人的大脑真的是自然进化的吗（大脑是怎么进化的）

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一块319.<>亿年前的化石提供了已知最古老的脊椎动物脑组织保存的证据。该标本提供了对鳍鱼大脑进化的见解，鳍鱼是最多样化的现存脊椎动物群体。

我们在日常生活中可能遇到的现代动物形态的多样性只是数亿年进化的最新篇章。因此，化石对于重建活体动物定义特征进化的顺序和时间至关重要。然而，尽管骨头等矿化组织通常会化石，但大脑和肌肉等软组织通常不会留下任何痕迹。因此，我们对活体动物如何变成现在的样子的理解是不完整的。在《自然》杂志上写作，菲格罗亚等。报告在早期鳍鱼中发现的惊人大脑化石，提出的发现推翻了教科书关于脊椎动物大脑进化的叙述。

鳍鱼约占所有现存脊椎动物的一半，并涵盖了我们在日常生活中可能遇到的大多数被描述为鱼类的动物，例如鱼贩的金枪鱼和安康鱼。它们的大脑解剖结构和大脑形成的方式是这些动物最显着的特征之一。在脊椎动物中，包括我们的物种，称为大脑半球的大脑区域通常是由称为阴道的发育过程形成的。胚胎中称为神经管的结构的尖端凸起并向内折叠，形成两个大脑半球，包围着一个称为心室的空心空间。

然而，活的鳍鱼的大脑半球是由不同的过程形成的，称为外翻。在这种情况下，神经管折叠并向外延伸。外翻导致由狭窄的心室隔开的固体大脑半球，这种类型的大脑发育被认为是在鳍鱼首次出现时出现的.

这种进化情景是基于对现存物种的研究而建立的，但菲格罗亚及其同事对一种名为Coccocephalus wildi的灭绝物种的小型化石的检查现在颠覆了这一观点。这块以 3D 形式保存的头骨化石是在英格兰西北部石炭纪（估计有 319.<> 亿年）的岩石中发现的，大约一个世纪前首次被描述.

乍一看，球头鱼看起来像一种典型的早期鳍鱼。它有一个笨重的头骨，一个短的鼻子和大眼窝，以及其他工作6提供的证据与以下观点一致，即它是所有现存鳍鱼的早期分化远亲。当用X射线扫描和3D重建技术研究其内部解剖结构时，Figueroa等人。发现不仅大脑和颅神经的主要区域以惊人的细节化石，而且前脑是阴道的——这是以前在鳍鱼中未知的特征（图1b）。

这种古代脊椎动物的软组织化石是不寻常的，而这种化石是已知最古老的脊椎动物大脑化石。在这一发现之前，在鼠鱼的灭绝亲戚中描述了一个稍微年轻的3D化石大脑7，其他化石器官已被描述为称为板皮的化石鱼类8.

这一发现和球头菌在脊椎动物家谱中的位置对我们理解大脑进化具有至关重要的意义。事实上，Coccocephalus无疑是一种鳍鱼 - 但与现代鳍鱼的分支不同 - 意味着外翻的前脑不是鳍鱼的特化，而是比以前认为的要晚。此外，尽管小前脑被视为现代鳍鱼的一项创新，但现在看来，它们继承了硬骨鱼的这种祖先条件——硬骨鱼由所有鳍鱼及其姊妹群叶鳍鱼组成。此外，来自球头鱼分析的见解现在也给用于分类鳍鱼的其他神经特征的进化带来了不确定性。因此，这项研究清楚地表明化石如何通过揭示在活体动物中未观察到的解剖学特征的组合来改变我们对进化的理解。

大脑是一个脆弱的器官，通常在死后迅速腐烂。因此，古生物学家通常仅依靠脑腔的印记（称为内播）来推断化石神经解剖学9.然而，在许多情况下，我们无法确定内播在多大程度上准确反映了大脑解剖结构。

事实上，Coccocephalus表明，其他早期鳍鱼类的内播可能不像以前认为的那样与大脑解剖结构非常匹配。在腔棘鱼中也发现了大脑与其腔之间的差异10在软骨中7鱼类，因此早期的鳍鱼的前脑可能保留了可能是有颌脊椎动物的一般特征。然而，目前尚不清楚有多少化石可能导致球头脑的扭曲和萎缩。

事实上，我们对软组织在化石时如何保留如此显着的细节仍然知之甚少，对化石过程（taphonomy）的实验研究将有助于破译支撑这一过程的参数。11.尽管存在这些局限性，但Coccocephalus揭示了从早期鳍鱼类的内播中可以学到的神经解剖学的关键线索。

鳍鱼如何以及为什么获得前脑外翻仍然是一个悬而未决的问题。泥盆纪（约419.360亿至<>.<>亿年前）鳍鱼类体型小的进化被认为限制了大脑发育的空间4.这将有可能阻碍前脑阴道 - Coccocephalus的发现现在对这种情况提出了质疑。

然而，我们目前对鳍鱼前脑发育机制的了解很少，主要局限于斑马鱼的实验工作。这些是最常用的模式鱼，但它们在进化上与早期的鳍鱼相距甚远，因此应谨慎使用斑马鱼进行观察。关于其他鳍鱼类（如雀鳍和比奇尔）发育的比较和实验数据对于回答这个好奇的脑筋急转弯至关重要。