Paleontolodzy mogą spędzić lata na ostrożnym rozłupywaniu skał w poszukiwaniu idealnej skamieniałości. Ale dzięki 310-milionowemu mózgowi kraba podkowatego natura wykonała pracę, rozbijając skamieliny we właściwy sposób, aby odsłonić centralny układ nerwowy starożytnych stawonogów.
Ze wszystkich tkanek miękkich, mózgi są niezwykle trudne do zachowania w jakiejkolwiek formie. Natknięcie się na tak szczegółowy okaz zupełnie przypadkowo było „odkryciem jednym na milion, jeśli nie rzadszym”, mówi paleontolog ewolucyjny Russell Bicknell z University of New England w Armidale w Australii.
Skamieniały mózg jest niezwykle podobny do mózgów współczesnych krabów podkowców, dając wskazówki na temat ewolucji stawonogów, donoszą Bicknell i współpracownicy. A szczególny sposób zachowania mózgu może skierować paleontologów w nowe miejsca w poszukiwaniu trudnych do znalezienia skamieniałości tkanek miękkich.
Kraby podkowy mają zapis kopalny obejmujący około 445 milionów lat. Ale posiadanie długiego zapisu kopalnego to jedno. W przypadku wielu zwierząt, w tym krabów, skamieniałości ich tkanek miękkich są niezwykle rzadkie, ponieważ tkanki mają tendencję do degradacji znacznie szybciej niż może nastąpić fosylizacja. Szczególnie rzadkie jest znajdowanie delikatnych struktur tłuszczowych, które tworzą mózg zachowany w skale. Do tej pory zidentyfikowano tylko około 20 próbek skamieniałej tkanki nerwowej stawonogów.
Nowo opisany mózg – część większej skamieniałości wymarłej Euproops danae, którą Bicknell znalazł w Muzeum Historii Naturalnej Yale Peabody – został pierwotnie wykopany ze złóż skamieniałości Mazon Creek mniej więcej godzinę na południowy zachód od Chicago. To miejsce jest jednym z niewielu znanych miejsc na świecie, które mogły uratować strukturę mózgu, mówi paleontolog Victoria McCoy z University of Wisconsin-Milwaukee.
„Skamienianie w Mazon Creek jest naprawdę wyjątkowe”, wyjaśnia McCoy. „To interesujące, ponieważ skamieliny są zachowane w konkrecjach”, które są kulistymi skałami, które tworzą się wokół centralnej bryłki materiału, takiej jak od dawna martwy krab. Większość konkrecji w innych pokładach skamielin nie zawiera skamieniałości, które są tylko kośćmi i twardymi częściami, ale „Mazon Creek ma naprawdę dobrą ochronę tkanek miękkich w tych konkrecjach” – mówi.
Dzieje się tak, ponieważ konkrecje są częściowo zbudowane z minerału żelazowo-węglanowego zwanego syderytem, który tworzy się tylko w środowiskach o niskiej zawartości tlenu. To niskotlenowe ustawienie prawie na pewno spowolniło rozpad tkanki, twierdzą naukowcy, dając jej czas na zachowanie. W natlenionym środowisku rozkład mógł nastąpić w ciągu kilku tygodni, a mózg prawdopodobnie zmarnowałby się zbyt szybko.
Sam proces konserwacji był wieloetapową męką, mówi Bicknell. „Najpierw oczywiście krab podkowy musiał umrzeć”. Gdy krab gnił, otoczony błotem i niewielką ilością tlenu, syderyt pokrył ciało kraba, pozwalając mu i jego kruchej strukturze mózgu na zachowanie. Po degradacji mózgu „forma” syderytu została wypełniona bladym gliniastym minerałem zwanym kaolinitem, tworząc białą strukturę mózgu, która wyraźnie wyróżnia się na jasnobrązowej skamieniałości. Z biegiem czasu wokół skamieniałości utworzyła się kula skalna, po czym w przypadkowy sposób pękła.
Opierając się na badaniach w podobnych nowoczesnych środowiskach, takich jak bagna North Norfolk w Anglii, cały proces konserwacji zajął prawdopodobnie mniej niż 50 lat, mówi McCoy. To znacznie szybciej niż niektóre inne procesy fosylizacji, które mogą trwać tysiące lat lub dłużej. „Tkanka nerwowa degraduje się dość szybko.” – mówi. „Chociaż nie do końca rozumiemy, w jaki sposób powstają konkrecje, wszystkie dotychczasowe dowody są takie, że to sama konkrecja jest siłą utrzymującą, która chroni rzeczy przed rozkładem”.
Wysoka jakość zachowania tych konkrecji syderytowych może wskazywać paleontologom nowe kierunki poszukiwania skamieniałości tkanek miękkich. Do tej pory zidentyfikowano tylko kilka środowisk zdolnych do tworzenia konkrecji syderytu w zapisie skalnym, ale miejsca te mogą być praktycznymi celami przyszłych poszukiwań skamielin.
„Najważniejsze jest to, że całkowicie przypadkowo skamielina została rozszczepiona wzdłuż mózgu” – mówi Bicknell. Konkrecja została pęknięta we właściwej orientacji, aby odsłonić prawie idealny przekrój struktury mózgu. „Gdyby nie zepsuło się w ten sposób, nie mielibyśmy tego poziomu informacji. Ostatecznie stało się całkiem szczęśliwie”.
Zachowany centralny układ nerwowy daje wgląd w zachowanie starożytnych krabów, twierdzą naukowcy. Ponieważ skamieniały mózg jest tak podobny do mózgów współczesnych krabów podkowca, mówi Bicknell, można śmiało powiedzieć, że chodzenie, oddychanie, a nawet nawyki żywieniowe tego starożytnego zwierzęcia były prawdopodobnie podobne do dzisiejszych krabów podkowców, w tym jedzenia nogami. „Wyobraź sobie jedzenie hamburgera łokciami” — mówi Bicknell.
