סריקת CT, שבוצעה לגולגולת של דג מאובן שחי לפני כ-319 מיליון שנים, חשפה את הדוגמה הקדומה ביותר למוח של חולייתנים שהשתמר היטב ומספקת אינדיקציה כיצד ומתי התפתחו דגים גרמיים של ימינו. המאובן עצמו התגלה במכרה פחם במחוז לנקשייר שבצפון-מערב אנגליה לפני יותר מ-100 שנים.
3 צפייה בגלריה
איור של הדג Coccocephalus wildi, בן ה-319 מיליון שנים, שמוחו נחשב למוח המאובן השמור והקדום ביותר של בעל חיים חולייתני
(איור: Márcio L. Castro)
אורכם של המוח ועצבי הגולגולת של הדג הקדום כסנטימטר בערך. מדובר בדג נכחד שגודלו זהה לזה של כחול-זים (אחד ממיני דג הבס). התגלית שפורסמה בכתב העת Nature פותחת צוהר לאנטומיה העצבית ולאבולוציה המוקדמת של קבוצת הדגים העיקרית כיום, מקריני סנפיר, שהינה מחלקה של דגי גרם בעלי סנפירים קרניים.
בנוסף, מספק הממצא הזה כמה תובנות לגבי שימור חלקים רכים במאובנים של בעלי חיים בעלי עמוד שדרה, זאת לאור העובדה כי רוב מאובני החיות באוספי המוזיאון של אוניברסיטת מישיגן הינם של איברי גוף קשים כמו עצמות, שיניים וקונכיות. הדג, שגולגולתו נסרקה באמצעות סריקת CT במחקר החדש, זכה לשם קוקוצפלוס ווילדי (Coccocephalus wildi), שחה בשפך הנהר וככל הנראה ניזון מסרטנים קטנים, חרקים מימיים וסילוניות (מחלקה של רכיכות הכוללת כיום דיונונאים, תמנונים ודיונוני רחף).
(בדיקת ה-CT)
"מסקנה חשובה היא שניתן לשמר חלקים רכים מסוג זה במשך זמן רב, גם למעלה מ-100 שנים כמו במקרה הנוכחי", אמר הפלאונטולוג מאט פרידמן, אחד ממחברי המחקר ומנהל המוזיאון לפלאונטולוגיה באוניברסיטת מישיגן. "לא רק שמדובר בדוגמה העתיקה ביותר למוח של חולייתנים מאובנים, אלא גם סימן לכך שכל מה שחשבנו שאנחנו יודעים על התפתחות המוח על בסיס מינים חיים, מצריך חשיבה מחודשת", אמר רודריגו פיגרוואה, דוקטורנט במחלקה למדעי כדור הארץ והסביבה של אוניברסיטת מישיגן, שנמנה על מחברי המחקר.
לדבריו, "עם הזמינות הנרחבת של טכניקות הדמיה מודרניות, לא אתפלא אם נגלה שמוחות מאובנים וחלקים רכים אחרים נפוצים הרבה יותר ממה שחשבנו בעבר. מעתה, קבוצת המחקר שלנו וחוקרים אחרים יסתכלו על ראשי דגים מאובנים מנקודת מבט חדשה ושונה לגמרי".
3 צפייה בגלריה
בדיקת CT של גולגולת הדג Coccocephalus wildi, המראה את המוח המאובן והמבנים הקשורים אליו (המוח ועצבי הגולגולת צבועים בלבן במרכז התמונות)
(צילום: Figueroa et al. in Nature, February 2023)
למעשה, החוקרים כלל לא התכוננו לממצא שנגלה לעיניהם, שכן בסריקות הופיע חלק יוצא דופן לדבריהם בתוך הגולגולת של הדג הקדום. העצם הלא מזוהה בסריקות ה-CT נבדל לחלוטין מסביבתו, כשהיה ברור לחוקרים כי נפוץ לראות גידולי מינרלים אמורפיים במאובנים, אם כי לאובייקט הזה היה מבנה מוגדר בבירור. עצם המסתורין הציג מספר מאפיינים שנמצאו במוחות של בעלי חוליות: הוא היה סימטרי משני צדדיו, הכיל חללים הדומים במראה לחדרים, והיו לו חוטים מרובים הנמתחים לכיוון פתחים במוח, דומים במראה לעצבי גולגולת של מינים חיים. עם כל מכלול התכונות הללו, שאלו את עצמם החוקרים האם אכן מדובר במוח. הם התקרבו לאזור זה וביצעו סריקה חוזרת ברזולוציה גבוהה יותר, מה שרק חיזק את תחושתם שיש להעמיק את המחקר ולהתקדם לשלב הבא שלו.
כאמור, רקמת מוח שהשתמרה נמצאת רק לעתים רחוקות במאובנים של בעלי חוליות, כך שלמדענים הייתה הצלחה טובה יותר עם חסרי חוליות. לדוגמה, בשנת 2021, התגלה מוח שלם של סרטן פרסה בן 310 מיליון שנים, כשיש אפילו עדויות על מוחות וחלקים אחרים של מערכת העצבים שתועדו בדגימות בנות יותר מ-500 מיליון שנים. מקריני סנפיר מוקדמים, דוגמת Coccocephalus wildi, טומנים בחובם את השלבים האבולוציוניים הראשוניים של קבוצת הדגים המגוונת ביותר של ימינו, החל מטרוטה וטונה, דרך סוסון ים ועד דג סנדל. ישנם כ-30 אלף מיני דגים הנמנים על קבוצת מקריני הסנפיר, שמהווים כמחצית מכל מיני בעלי החיים החולייתנים, כשהחצי השני מתחלק בין חולייתנים יבשתיים - ציפורים, יונקים, זוחלים ודו-חיים - וקבוצות דגים פחות מגוונות כמו דגים חסרי לסתות ודגי סחוס.
3 צפייה בגלריה
הגולגולת המאובנת של הדג Coccocephalus wildi, דג מקבוצת מקריני סנפיר ששחה בשפך הנהר לפני 319 מיליון שנים
(צילום: Jeremy Marble, University of Michigan News)
למרות שרק הגולגולת של Coccocephalus wildi נמצאה במכרה הפחם האנגלי, החוקרים העריכו כי אורכו נע סביב 20-15 ס"מ, כשלפי מבנה הלסת והשיניים שלו, שיערו החוקרים כי מדובר בדג טורף, שלא חלף זמן רב עד שנקבר תחת המשקעים שהיו דלילים בחמצן, מה שהאט את פירוק החלקים הרכים בגופו. ניתוח מפורט של המאובן, יחד עם השוואות למוחם של דגים מודרניים שנכללים באוסף המוזיאון לזואולוגיה של אוניברסיטת מישיגן, גילו שהמוח של Coccocephalus wildi נחלק לשלושה אזורים עיקריים התואמים באופן חלקי למוח הקדמי, המוח האמצעי והמוח האחורי של דגים חיים.
"מבנה המוח של Coccocephalus wildi מצביע על דפוס מורכב יותר של התפתחות המוח, ביחס למה שקיים אצל מינים חיים, מה שמעניק למאובן ערך אמיתי בהבנת דפוסי התפתחות המוח ומאפשר להגדיר טוב יותר כיצד ומתי דגים גרמיים של ימינו התפתחו", אמרה הפלאונטולוגית ד"ר סאם ג'יילס מאוניברסיטת ברמינגהם, שלקחה חלק במחקר. "השוואות לדגים חיים הראו כי מוחו של Coccocephalus wildi דומה מאוד למוחם של חדקניים וחדקני שיניים, שניהם מסדרת החדקנאים, אשר נקראים לעתים קרובות דגים 'פרימיטיביים' מכיוון שהם התפצלו מכל שאר דגי מקריני הסנפיר לפני יותר מ-300 מיליון שנים".
