科學家在寒武紀時期一種蠕蟲狀生物的化石胚胎中發現了一些意想不到的東西：原始動物頭部中一個微小的甜甜圈狀大腦的遺骸。
這個大約有 5 億年曆史的化石是海洋物種 Markuelia hunanensis 的一個例子，它是陰莖蠕蟲（priapulids）和泥龍（Kinorhyncha）的遠古表親。迄今為止，科學家們尚未發現這種蠕蟲狀怪物的成年形態化石，但研究人員已經發現了數百個原始胚胎，這些胚胎捕捉到了動物早期發育的不同階段。這些胚胎每個的直徑只有大約半毫米（0.02 英寸）。
英國布里斯托大學古生物學教授 Philip Donoghue 告訴 Live Science：“關於 Markuelia ，有趣的是，它看起來像一個迷你成年個體——實際上它看起來像一個微型陰莖蠕蟲，” 這讓科學家們瞭解了成熟的 M. hunanensis 可能是什麼樣子。
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Donoghue 和他的合作者董西平（北京大學地球與空間科學學院教授）多年來檢查了許多這些胚胎，但這是他們第一次發現其中一個內部儲存著 大腦 組織。他們在 10 月 4 日的英國皇家學會開放科學期刊（在新標籤頁中開啟）上報告了他們的發現。
從歷史上看，科學家發現化石化大腦組織的報告 一直備受爭議，因為人們曾經認為神經組織無法化石化，《Live Science》此前曾報道。然而，亞利桑那大學圖森分校神經科學系的校董教授 Nicholas Strausfeld（未參與這項研究）表示，在這種情況下，證據看起來令人信服。
Strausfeld 告訴 Live Science 說：“在我看來，這似乎無可避免地是一種不是 肌肉 的組織——而且也不是腸道，那麼它會是什麼呢？”“我會說它們是神經元，” 他說，具體來說，是圍繞曾經是動物腸道的環狀排列的腦細胞。
這種非凡的胚胎是從中國湖南省西部的一個名為王村生物群（Wangcun Lagerstätte）的化石礦床中採集的。在那裡，這個微小的化石被包裹在一大塊石灰岩中。回到他們在北京大學的實驗室後，董和他的同事們用酸小心地溶解了這塊石灰岩，然後在殘留物中手動篩選微化石。
Donoghue 在談到董多年來為尋找這些胚胎所做的努力時說：“你可以想象，這些胚胎中的每一個可能只有幾分之一克重，但他實際上溶解了數噸、公噸的岩石。” 他說，“這已經超出了‘大海撈針’的範疇。”
一旦從石灰岩中釋放出來，這些胚胎就被運往瑞士 Villigen 的保羅謝勒研究所（Paul Scherrer Institute），該研究所擁有一臺直徑約 1,300 英尺（400 米）的粒子加速器。Donoghue 說，該機器透過以接近光速的速度發射電子來產生可用於各種實驗的輻射。在這種情況下，該團隊使用了加速器產生的高功率 X 射線，拍攝了他們微小的 M. hunanensis 胚胎的快照。
Donoghue 說：“樣本在光束內旋轉 180 度，並在旋轉過程中拍攝 1,501 張 X 射線照片。” 然後，這些單獨的 X 射線可以組裝成詳細的 3D 模型，使團隊無需物理粉碎即可窺視每個胚胎的內部。
Donoghue 在談到 X 射線照射的胚胎時說：“通常，我們無法獲得生物體原始解剖結構的儲存；我們只能得到角質層，” 這指的是動物堅硬的外殼。此外，科學家們經常看到細細的礦化線在每個胚胎的內部交叉影線；這些線被認為是動物在化石化之前在其表面生長的微生物的證據。
與該團隊通常觀察到的情況相比，含有神經組織痕跡的胚胎看起來截然不同。那個胚胎的頭部有一個清晰、有組織的結構，團隊將其解釋為動物的環狀大腦。更重要的是，化石的尾部帶有另一個獨特的結構，團隊認為那是肌肉的殘餘物。
Donoghue 說：“在這個標本中，在頭部和尾部，我們都發現了這種完全不同、結構化、有組織的礦化結構，這與我們在任何其他標本中看到的都非常不同。” “這就是為什麼我們將其解釋為原始生物體固有的生物結構，然後我們的工作就是弄清楚它到底是什麼。”
Strausfeld 告訴 Live Science，基於已知的 M. hunanensis 與陰莖蠕蟲和泥龍等動物的關係，科學家們可以合理地預期它的大腦是環狀的，因此作者對化石的解釋是合理的。研究作者在報告中指出，“撇開[大腦]化石化的不可能，如果它表現出不同的形態，那將令人驚訝。”
作者補充說，值得注意的是，這是首次在所謂的奧爾斯騰型（Orsten-style）化石中發現化石化的神經組織。此類化石通常小於 0.08 英寸（2 毫米）長，被發現鎖定在石灰岩結核中，並透過礦化過程儲存下來，動物組織被磷酸鈣取代。這個過程產生了一個微小但高度精細的 3D 化石，它通常只儲存動物的角質層，而不是其內臟器官。
Donoghue 說：“我們論文中最有趣的地方或許在於它告訴我們未來發現的潛力。” “沒有人預料到你可以在磷酸鈣中儲存大腦或神經組織，也許這只是一個回到博物館抽屜裡尋找它的問題。”
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