهی تکامل نیافته بوده است. «مغز ماهی فسیل‌شده شبیه به مغزِ ماهیانِ خاوری و پاروماهیان است که به نامِ ماهی‌های «نخستین یا اولیه» شناخته می‌شوند و بیش‌از ۳۰۰ میلیون‌سال پیش از ماهی‌های شعاعی مشتق شدند.