מאובנים חדשים מראים כיצד נראה המוח האבות של פרוקי רגליים

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


מאובנים שנשמרו להפליא שהותירו אחריהם יצורים החיים לפני יותר מחצי מיליארד שנה חושפים בפירוט רב מבנים זהים שחוקרים שיערו זמן רב ודאי תרמו למוח הארכיטיפי שירש כל פרוקי הרגליים. פרוקי רגליים הם קבוצת בעלי החיים הטקסונומיים המגוונים והעשירים ביותר וכוללים חרקים, סרטנים, עכבישים ועקרבים, כמו גם שושלות אחרות ומוכרות פחות כמו רגליים ורבות.

המאובנים, השייכים לארתרופוד המכונה Leanchoilia, לאשר את הנוכחות – שחזו מחקרים קודמים בתחום הגנטיקה והביולוגיה ההתפתחותית של עוברי חרקים ועכבישים – של תחום חזיתי קיצוני של המוח שאינו מפולח ואינו נראה אצל פרוקי רגליים מבוגרים מודרניים. למרות היותו בלתי נראה, תחום חזיתי זה מוליד מספר מרכזים עצביים מכריעים במוח הארתרופודים הבוגר, כולל תאי גזע המספקים בסופו של דבר מרכזים המעורבים בקבלת החלטות וזיכרון. השערה כי תחום פרונטאלי זה נבדל מהמוח הקדמי, המוח האמצעי והמוח האחורי הנראים אצל פרוקי רגליים חיים, וקיבל את השם prosocerebrum, כאשר "פרוסו" פירושו "חזית".

מתואר בעיתון שפורסם היום בכתב העת ביולוגיה נוכחית, המאובנים מספקים את העדות הראשונה לקיומו של אזור המוח הפרו -מוחי הנפרד הזה, שיש לו מורשת שמופיעה במהלך ההתפתחות העוברית של פרוקי רגליים מודרניים, על פי מחבר העיתון ניקולס סטראוספלד, פרופסור יורש העצר למדעי המוח באוניברסיטת אריזונה. .

"המאובנים יוצאי הדופן שאנו מתארים אינם דומים לשום דבר שנראה בעבר", אמר שטראוספלד. "שתי מערכות עצבים, כבר ייחודיות מכיוון שהן נשמרות באופן זהה, מראות שלפני חצי מיליארד שנה אזור המוח הקדמי ביותר היה קיים ומובנה מבחינה מבנית לפני הופעתן האבולוציונית של שלוש הגרעינים הפלחיים המציינים את המוח הקדמי, האמצעי והאחורי. "

המונח גנגליון מתייחס למערכת רשתות היוצרות מרכז עצבים המתרחש בכל קטע של מערכת העצבים של פרוקי רגל. אצל פרוקי רגליים חיים, שלושת הגרעינים המסמנים את המוח בן שלושה החלקים מתעבים יחדיו ליצירת מסה מוצקה, ומסתירים את מוצאם האבולוציוני כמבנים מפולחים.

מאובנים של רקמת המוח נדירים ביותר

התגלו בפיקדונות של תצורת קיילי – מבנה גיאולוגי במחוז גוויג'ואו שבדרום מערב סין – שרידים מאובנים של Leanchoilia עוד בתקופה הקמבריונית, לפני כ- 508 מיליון שנה. מאובני הקאי מתרחשים בסלע משקעים בעל ריכוזים גבוהים של ברזל, שנוכחותו כנראה סייעה לשמר רקמות רכות, שהוחלפו לאחר מכן במצבורי פחמן.

"מאובני הקאילי פותחים לנו חלון להציץ באבולוציה של תכניות הגוף של בעלי חיים שחיו לפני יותר מחצי מיליארד שנה", אמר המחבר הראשון של העיתון, טיאן לאן, ממרכז המחקר לפליאוביולוגיה של גוויג'ואו באוניברסיטת גיג'ואו בסין. "לראשונה, אנו יודעים כעת כי למאובני פרוקי רגליים בתצורת קאלי יש פוטנציאל לשמר רקמות עצביות המציגות לנו את המוח הפרימיטיבי של ארתרופוד הגזע המוקדם הקיים עם שחר עולם החיות."

"מערכות עצבים, כמו רקמות רכות אחרות, קשות לאובנות", הוסיף מחבר שותף פדרו מרטינז מאוניברסיטת ברצלונה וממכון קטאללה בברצלונה, ספרד. "זה הופך את חקר ההתפתחות המוקדמת של מערכות עצביות למשימה מאתגרת."

המאובנים גם שופכים אור חדש על מוצאם האבולוציוני של שתי מערכות ראייה נפרדות באבולוציה של פרוקי רגליים: זוגות עיניים הפונות קדימה או עיניים הפונות לצד, שצאצאיהן עדיין קיימים במינים החיים כיום.

פרוקי רגליים רבים, כולל חרקים וסרטנים, הם בעלי זוג דו -צדדי מובהק של עיניים מורכבות בעלות פנים ומערכת עיניים פחות ברורה – עם ארכיטקטורה פרימיטיבית יותר – המכונה עיניים נאופליוס, או אוקלי. אלה דומים מבחינה מבנית לעיניהם העיקריות של עכבישים ועקרבים. עיניים פשוטות יותר מתאימות לעיניו הקדמיות של הפרוסצברום Leanchoilia, בהתאם לראיות שהתקבלו ממחקרים קודמים שניתחו דפוסי ביטוי גנים במהלך התפתחות עוברית של פרוקי רגליים חיים.

Leanchoiliaעיניה הצדדיות, לעומת זאת, מתייחסות לפרוטוצברום, שהוא הגנגליון הקטע המגדיר את המוח הקדמי של פרוקי הרגליים, השוכב ממש מאחורי הפרוסוצברום. אצל פרוקי רגליים חיים, הפרוטוצברום מספק את העיניים המורכבות של חרקים וסרטנים, או את העיניים העדשות החד-צדדיות של ארכנידים, רגליים ורב-רגליים. המרכזים החזותיים המשרתים את אותן עיניים שייכים גם לאזור הפרוטוקי -מוחי של המוח.

שטראוספלד הסביר כי אצל פרוקי רגליים חיים, הפרוטוקרוס, או המוח הקדמי, שילב – בדרך כלשהי – את המרכזים העתיקים שמספק הפרוסוסברום, כך שלא ניתן להבחין בו יותר כישות אנטומית מובחנת.

המאובנים נשמרים עד כדי כך שהם מוכיחים שבנוסף לעיניים קדימה, הפרוסוסברבום הוליד גם גרעינים הקשורים ללבורם, או "השפה העליונה", של פרוקי רגליים מודרניים. המאובנים מאשרים גם השערה מוקדמת יותר המציעה כי הלבד כנראה התפתח במקור מהתוספות האוחזות של רדיודונטה, קבוצת פרוקי רגליים של גזע שהיו טורפים מובילים בתקופה הקמבריונית.

"בהשוואה לחומרים מאובנים דומים אחרים השייכים לשושלות מתקדמות יותר, הארגון של Leanchoilia המוח מוכיח כי הסידור הגנגליוני של המוח המוקדם עבר עיבוי והתמזגות של מרכיביו, מה שמסביר מדוע אצל מינים חיים לא ניתן להבחין בנפרד בפרוסוצברום ", אמר שטראוספלד.

השלכות על התפתחות המוח בחוליות

בנוסף לסגירת פער בן מאה שנים בהבנת האבולוציה במוח פרוקי רגליים, לממצאים השלכות חשובות על ההתפתחות המוקדמת של מוח החוליות, אמר שטראוספלד.

למרות שבעלי חיים פשוטים ודגי דגים היו קיימים במקביל לארוקי רגליים המאובנים כיום, אין מאובנים משכנעים במוחם, ולכן אין הוכחות מאובנות או עדויות אנטומיות לפרוסקרוב בחולייתנים. עם זאת, מחקרים מודרניים מראים שגנים המגדירים את המוח הקדמי והאמצעי האחורי של עכברים, למשל, תואמים לגנים המגדירים את שלוש החלוקות הגנגליוניות של מוח הארתרופודים. ובחוליות, למרכזים מכריעים מסוימים המעורבים בקבלת החלטות ובלמידה וזיכרון יש כמה התכתבויות גנטיות עם המרכזים הגבוהים יותר במוח הארתרופודים, שמקורם בארתרופוד פרוזוצרברום הקדום.

לפיכך, סביר שאפילו מוקדם יותר מהתקופה הקמבריונית, אולי עוד לפני התפתחות תוכניות הגוף המאורגנות במגזר, היה לאב הקדמון המשותף של חוליות וחסרי חוליות מעגלים בסיסיים להכרה פשוטה וקבלת החלטות. ולמרות שמוח קדום דמוי פרוצוצברלי היה קיים אצל אבותיהם המוקדמים מאוד של בעלי חוליות, אף מאובן כזה לא הציע אפילו הוכחות לתחום נפרד, לא-מגנטי.

"עם זאת, ניתן לשער באופן סביר שחולייתנים הטביעו במוחם ה'מודרני 'חלקים במוח עתיק ולא מקוטע שעד כה הוכח רק בארתרופוד מוקדם, כגון Leanchoilia, "אמר שטראוספלד.

מחברים נוספים למחקר הם יואנלונג ג'או ממרכז המחקר לפליאוביולוגיה של גוויג'ואו באוניברסיטת גוויג'ואו בגיאנג, סין; פאנגצ'ן ג'או מהמעבדה המרכזית למדינה לפליאוביולוגיה וסטרטיגרפיה של האקדמיה הסינית למדעים בנאנג'ינג, סין; ואתה הוא של מתקן קרינת הסינכרוטרון של שנחאי.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-08-20 18:11:14

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר