早寒武纪时期的澄江虾化石。（图片来源：杨杰/中国云南大学） 一组在中国南方工作的研究人员最近出土了距今5.2亿年的类似蜈蚣生物的化石遗骸，其中心神经系统以惊人的细节保存下来，甚至细微到单个神经。澄江虾（Chengjiangocaris kunmingensis）是一种小型生物，长约2到4英寸，身体分节，有盔甲状外壳和心形头部护盾。作为现已灭绝的“抚仙湖虫类”（fuxianhuidae）群中的一员，它在寒武纪时期（约5亿年前，原始生物开始向多个方向进化，导致生物多样性大爆发的时期）用其80对腿在地球上行走。我们今天所知的大多数动物门类首次出现在寒武纪的化石记录中，这就是澄江虾如此重要的原因。由杨杰领导的一个古生物学家团队表示，研究其保存完好的中枢神经系统可以帮助他们更好地了解今天甲壳类动物和爬行昆虫的神经系统是如何进化的。他们将研究结果发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。
石化神经
通常，我们对已灭绝动物的了解仅限于它们的骨骼结构。这是因为软组织通常在化石化之前就会腐烂。然而，偶尔，如果死去的生物被迅速掩埋，并且条件恰到好处，惊人的特征就会被保存在石头中——比如今天节肢动物的远古祖先的中枢神经系统。这五件标本中的每一个都有一条腹神经索，这是无脊椎动物的脊髓版本。神经索是由神经细胞簇组成的链状结构，这些神经细胞簇被称为神经节，通过神经突的长臂连接起来。在化石形式中，腹神经索呈分节状，由一系列明暗相间的条带组成，略微突出于周围的岩石。每个暗条带都是一个神经节，它控制着一对腿。神经节含有神经细胞体，富含称为脂质的脂肪物质，这些物质留下了暗色的有机碳薄膜。
澄江虾腹神经索的放大图。(图片来源：Yu Liu/德国慕尼黑大学) “由于它们主要由脂肪物质组成，神经组织富含化学活性成分，这些成分在死亡后通过与周围沉积物和水的相互作用，容易迅速石化。”合著者Javier Ortega-Hernández解释说。这些化学反应可能保存了连接神经突，它们构成了神经节之间的亮带。多亏了神经节中的脂质，单个神经纤维的基部也在石头中存活了5亿年。这些微小、纤细的纤维——长度不足千分之一英寸，宽度约万分之一英寸——以规则的间隔从腹神经索分叉出来，每个神经节大约有12对，每个连接神经突有四到六对。
温柔之手
挖掘如此精密的结构是一项艰巨的工作，它始于野外，并持续到实验室。为了完整地揭示神经索，杨必须将化石置于立体显微镜下，然后用针小心地剥去包裹着微小神经结构的岩石基质。“起初我们直接在裂开的岩石表面发现了澄江虾，但其精细的神经结构只能看到一部分。”合著者张喜光说。然而，杨和他的同事们没有发现大脑。所有五件标本的身体在死后都散开了，所以它们的头部没有连接。这意味着研究人员拥有他们所发现的最古老、最详细的腹神经索，但他们没有完整的神经系统。他们缺少大脑以及通向触角和口器的神经。然而，在过去的几年里，世界各地的古生物学家在与澄江虾相关的几个物种的化石遗骸中发现了大脑的痕迹，它们以碳薄膜的形式保存下来。
古老的进化史
那些从神经节链分叉出来的微小成对神经是一种原始结构，在今天我们所知的节肢动物中早已不再流行。现代节肢动物已经进化出比澄江虾更复杂、更专门化的身体。在此过程中，它们放弃了旧系统，转而采用更高效的系统，拥有更少、更专门化的神经。“现存的节肢动物神经数量较少，但它们组织得更有序，能够以更规范的方式移动身体。”Ortega-Hernández说。这些标本正在帮助研究人员精确地揭示现代节肢动物与它们最近的亲戚：缓步动物（水熊虫）和有爪动物（也称为天鹅绒虫）之间的关系。与现代节肢动物不同，天鹅绒虫拥有与澄江虾相同的旧式神经布线。现代节肢动物可能在它们的谱系与有爪动物分道扬镳后的某个时候进化出了新的神经系统。缓步动物也独立地从平行排列的神经中脱离出来，但这发生在它们的谱系与节肢动物分离之后。
