Мозг короля Кембрия

Аномалокарис Lyrarapax unguispinus во время охоты на примитивных предков современных рыб. Источник: Nicholas Strausfeld / University of Arizona

Первые хищники Земли обладали более примитивным мозгом, чем их жертвы, заявляют ученые

Александр Телишев

16 июля, 2014 17:28

7 мин

Двухметровые «креветки-аномалокарисы», безраздельно царившие в океанах Земли Кембрийской эпохи, обладали неожиданно примитивным и небольшим мозгом, который был часто заметно слабее по «вычислительной мощности» в сравнении с центральными нервными узлами их жертв. Общее устройство их мозга свидетельствует о том, что первые самые опасные хищники планеты приходятся родичами не современным ракообразным и насекомым, а более древним и примитивным бархатным червям, пишет журнал Nature.

Первичный океан планеты во время Кембрия населяли тысячи разных беспозвоночных существ, самыми крупными из которых были гигантские аномалокарисы, первые настоящие хищники Земли. Останки этих существ были найдены более ста лет назад, однако лишь в 80-х годах прошлого века ученые смогли соединить их и восстановить облик топ-хищника кембрийской эпохи. Эти причудливые существа не обладали конечностями и захватывали жертв при помощи гибких «усов».

Несмотря на очевидные сходства в общем устройстве тела аномалокарисов и ракообразных, палеонтологи на протяжении последних 40 лет оживленно спорят о том, какое место занимают эти существа на дереве эволюции жизни на Земле. Раскрытию их родословной мешает то, что у аномалокарисов отсутствуют любые другие конечности, кроме «усов», точное положение которых на голове этих существ пока остается неизвестным.

Николас Страусфельд из университета штата Аризона в городе Тусон (США) смог разрешить эти вопросы, обнаружив великолепно сохранившиеся останки ранее неизвестного вида аномалокарисов в отложениях сланцев на юго-западе Китая. В том числе и отпечаток мозга этого хищника.

Страусфельд и его коллеги уже несколько лет проводят раскопки на территории провинции Юньнань, где залегает особый тип породы — сланцы-лагерштетты, сформировавшиеся в начале Кембрийского периода, 520 миллионов лет назад. Лагерштетты формируются при особых условиях среды на тихих мелководьях, насыщенных кислородом и минеральными солями, и в них чрезвычайно хорошо сохраняются отпечатки раковин и мягких тканей беспозвоночных животных. В октябре 2012 года группе Страусфельда удалось совершить свое первое громкое открытие — палеонтологи обнаружили в породах формации Маотяньшань останки небольшого беспозвоночного существа, Fuxianhuia protensa, среди которых были и следы его нервной системы.

Обнаружение этого существа, обладавшего достаточно сложным и «современным» по своей архитектуре мозгом, натолкнуло ученых на мысль, что аномалокарисы, активные хищники Кембрия, могли не уступать в своих интеллектуальных способностях современным членистоногим и ракообразным. Руководствуясь этой идеей, Страусфельд и его коллеги продолжили изучать содержимое лагерштеттов на территории Юньнаня в надежде найти отпечаток мозга аномалокариса.

Подобный расчет оправдался — в 2014 году авторам статьи удалось найти останки небольшого аномалокариса длиной всего восемь сантиметров, фрагменты нервной системы которого хорошо сохранились в лагерштетте. Ученые назвали свою находку Lyrarapax unguispinus, что означает «лирообразный хищник с клешнями-шипами» на латыни. В последующие месяцы группе Страусфельда удалось найти еще две окаменелости, изучение которых подтвердило первоначальные выводы палеонтологов.

Отпечаток головы, клешней и мозга аномалокариса из лагерштеттов Юньнаня. Фото: Peiyun Cong

Выводы были парадоксальными: мозг аномалокариса оказался крайне небольшим по своему объему и массе как по сравнению с современными членистоногими, так и при сопоставлении с Fuxianhuia protensa и прочими обитателями морей той эпохи. Кроме того, его структура была совсем не похожей на то, как устроен центральный нервный узел у ракообразных и насекомых. Мозг Lyrarapax unguispinus состоит из всего двух сегментов, а не трех, как у современных раков и креветок, один из которых находится внутри клешней мини-версии топ-хищника Кембрия.

Эта особенность окаменелости позволила исследователям определить, что аналогичной архитектурой мозга обладают бархатные черви (Onychophora) — скрытные и довольно редкие сухопутные беспозвоночные, которых сегодня можно встретить во влажных лесах Южной Америки и Австралии. Эти существа напоминают аномалокарисов по устройству своего тела — у них нет реальных конечностей, за исключением крючковидных челюстей, и они тоже ведут исключительно хищнический образ жизни.

«Облик топ-хищника Кембрия определяется их единственной заметной чертой — парой конечностей-отростков, жутких "щипцов", растущих из передней части их головы. Они кардинально отличаются по своему устройству и внешнему виду от антенн и конечностей насекомых и ракообразных, и их нет ни у одного современного беспозвоночного Земли, кроме бархатных червей», — рассказывает Страусфельд.

По его словам, аргументов в пользу родства топ-хищников Кембрия и бархатных червей добавляет и то, что многие эволюционные биологи считают предков Onychophora связующим звеном между членистоногими, к числу которых относятся аномалокарисы, и их предположительными предками из числа кольчатых червей.

Как считает Страусфельд, открытие его группы кардинально меняет наши представления о том, как происходила эволюция мозга у многоклеточных живых существ. До последнего времени биологи полагали, что локомотивом развития в этом отношении выступали хищники. Считалось, что большой мозг помогал им активно охотиться и находить оптимальные стратегии для поимки жертвы.

Примитивный мозг аномалокариса переворачивает эту картину. Появление быстрых, больших и сильных хищников, не отличавшихся большой смышленостью, породило благоприятные условия для выживания и развития тех беспозвоночных и первых примитивных рыб, которые могли перехитрить агрессора или избежать его атак. По этой причине ускоренная эволюция мозга могла стартовать не среди хищников, а среди их жертв.

«Когда появились первые высокоэффективные хищники, живущие исключительно охотой, другие животные попали под жесткий эволюционный пресс, заставивший их научиться распознавать и реагировать на потенциальный источник опасности и координировать свои телодвижения для спасения. Это перевело стрелки эволюции в сторону развития сложных цепочек нейронов и высокопроизводительного мозга», — заключает аризонский палеонтолог.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе