Ученые регулярно обнаруживают останки древних существ, содержащие мышечные ткани и внутренние органы. Самые старые из таких находок насчитывают 350 миллионов лет. Однако долго не удавалось найти сохранившийся головной мозг.
Нервные ткани состоят преимущественно из воды, поэтому мозг живого существа не может сохраняться долгое время после смерти, кроме как в исключительных условиях. Тем более удивительна находка научной группы исследователей из Музеев естествознания Нью-Йорка и Парижа, обнаружившей два полушария и мозжечок в ранее найденных останках.
В процессе исследования одного из черепов в коллекции при помощи компьютерной томографии ученые обнаружили головной мозг размером 1,5 на 7 мм.
"Это более чем невероятно, — говорит куратор палеонтологического отдела музея Джон Мэйзи. — Современные технологии позволили найти останки, о существовании которых мы даже не подозревали".
Следующим этапом исследовательских работ стала рентгеноскопическая голотомография, произведенная при помощи главного европейского ускорителя частиц European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). Томография позволила ученым составить точный трехмерный образ найденного головного мозга и обнаружить на нем области, отвечающие за зрение, ориентацию в пространстве и память.
Возраст обнаруженного реликта составляет 300 млн лет, а принадлежал он иниоптеригиану (Sibyrhynchus denisoni) — древнему рыбообразному динозавру, являющемуся давним предком акул и скатов. Это ископаемое существо вело донный образ жизни в местах слияния пресных речных и соленых морских рек. Размер иниоптеригиана не превышал 50 см.
Известно, что эти существа обладали очень странной внешностью — массивный череп-таран, глубоко посаженные огромные глаза, острые мелкие зубы, покрытый шипами хвост, растущие из плавников и спины костяные иглы. Возможно, иниоптеригиан умел производить яд, которым парализовывал своих жертв.
Наиболее близкими потомками иниоптеригиана являются химерообразные рыбы — промежуточное звено эволюции между акулами и скатами. В Палеозойскую эру химеры составляли большую часть биомассы планеты и обитали повсеместно как в пресной, так и в соленой воде. Реконструкция показала, что мозг иниоптеригиана не отличается от мозга современных рыб-химер. Недалеко шагнула умственная эволюция и других хрящевых рыб — акул и скатов.
Дальнейшее изучение останков методами спектроскопии несколько разочаровало ученых. Оказалось, что мозг, как и следовало бы предположить, не сохранился, а обнаруженный объект является его точным слепком. В процессе формирования останков, вымываемые мозговые клетки заменились на твердокристаллический минерал — фосфат кальция, окружающие пустоты заполнились осадочными породами.
"После смерти данной особи её останки покрылись многочисленными бактериями, — описывает процесс кристаллизации участник исследовательской группы Алан Прадель. — Возможно, именно в процессе гниения началась лавинообразная фосфатизация останков".
Единственной частью мозга, которая не подверглась минерализации, стали лобные доли. Они оказались настолько малы, что были вымыты водой из останков.
Компьютерная томография особенно полезна при сильном окаменении останков. Так и исследуемый череп иниоптеригиана представлял собой монолитный кусок породы — обнаружить внутри него мозг какими-либо другими методами было бы просто невозможно.
Ученые изучили еще ряд черепов, относящихся к каменноугольному периоду, найденных в штатах Канзас и Оклахома. Однако нигде более останки головного мозга не были обнаружены. Тем не менее, исследователи полны оптимизма и настроены продолжать поиск.
"Не исключено, что хорошо сохранившиеся нервные ткани можно обнаружить во многих останках древних животных. Мы просто не находили их ранее", — говорит Джон Мэйзи.
Теперь ученые овладели новой технологией, позволяющей выявлять кристаллизованные мозги и нервные окончания в других окаменелостях. Перед палеонтологами открывается абсолютно новое поле для изучения — эволюция головного мозга живых существ.