3億年前魚化石中發現最早脊椎動物大腦

一個多世紀前，一塊3.19億年前的魚化石在英國一煤礦中被發現。它的頭骨顯微CT掃描圖表明，這是迄今保存完好的世界上最古老脊椎動物大腦。

據掃描，該大腦及其腦神經大約有2.5釐米長，屬於已經滅絕的早期輻鰭魚綱下的Coccocephalus wildi（以下簡稱C.wildi）。美國密歇根大學主導了這項研究，相關論文近日發表在《自然》雜誌上。

研究作者表示，這一發現為人們了解今天存活的主要魚類，即射線鰭魚的神經解剖結構及其早期進化過程打開了一扇窗。

研究人員認為，C.wildi是一種早期的輻鰭魚，大小與鯛魚相當（15—20釐米長），生活在河口，很可能以小型甲殼類、水生昆蟲和頭足類動物為食。射線鰭魚的脊骨和鰭由稱為射線的骨桿支撐。

當魚死後，其大腦和腦神經的軟組織在石化過程中被一種緻密的礦物取代，這種礦物以精緻的細節保存了它們的三維結構。

鰭魚在大腦的早期形成過程中表現出一種不同尋常的特徵。胚胎神經管通過前腦背壁的外翻（向內折疊）生長。這導致前腦形成在兩個不包圍腦室（充滿腦脊液的空腔）的實心半球中。這與所有其他脊椎動物的早期大腦發育都不同，例如哺乳動物、鳥類和爬行動物。

但研究人員發現，C.wildi並非如此，它是輻鰭魚中唯一沒有表現出其群體典型大腦發育的例子。它的大腦以與其他脊椎動物相同的方式發育，使其不同於所有現存的輻鰭魚。研究人員説，C.wildi沒有外翻前腦，這一特徵是該群體後期進化而來。

軟組織，如大腦，通常腐爛得非常快，這意味著身體這些部位的化石所剩無幾。這就是為什麼在博物館中保存的大多數化石都是身體的堅硬部分，例如骨骼、牙齒和貝殼。因此這一偶然發現也為保存脊椎動物化石中的軟組織提供了新見解。