Een nieuw geanalyseerd exemplaar is een vondst van ‘één op een miljoen’, zeggen onderzoekers
De hersenen (wit in het midden) van een uitgestorven degenkrab genaamd Euproops danae werd gefossiliseerd in een kleimineraal genaamd kaoliniet. De hele krab strekt zich slechts ongeveer 10 millimeter uit.
Paleontologen kunnen jarenlang zorgvuldig stenen splijten op zoek naar het perfecte fossiel. Maar met een 310 miljoen jaar oud degenkrabbrein deed de natuur het werk en brak het fossiel op de juiste manier om het centrale zenuwstelsel van de oude geleedpotige te onthullen.
Van alle zachte weefsels zijn hersenen notoir moeilijk te bewaren in welke vorm dan ook (SN: 31/10/16). Het puur toeval tegenkomen van zo’n gedetailleerd exemplaar was “een vondst van één op een miljoen, zo niet zeldzamer”, zegt evolutionair paleontoloog Russell Bicknell van de Universiteit van New England in Armidale, Australië.
De gefossiliseerde hersenen lijkt opmerkelijk veel op de hersenen van moderne degenkrabben en geeft aanwijzingen voor de evolutie van geleedpotigen, rapporteren Bicknell en collega’s op 26 juli in Geologie. En de eigenaardige manier van bewaren van de hersenen zou paleontologen kunnen wijzen op nieuwe plaatsen om moeilijk te vinden fossielen van zachte weefsels te zoeken.
Degenkrabben hebben een fossielenbestand van ongeveer 445 miljoen jaar. Maar een lang fossielenbestand hebben is één ding. Voor veel dieren, waaronder de krabben, zijn fossielen van hun zachte weefsels uiterst ongewoon omdat de weefsels de neiging hebben veel sneller af te breken dan verstarring kan optreden. Het vinden van de delicate vetstructuren die een brein vormen dat in gesteente is bewaard, is bijzonder zeldzaam. Er zijn tot nu toe slechts ongeveer 20 monsters van gefossiliseerd neuraal weefsel van geleedpotigen geïdentificeerd.
Het nieuw beschreven brein – onderdeel van een groter fossiel van de uitgestorven Euproops danae die Bicknell vond in het Yale Peabody Museum of Natural History – werd oorspronkelijk opgegraven uit de fossiele bedden van Mazon Creek, ongeveer een uur ten zuidwesten van Chicago. Die plek is een van de weinige bekende plekken ter wereld die de hersenstructuur had kunnen redden, zegt paleontoloog Victoria McCoy van de Universiteit van Wisconsin-Milwaukee.
“De fossilisatie bij Mazon Creek is echt, echt uitzonderlijk”, legt McCoy uit. “Het is interessant omdat de fossielen worden bewaard in concreties”, dit zijn bolvormige rotsen die zich vormen rond een centraal stuk materiaal, zoals een lang geleden overleden krab. De meeste concreties in andere fossielenlagen bevatten geen fossielen of fossielen die alleen maar botten en harde delen zijn, maar “Mazon Creek heeft echt goede conservering van zacht weefsel in deze concreties”, zegt ze.
Dat komt omdat de concreties daar gedeeltelijk zijn gemaakt van een ijzercarbonaatmineraal dat sideriet wordt genoemd en dat zich alleen vormt in zuurstofarme omgevingen. Die zuurstofarme instelling vertraagde vrijwel zeker het weefselverval, zeggen de wetenschappers, waardoor het tijd krijgt om te worden bewaard. In een zuurstofrijke omgeving had het verval in weken kunnen plaatsvinden en zouden de hersenen waarschijnlijk te snel zijn wegkwijnen.
Het eigenlijke conserveringsproces was een beproeving in meerdere stappen, zegt Bicknell. “Eerst moest natuurlijk de degenkrab sterven.” Toen de krab verviel, omringd door modder en niet veel zuurstof, bedekte dat sideriet het lichaam van de krab, waardoor het en zijn fragiele hersenstructuur behouden bleven. Nadat de hersenen waren gedegradeerd, werd de sideriet-“schimmel” opgevuld met een bleek, kleimineraal genaamd kaoliniet, waardoor een witte hersenstructuur ontstond die schril afsteekt op het anders gebruinde fossiel. Na verloop van tijd vormde zich een rotsbol rond het fossiel voordat het uiteindelijk op een toevallige manier openbrak.
Op basis van studies in vergelijkbare moderne omgevingen, zoals de moerassen van North Norfolk in Engeland, heeft het hele conserveringsproces waarschijnlijk minder dan 50 jaar geduurd, zegt McCoy. Dat is veel sneller dan sommige andere fossilisatieprocessen, die duizenden jaren of langer kunnen duren. “Neuraal weefsel degradeert vrij snel. We hebben geen reden om aan te nemen dat het stabiel zou zijn”, zegt ze. “Hoewel we niet helemaal begrijpen hoe concreties ontstaan, is al het bewijs tot nu toe dat het de concretie zelf is die de conserverende kracht is die ervoor zorgt dat dingen niet vergaan.”
De hoge conserveringskwaliteit in deze concreties van siderieten kan paleontologen in nieuwe richtingen wijzen voor het vinden van fossielen van zacht weefsel. Er zijn tot nu toe slechts verschillende omgevingen geïdentificeerd die in staat zijn om siderietconcreties in het gesteente te produceren, maar de locaties kunnen praktische doelen zijn voor toekomstige zoekopdrachten naar fossielen.
“Het belangrijkste hier is dat het fossiel puur bij toeval langs zijn hersenen is gespleten”, zegt Bicknell. De concretie werd in precies de juiste richting gekraakt om een bijna perfecte dwarsdoorsnede van de hersenstructuur te onthullen. “Als het niet zo was gebroken, hadden we dit niveau van informatie niet gehad. Het heeft uiteindelijk heel veel geluk gehad.”
Het bewaarde centrale zenuwstelsel geeft inzicht in het gedrag van de oude krab, zeggen de onderzoekers. Omdat het fossiele brein zo lijkt op het brein van moderne degenkrabben, zegt Bicknell, is het veilig om te zeggen dat de loop-, ademhalings- en zelfs voedingsgewoonten van het oude dier waarschijnlijk vergelijkbaar waren met die van degenkrabben tegenwoordig, inclusief het eten met hun benen. “Stel je voor dat je een hamburger eet met je ellebogen”, zegt Bicknell.
