Впервые обнаружен замороженный мозг динозавра. Впервые обнаружен замороженный мозг динозавра Был ли у динозавров второй мозг
Важнейшее палеонтологическое открытие внешне представляет собой непритязательный коричневый булыжник, подобранный палеонтологом-любителем Джейми Хискоком (Jamie Hiscocks) в юго-восточном английском графстве Сассекс. На дворе стоял 2004 год, и поверить в то, что этот кусок камня представляет собой окаменевший мозг динозавра, было практически невозможно.
Правда, что-то все же заставило Хискока не наподдать по непонятному камню ногой, а бережно упаковать его и впоследствии передать ученым. Возможно, на эту мысль охотника за ископаемыми натолкнули отпечатки лап и целые тропинки, протоптанные крупными динозаврами-орнитоподами типа игуанодона (Iguanodon) как раз в том слое, из которого происходил странный булыжник. Дальнейшие исследования показали, что возраст вмещающих пород составляет 133 млн лет и соответствует самому началу мелового периода.
Необычной находкой заинтересовались палеонтологи двух самых знаменитых британских университетов – Оксфордского и Кембриджского. Образец просвечивали рентгеном, сканировали в томографе и засовывали в электронный микроскоп. С каждым новым исследованием появлялось все больше доводов за то, что в руки ученых действительно попал слепок мозга динозавра, близкого к игуанодонам. В булыжнике угадывались мозговые оболочки, кровеносные сосуды и кажется, даже участки коры.
"Шансы на сохранение мозговой ткани невероятно малы, поэтому открытие этого образца является прямо-таки удивительным событием", – подчеркнул один из соавторов исследования, доктор Алекс Лю (Alex Liu) из Кембриджского университета.
Передние доли мозга и гипоталамус оказались развиты настолько хорошо, что дали основание заподозрить владельца мозга в умеренно сложном поведении, аналогичном современным крокодилам. Кстати, и общая структура мозга, и некоторые ее детали очень напоминали содержимое черепа крокодилов – в тех местах, где они не были похожи на птичьи мозги. Мощности ископаемого мозга явно должно было как раз хватить на теоретически предполагаемые для игуанодонов особенности поведения.
Между тем однозначно идентифицировать с систематической точки зрения организм, которому принадлежал этот слепок мозга, не удалось. В английских отложениях этого возраста известны два игуанодоноподобных ящера – Barilium dawsoni и Hypselospinus fittoni. Размеры образца указывают, что длина всего животного составляла 4-5 метров и, следовательно, оно может быть как Barilium (до восьми метров длиной), так и Hypselospinus (до шести метров).
Маринованные мозги
Особый вопрос – как смогли мягкие ткани погибшего сотню миллионов лет назад существа сохраниться до наших дней хотя бы в таком окаменевшем состоянии? Ведь о строении головного мозга динозавров ученым пока приходится судить главным образом по эндокранам – рельефам внутренней поверхности черепной коробки. При этом у динозавров, в отличие от, например, млекопитающих, мозг при жизни не прилегал с костям черепа плотно, и между ними оставались непонятной конфигурации зазоры.
Уникальные условия для окаменения мозга обеспечила окружающая среда. Игуанодон, очевидно, умер прямо на берегу небольшого болота, вода в котором имела кислую реакцию и была практически лишена кислорода. При падении голова ящера погрузилась достаточно глубоко в эти бескислородные слои, а затем труп засыпало осадком. В этих условиях содержимое мозга буквально промариновалось, избежав разрушения донными обитателями или гниения под действием бактерий. И благодаря этому получило необходимое время на то, чтобы заместиться несколькими минералами, в основном фосфатом кальция и микрокристаллическим карбонатом железа.
В заключении остается отметить, что наши знания о содержимом динозавровых черепов и структуре их эндокранных полостей имеют удивительно длинную историю. Первый хорошо сохранившийся череп был найден почти 150 лет назад на острове Уайт и описан как, вероятно, принадлежащий Iguanodon. В 1897 году, изучая этот образец, Чарльз Уильям Эндрюс (Charles William Andrews) предположил, что мозг динозавров не был тесно прижат к стенкам черепа.
Почти 60 лет спустя Джон Остром (John Ostrom) опубликовал исследование по анатомии гадрозавров Северной Америки, в котором обосновал общее мнение, что их мозги не были плотно упакованы внутри черепной коробкой. Перед этим другой известный палеонтолог, Альфред Ромер (Alfred Romer) отметил, что внутренние стенки черепов рептилий отражают форму мозга лишь на раннем этапе своего развития.
"Я всегда верил, что сделаю что-то особенное. Я обратил внимание на странную сохранность образца, и мысль о возможной находке сохранения мягких тканей прочно поселилась в моем мозгу, – вспоминает Джейми Хискок. – Когда ученые спросили, не слышал ли я когда-либо о клетках мозга динозавров, сохранившихся в палеонтологической летописи, я сразу понял, куда они клонят. И я был поражен".
Динозавры, хоть и давно вымершие, известны своими охотничьими способностями, но в меньшей степени - интеллектом. Отчасти это связано с тем, что у многих видов были относительно маленькие мозги. Их головы, защищенные плотными тканями, практически не оставляли места для серого вещества. Однако недавнее обнаружение первых окаменевших тканей мозга динозавра ставит под вопрос эту картину.
Окаменевший мозг был обнаружен на пляже возле Бексхилла в Сассексе, Англия. В нем сохранились ткани мозга крупного травоядного динозавра типа игуанодона, одного из первых идентифицированных видов динозавров. Найденное среди скал, которые сложились во время раннего мелового периода около 133 миллионов лет назад, ископаемое представляет собой эндокаст (мозговую полость), которая сформировалась по мере того, как слои осадочных пород постепенно засыпали череп.
Окаменелости эндокаста находили и раньше, но что необычно в этом образце, так это то, что минерализировался внешний миллиметр мозговых тканей. Следовательно, в окаменелости сохранились некоторые структуры исходных тканей. Изучив окаменелости с помощью сканирующего электронного микроскопа (этот мощный микроскоп позволяет визуализировать очень малые структуры), ученые смогли исследовать эти структуры в мельчайших подробностях.
В ходе исследования удалось обнаружить мозговые оболочки, жесткие коллагеновые наружные мембраны, защищающие мозг. Также крошечные кровеносные сосуды сохранились в виде трубок, проходящих по поверхности образца. Есть даже намеки на более глубокие ткани, которые могли образовать часть коры головного мозга, функциональной части мозга, содержащей нейроны.
Ученые полагают, что такой уровень сохранности был достигнут благодаря «маринованию» тканей мозга перед тем, как они минерализовались, возможно, после того, как динозавр умер в кислом водоеме с низким содержанием кислорода. Мягкие ткани сохранились, благодаря фосфатам и железным минералам, и сканы КТ (компьютерной томографии) показали, что ископаемые также содержат осадки, а также фрагменты листьев, веток и кости.
Все вместе эти наблюдения создают картину динозавра, умирающего в прилично заросшей, болотистой среде. Его голова, вероятно, были похоронена в осадке реки или озера, а недостаток кислорода позволил тканям мозга минерализоваться до того, как они полностью разложились.
Хотя в том, что у динозавров были мозги, нет ничего удивительно, поразительно, как они умудрились сохраниться на протяжении многих миллионов лет. Теперь, когда мы знаем, что мозг динозавра мог сохраниться таким образом, мы будем ждать новых открытий и находок других образцов, сохраненных аналогичным образом.
Динозавры с птичьим мозгом
Это образец может также раскрыть информацию о размере мозгов динозавров, который рассматривается некоторыми учеными как примерный индикатор их интеллекта. Мозги современных рептилий вроде крокодилов зачастую окружены плотными защитными тканями. Ранее ученые уже предполагали, что мозги динозавров могут быть похожи, и собственно ткани мозга занимают не больше половины объема черепной коробки.
Однако окаменевший мозг показал, что у игуанодона защитные мембраны были всего миллиметровой толщины. Следовательно, мозг динозавра должен был занимать большую часть черепной коробки, как у современных птиц. Это, в свою очередь, может означать, что у игуанодона был более высокий интеллект, чем предполагали раньше. Выходит, иметь «птичий мозг» не так уж и плохо. Впрочем, возможно, осадочные породы раздавили защитный слой, сделав его тоньше, чем он был на самом деле.
Динозавры и доисторические животные
Более столетия назад американский палеонтолог Отниел Марш, впервые исследовавший полный скелет гигантского динозавра, с изумлением констатировал: "Весьма небольшие размеры головы и мозга говорят о том, что пресмыкающееся было глупым и медлительным животным...". Это мнение настолько укоренилось, что даже в обиходе слово "динозавр" стало синонимом древности и тупости. Однако в отношении многих видов этих животных такая оценка несправедлива: достаточно вспомнить проворство и ловкость небольших хищных динозавров или общительность утконосых ящеров.
У хищного динозавра заурорнитоида мозг был довольно большим, почти таким же, как у млекопитающих или птиц. Выемки мозговых полостей черепа свидетельствуют о том, что участки мозга, отвечающие за зрение, обоняние или сложные виды движения, такие как балансирование, осязательные и хватательные функции, были достаточно хорошо выражены и достигали больших размеров.
Судя по форме мозговой полости черепа, хорошим зрением, слухом и обонянием отличались и утконосые динозавры. Именно эти чувства были особенно необходимы растительноядным ящерам, не имеющим панциря, чтобы своевременно распознавать врага.
Самый маленький мозг, по сравнению с размерами тела, был у панцирных и колючих динозавров. Стегозавр размером со слона имел мозг всего с грецкий орех! Неужели этого было достаточно? В бедренной области позвоночника находилась еще одна, более крупная полость для нервного центра. Может быть, это утолщение спинного мозга представляло собой второй мозг, как утверждают отдельные исследователи? Конечно же, нет. Это был лишь обычный центр управления нервными путями задней части тела и хвоста. У большинства позвоночных животных с длинными хвостами спинной мозг имеет в этом месте заметное утолщение. А у стегозавров хвост был не просто огромным, длиннее всего тела, но еще и выполнял жизненно важную функцию - служил орудием защиты. Чтобы при целенаправленном ударе можно было точно управлять всеми мускулами хвоста, нужна была достаточно развитая нервная система в начале хвоста.
Однако настоящим мозгом является лишь тот, что заключен в черепе. И, видимо, динозавру, безмятежно пасущемуся под защитой своих грозных шипов, такого мозга было вполне достаточно, ведь колючие динозавры просуществовали многие миллионы лет.
Есть одна гипотеза о наличии двух видов мозга у некоторых видов динозавров — это обычный головной мозг и так называемый «задний» мозг, расположенный в районе таза животного. Предположительно, двойной мозг мог быть у зауроподов и стегозавров. Самым ярким представителем этой особенности называют диплодока-гиганта, который был вооружен бронированными треугольными пластинами.
На самом деле, никто и никогда не видел ни живого динозавра, ни его мозга, то ли переднего, то ли заднего. В арсенале у палеонтологов только окаменевшие скелеты или же их части. Всё же, что навело на мысль о заднем мозге?
Всё просто. У вышеупомянутых видов динозавров есть интересная особенность строения, а именно — расширение спинного канала в области таза. Если бы эта полость была заполнена обыкновенной нервной тканью, то по обьему «задний» мозг превысил бы объём переднего в 15 — 20 раз. Вот тут-то и начинаются вопросы, на которые не смог ответить создатель этой теории американец — исследователь динозавров Гофониил Марш в 19 веке. Сегодня специалисты отвергают теорию Марша и утверждают, что в расширенном тазовом канале находилось не мозговое вещество, а гликогеновое тело, состоящее из нервных волокон. Но эти волокна несли в себе гликоген, т. е. большое содержание полисахаридов. Вывод такой — это никакой не мозг, а источник, который даёт нервной системе динозавра дополнительную энергию. Кстати, у птиц также есть гликогеновое тело, и, не удивительно, — ведь динозавры были их предками.
Существует ещё одна теория о втором мозге у древнего ящера, но в ней автор второй мозг помещает в живот особи. Вопрос — для чего? Ответ: животное — огромное, сигнал от мозга к хвосту идёт не так быстро, а спасаться надо. Рудиментарные руки — лапы уже не помогают в экстремальной ситуации, значит, животное приспосабливается и создаётся орган, позволяющий управлять хвостовой частью тела. Сделаем вывод — наличие в животе нейромедиаторов вполне могло быть в действительности.
Американский палеонтолог Освальд Марш более 100 лет назад впервые смог исследовать полный окаменелый скелет гигантского динозавра и констатировал с изумлением: » Очень маленькие размеры черепа и мозговых полостей говорят о том, что данный динозавр был очень глупым и медленным животным».
Такое мнение настолько укоренилось в умах простых обывателей, что даже в обиходе слово «динозавр» стало означать тупость и древность. Но на самом деле в отношении некоторых видов динозавров такая оценка не совсем справедлива: достаточно вспомнить, что некоторые хищные ящеры были очень ловкими и проворными, а утконосые динозавры умели договариваться друг с другом.
Хищный динозавр заурорнитоид (Saurornithoides) имел довольно большой мозг, почти такой же по размеру, как у современных птиц или мклких млекопитающих.
Выемки мозговых полостей черепа могут свидетельствовать о том, что участки мозга, которые отвечают за обоняние, зрение или сложные виды движений конечностей, такие как баланс головы и хвоста, хватательные и осязательные функции достигали больших размеров и были хорошо выражены.
Утконосые динозавры, судя по форме мозговых полостей черепов, обладали хорошим слухом, обанянием и зрением. Именно эти чувства особенно интенсивно использовались разтительноядными динозаврами, которые не имели защитного панциря, чтобы успеть своевременно учуять хищника.
У колючих и панцирных динозавров был самый маленький мозг по сравнению с объёмами их тел. Например, Стегозавр вырастал больше современного слона на целую тонну, а его мозг был размером всего с грецкий орех! Неужели этого объёма было достаточно, чтобы управлять такой массой? Как показали дальнейшие исследования, у стегозавра в бедренной области позвоночника находился еще один так называемый «мозговой центр» — об этом свидетельствует наличие крупной полости в костях.
Может быть, это утолщение спинного мозга функционировало как второй мозг, как говорят отдельные исследователи? Конечно же, нет. Этот обычный центр управлял нервными путями задней части хвоста и тела. Даже в современном животном мире большинство позвоночных животных с длинными хвостами имеют спинной мозг, который заметно утолщяется в этом месте. А у стегозавров хвост имел просто огромные размеры, он был длиннее его собственного тела, но выполнял еще одну жизненно важную функцию — служил оружием защиты.
Чтобы нервная система могла точно без промедлений управлять всеми мускулами хвоста при целенапрвленном и точном ударе, у основания хвоста нужна была достаточно развитая нервная система.
Однако настоящим мозгом можно считать лишь тот, который располагается в черепе. И видимо, динозаврам, которые безмятежно паслись под защитой своих грозных шипов, такого мозга было вполне достаточно, ведь с такими маленькими объёмами мозга колючие динозавры смогли выжить на протяжении десятков миллионов лет.
