साइंस की किताबें गलत? 525 मिलियन वर्ष पुराना जीवाश्म मस्तिष्क के विकास के लिए सामान्य व्याख्या को झुठलाता है

प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया द्वारा निर्मित एक छोटे से स्ट्रोमेटोलाइट आश्रय से उभरते हुए उथले तटीय समुद्री तल पर 525 मिलियन वर्ष पुराने कार्डिडिशन वंश की एक कलाकार की छाप। क्रेडिट: निकोलस स्ट्रॉसफ़ेल्ड / एरिज़ोना विश्वविद्यालय

एक नए अध्ययन के अनुसार, जानवरों के साम्राज्य में सबसे अधिक प्रजाति-समृद्ध समूह, आर्थ्रोपोड्स में मस्तिष्क कैसे विकसित हुआ, इस बारे में एक सदी पुरानी बहस को हल करने के लिए एक छोटे से समुद्री जीव के जीवाश्म एक सदी पुरानी बहस को हल करते हैं।

एक छोटे से समुद्री जीव के जीवाश्म जो आधे अरब साल पहले मर गए थे, मस्तिष्क के विकास के बारे में विज्ञान की पाठ्यपुस्तक के पुनर्लेखन को प्रेरित कर सकते हैं।

एक नया अध्ययन इसका पहला विस्तृत विवरण प्रदान करता है हृदय की नलिकादक्षिणी चीन के युन्नान प्रांत में चट्टानों में संरक्षित एक कीड़ा जैसा जानवर। आधा इंच (1.5 सेमी से कम) लंबा और 1984 में शुरू में खोजा गया, जीवाश्म अभी भी एक महत्वपूर्ण रहस्य छुपाता है: मस्तिष्क सहित एक नाजुक संरक्षित तंत्रिका तंत्र। जर्नल में प्रकाशित विज्ञान 24 नवंबर को, अनुसंधान का नेतृत्व एरिज़ोना विश्वविद्यालय में न्यूरोसाइंस विभाग में रीजेंट प्रोफेसर निकोलस स्ट्रॉसफेल्ड और किंग्स कॉलेज लंदन में इवोल्यूशनरी न्यूरोसाइंस के रीडर फ्रैंक हिर्थ ने किया था।

“जहां तक ​​​​हम जानते हैं, यह सबसे पुराना जीवाश्म मस्तिष्क है जिसे हम अब तक जानते हैं,” स्ट्रॉसफेल्ड ने कहा।

दिल यह जानवरों के एक विलुप्त समूह से संबंधित है जिसे लोबोटॉमी के रूप में जाना जाता है, जो कैम्ब्रियन के रूप में जाने जाने वाले काल के दौरान बहुतायत से था, जब लगभग सभी प्रमुख पशु वंश 540 मिलियन और 500 मिलियन वर्ष पहले बहुत कम समय के दौरान प्रकट हुए थे। लोबोपोडियन संभवतः नरम, ठूंठदार पैरों के कई जोड़े का उपयोग करके समुद्र तल पर चले गए, जिनमें उनके वंशजों के जोड़ों की कमी थी, यूरोथ्रोपोड्स – “सच्चे मुखर पैर” के लिए एक ग्रीक शब्द। मस्तिष्कखंडछेदन के आज के निकटतम जीवित रिश्तेदार मखमली कृमि हैं जो मुख्य रूप से ऑस्ट्रेलिया, न्यूजीलैंड और दक्षिण अमेरिका में रहते हैं।

1984 में युन्नान, चीन में चेंगजियान जीव के रूप में जाने जाने वाले विभिन्न प्रकार के विलुप्त जीवों के बीच जीवाश्म कार्डियोडिक्टियन श्रृंखला की खोज की गई थी। इस फोटो में जानवर का सिर दायीं तरफ है। क्रेडिट: निकोलस स्ट्रॉसफ़ेल्ड / एरिज़ोना विश्वविद्यालय

उन्नीसवीं सदी से चली आ रही एक बहस

जीवाश्मों दिल यह एक जानवर को एक खंडित ट्रंक के साथ प्रकट करता है जिसमें तंत्रिका संरचनाओं की लगातार व्यवस्था होती है जिसे गैन्ग्लिया के रूप में जाना जाता है। यह उसके सिर और मस्तिष्क के बिल्कुल विपरीत है, दोनों में विभाजन का कोई सबूत नहीं है।

“यह शरीर रचना पूरी तरह से अप्रत्याशित थी क्योंकि आधुनिक आर्थ्रोपोड्स के सिर और दिमाग, और उनके कुछ जीवाश्म पूर्वजों को सौ से अधिक वर्षों तक खंडित माना जाता था,” स्ट्रॉसफेल्ड ने कहा।

लेखकों के अनुसार, यह खोज जानवरों के साम्राज्य में दुनिया के सबसे अधिक प्रजाति-समृद्ध समूह, आर्थ्रोपोड्स में सेफलोथोरैक्स की उत्पत्ति और गठन के बारे में एक लंबी और गर्म बहस को हल करती है। आर्थ्रोपोड में कीड़े, क्रस्टेशियंस, मकड़ियों और अन्य मकड़ियों के साथ-साथ मिलीपेड और सेंटीपीड जैसे कुछ अन्य वंश भी शामिल हैं।

हीथ ने कहा, “1880 के दशक के बाद से, जीवविज्ञानियों ने आर्थ्रोपोड्स के विशिष्ट रूप से ट्रंक की विशिष्ट रूप से खंडित उपस्थिति को नोट किया है, जो कि मुख्य रूप से सिर पर है।” “इस तरह क्षेत्र इस धारणा पर आया कि सिर खंडित धड़ का पूर्वकाल विस्तार है।”

“परंतु दिल यह दर्शाता है कि शुरुआती सिर खंडित नहीं था, और न ही इसका मस्तिष्क था, जो इंगित करता है कि मस्तिष्क और ट्रंक तंत्रिका तंत्र अलग-अलग विकसित होने की संभावना है,” स्ट्रॉसफेल्ड ने कहा।

कार्डियोडिक्शन श्रृंखला का जीवाश्म प्रमुख (सामने दाएं)। बैंगनी जमा जीवाश्म मस्तिष्क संरचनाओं का संकेत देते हैं। क्रेडिट: निकोलस स्ट्रॉसफेल्ड

दिमाग ossify नहीं है

दिल यह झेंगजियांग फौना का हिस्सा था, जो युन्नान प्रांत में एक प्रसिद्ध जीवाश्म जमा है, जिसे जीवाश्म विज्ञानी जियानगुआंग हू ने खोजा था। लोबोटॉमी के कोमल, नाजुक शरीर को जीवाश्म रिकॉर्ड में अच्छी तरह से संरक्षित किया गया है, लेकिन अन्यथा दिल उनके सिर और मस्तिष्क के लिए किसी की जांच नहीं की गई है, शायद इसलिए कि लोब्यूल आमतौर पर छोटे होते हैं। भागों को हाइलाइट करें दिल वे त्रिकोणीय, काठी के आकार की संरचनाओं की एक श्रृंखला थे जो प्रत्येक खंड को परिभाषित करते थे और पैरों के जोड़े के लिए लगाव बिंदु के रूप में कार्य करते थे। वे पुराने चट्टानों में पाए जाते हैं जो कैम्ब्रियन काल के आगमन के समय के हैं।

“यह हमें बताता है कि बख़्तरबंद लोबोपोड शायद सबसे पुराने आर्थ्रोपोड थे,” स्ट्रैसफेल्ड ने कहा, समुद्री आर्थ्रोपोड्स के एक प्रतिष्ठित और विविध समूह, जो लगभग 250 मिलियन वर्ष पहले विलुप्त हो गए थे, यहां तक ​​​​कि ट्रिलोबाइट्स से भी पहले।

हीथ ने कहा, “हाल ही में, आम समझ यह थी कि दिमाग जीवाश्म नहीं होता है।” “तो आप एक संरक्षित मस्तिष्क के साथ एक जीवाश्म खोजने की उम्मीद नहीं करेंगे। और दूसरी बात, यह जानवर इतना छोटा है कि आप मस्तिष्क खोजने की उम्मीद में इसे देखने की हिम्मत भी नहीं करेंगे।”

हालांकि, पिछले 10 वर्षों में काम, जिनमें से अधिकांश स्ट्रॉसफेल्ड ने किया है, ने विभिन्न प्रकार के जीवाश्म आर्थ्रोपोड्स में संरक्षित मस्तिष्क के कई मामलों की पहचान की है।

दिमाग बनाने के लिए कॉमन जेनेटिक फ्लोर प्लान

अपने नए अध्ययन में, लेखकों ने न केवल मस्तिष्क की पहचान की दिल लेकिन हमने इसकी तुलना मकड़ियों और कनखजूरों सहित ज्ञात जीवाश्मों और जीवित सन्धिपादों से भी की। उनके जीवित वंशजों में जीन अभिव्यक्ति पैटर्न के विश्लेषण के साथ जीवाश्म लोबोपोड्स के विस्तृत शारीरिक अध्ययन के संयोजन से, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि मस्तिष्क संगठन के लिए एक सामान्य खाका कैम्ब्रियन काल से आज तक संरक्षित था।

हीथ ने कहा, “जीवित प्रजातियों में ज्ञात जीन अभिव्यक्ति पैटर्न की तुलना करके, हमने सभी दिमागों के लिए एक सामान्य हस्ताक्षर की पहचान की और वे कैसे बनते हैं।”

में दिलतीन सेरेब्रल डोमेन सिर उपांगों की एक अलग जोड़ी और पूर्वकाल पाचन तंत्र के तीन खंडों में से एक के साथ जुड़े हुए हैं।

हीथ ने कहा, “हमने महसूस किया कि मस्तिष्क के प्रत्येक क्षेत्र और इसकी संबंधित विशेषताएं एक ही संयोजन जीन द्वारा निर्धारित की जाती हैं, भले ही हमने किसी भी प्रजाति को देखा हो।” “यह मस्तिष्क बनाने के लिए एक सामान्य अनुवांशिक मंजिल योजना का सुझाव देता है।”

कशेरुक मस्तिष्क के विकास के लिए सबक

हिर्थ और स्ट्रॉसफेल्ड का कहना है कि उनके अध्ययन में वर्णित सिद्धांत आर्थ्रोपोड्स के बाहर अन्य जीवों और उनके तत्काल रिश्तेदारों पर लागू हो सकते हैं। इसका महत्वपूर्ण प्रभाव है, उन्होंने कहा, कशेरुकियों के साथ आर्थ्रोपोड्स के तंत्रिका तंत्र की तुलना करते समय, जो एक समान विशिष्ट वास्तुकला दिखाते हैं जिसमें अग्रमस्तिष्क और मध्यमस्तिष्क आनुवंशिक रूप से और रीढ़ की हड्डी से अलग होते हैं।

स्ट्रॉसफेल्ड ने कहा कि उनके निष्कर्ष ऐसे समय में एक संचार संदेश भी प्रदान करते हैं जब जलवायु परिवर्तन के प्रभाव में ग्रह नाटकीय रूप से बदल रहा है।

“ऐसे समय में जब प्रमुख भूगर्भीय और जलवायु संबंधी घटनाएं ग्रह को दोबारा आकार दे रही थीं, सामान्य समुद्री जानवर जैसे… दिल इसने दुनिया के जीवों के सबसे विविध समूह – यूरोथ्रोपोड्स को जन्म दिया – जो अंततः पृथ्वी पर हर नवजात आवास में फैल गए, लेकिन अब अल्पकालिक प्रजातियों से खतरा है। “

संदर्भ: “लोबोपोडियन लोअर कैम्ब्रियन दिल निकोलस जे। स्ट्रॉसफेल्ड, जियांगवांग हू, मार्सेल ई। सायरे और फ्रैंक हर्थ, 24 नवंबर, 2022, यहां उपलब्ध है। विज्ञान.
डीओआई: 10.1126/science.abn6264

पेपर को कुनमिंग, चीन में युन्नान विश्वविद्यालय में पेलियोन्टोलॉजी की युन्नान कुंजी प्रयोगशाला में जियानगुआंग होउ और मार्सेल सेयर द्वारा सह-लेखक बनाया गया था, जिनकी लुंड, स्वीडन में लुंड विश्वविद्यालय में और मैक्वेरी विश्वविद्यालय में जैविक विज्ञान विभाग में नियुक्तियां हैं। सिडनी।

इस काम को नेशनल साइंस फाउंडेशन, यूनिवर्सिटी ऑफ एरिजोना रीजेंट्स फंड और यूके बायोटेक्नोलॉजी एंड बायोलॉजिकल साइंसेज रिसर्च काउंसिल द्वारा वित्त पोषित किया गया था।