3亿年前鱼化石中发现最早脊椎动物大脑

一个多世纪前，一块3.19亿年前的鱼化石在英国一煤矿中被发现。它的头骨显微CT扫描图表明，这是迄今保存完好的世界上最古老脊椎动物大脑。

据扫描，该大脑及其脑神经大约有2.5厘米长，属于已经灭绝的早期辐鳍鱼纲下的Coccocephalus wildi（以下简称C.wildi）。美国密歇根大学主导了这项研究，相关论文近日发表在《自然》杂志上。

研究作者表示，这一发现为人们了解今天存活的主要鱼类，即射线鳍鱼的神经解剖结构及其早期进化过程打开了一扇窗。

研究人员认为，C.wildi是一种早期的辐鳍鱼，大小与鲷鱼相当（15—20厘米长），生活在河口，很可能以小型甲壳类、水生昆虫和头足类动物为食。射线鳍鱼的脊骨和鳍由称为射线的骨杆支撑。

当鱼死后，其大脑和脑神经的软组织在石化过程中被一种致密的矿物取代，这种矿物以精致的细节保存了它们的三维结构。

鳍鱼在大脑的早期形成过程中表现出一种不同寻常的特征。胚胎神经管通过前脑背壁的外翻（向内折叠）生长。这导致前脑形成在两个不包围脑室（充满脑脊液的空腔）的实心半球中。这与所有其他脊椎动物的早期大脑发育都不同，例如哺乳动物、鸟类和爬行动物。

但研究人员发现，C.wildi并非如此，它是辐鳍鱼中唯一没有表现出其群体典型大脑发育的例子。它的大脑以与其他脊椎动物相同的方式发育，使其不同于所有现存的辐鳍鱼。研究人员说，C.wildi没有外翻前脑，这一特征是该群体后期进化而来。

软组织，如大脑，通常腐烂得非常快，这意味着身体这些部位的化石所剩无几。这就是为什么在博物馆中保存的大多数化石都是身体的坚硬部分，例如骨骼、牙齿和贝壳。因此这一偶然发现也为保存脊椎动物化石中的软组织提供了新见解。