Gehirngewebe ist von Natur aus matschig. Im Gegensatz zu Knochen, Muscheln oder Zähnen ist es reich an Fett und verrottet schnell und taucht selten in Fossilien auf.
Als Russell Bicknell, ein Paläontologe für Wirbellose an der University of New England in Australien, einen weißen Fleck in der Nähe der Vorderseite eines versteinerten Pfeilschwanzkrebses bemerkte, wo das Gehirn des Tieres gewesen wäre, war er überrascht. Ein genauerer Blick zeigte einen außergewöhnlichen Abdruck des Gehirns zusammen mit anderen Teilen des Nervensystems der Kreatur.
Es wurde in der Lagerstätte Mazon Creek im Nordosten von Illinois ausgegraben und ist 310 Millionen Jahre alt. Es ist das erste versteinerte Gehirn der Pfeilschwanzkrebse, das jemals gefunden wurde. Dr. Bicknell und seine Kollegen berichteten letzten Monat in der Zeitschrift Geology über den Fund.
„Diese Art von Fossilien sind so selten, dass man im Allgemeinen schockiert ist, wenn man zufällig auf eines stößt“, sagte er. “Wir reden hier von einem Wow-Level, das im Heuhaufen steckt.”
Der Fund trägt dazu bei, eine Lücke in der Evolution der Gehirne von Arthropoden zu schließen und zeigt auch, wie wenig sie sich über Hunderte von Millionen Jahren verändert haben.
Die Erhaltung des Weichgewebes erfordert besondere Bedingungen. Wissenschaftler haben Gehirne gefunden, die in versteinertem Baumharz, besser bekannt als Bernstein, eingeschlossen waren und weniger als 66 Millionen Jahre alt waren. Sie haben auch Gehirne gefunden, die als abgeflachte Kohlenstoffschichten konserviert sind und manchmal durch Mineralien in Schieferablagerungen ersetzt oder überlagert werden, die mehr als 500 Millionen Jahre alt sind. Zu diesen Ablagerungen gehören Leichen von im Ozean lebenden Arthropoden, die auf den Meeresboden sanken, schnell im Schlamm begraben wurden und in der sauerstoffarmen Umgebung vor dem sofortigen Verfall geschützt blieben.
Das versteinerte Gehirn von Euproops danae, das in einer Sammlung des Yale Peabody Museum of Natural History aufbewahrt wird, erforderte jedoch andere Bedingungen, um konserviert zu werden.
Dieser Arthropode war keine Krabbe, sondern ist eng mit Spinnen und Skorpionen verwandt. Der ausgestorbene Pfennigfuchs-Pferdeschwanzkrebs wurde vor mehr als 300 Millionen Jahren in einem ehemaligen flachen, brackigen Meeresbecken begraben. Siderit, ein Eisenkarbonatmineral, sammelte sich schnell um den Körper der toten Kreatur und bildete einen Schimmel. Mit der Zeit, als das Weichgewebe verfiel, füllte ein weißes Tonmineral namens Kaolinit die Lücke, die das Gehirn hinterlassen hatte. Es war dieser weiße Abguss auf einem dunkelgrauen Felsen, der Dr. Bicknell half, den einzigartig erhaltenen Gehirnabdruck zu erkennen.
„Dies ist eine völlig andere Art der Gehirnerhaltung“, sagte Nicholas Strausfeld, ein Neuroanatom an der University of Arizona, der 2012 als einer der ersten über ein versteinertes Gliederfüßer-Gehirn berichtete, aber nicht an dieser Studie beteiligt war. “Es ist bemerkenswert.”
Der ausgestorbene Euproops Das Gehirn zeigte eine zentrale Höhle für die Passage einer Ernährungssonde und verzweigte Nerven, die mit den Augen und Beinen des Tieres verbunden waren.
Dr. Bicknell und seine Kollegen verglichen diese alte Gehirnstruktur mit der von Limulus polyphemus, einer Pfeilschwanzkrebsart, die noch immer entlang der Atlantikküste vorkommt, und stellten eine bemerkenswerte Ähnlichkeit fest. Während die Pfeilschwanzkrebse äußerlich etwas anders aussehen, hatte sich die innere Gehirnarchitektur trotz der Trennung von mehr als 300 Millionen Jahren nicht wirklich verändert.
„Es ist, als ob ein Satz von Motherboards über die geologische Zeit hinweg konstant geblieben wäre, während die peripheren Schaltkreise unterschiedlich modifiziert wurden“, sagte Dr. Strausfeld.
Obwohl die Das Fossil von E. danae wurde in der Vergangenheit von anderen Forschern auf seine Form und Abmessungen untersucht, das Gehirn, das kleiner als ein Reiskorn ist, blieb unbemerkt. „Wenn Sie nicht nach dieser speziellen Funktion suchen, werden Sie sie nicht sehen“, sagte Dr. Bicknell. „Man entwickelt ein Suchbild im Kopf.“
Mit der glücklichen Entdeckung dieses gut erhaltenen alten Gehirns hoffen die Forscher, weitere Beispiele in anderen Fossilien aus der Lagerstätte Mazon Creek zu finden.
„Wenn es einen gibt, müssen es noch mehr sein“, sagt Javier Ortega-Hernández, Paläontologe für Wirbellose am Museum of Comparative Zoology der Harvard University und Co-Autor der Studie.