Noda gelap yang ditemukan dalam fosil-fosil makhluk mirip serangga berusia 500 juta tahun mungkin terpelihara dengan indah, jaringan otak simetris. Temuan fosil dapat membantu meletakkan kontroversi ilmiah yang memanas untuk beristirahat - pertanyaan apakah otak dapat menjadi fosil.
Para ilmuwan menemukan tanda bercak ini dalam fosil arthropoda Alalcomenaeus, seekor binatang yang berbagi filum dengan serangga, laba-laba, dan krustasea modern. Hewan-hewan hidup selama periode Kambria, yang terjadi antara 543 juta dan 490 juta tahun yang lalu, dan memakai kerangka luar yang tangguh yang memfosil dengan baik. Tetapi jaringan lunak otak dan saraf makhluk itu sering membusuk dan karenanya menghilang dari catatan fosil.
Sekarang, sebuah studi baru, yang diterbitkan 11 Desember dalam jurnal Proceedings of Royal Society B, menggambarkan bukan hanya satu tapi dua Alalcomenaeus fosil lengkap dengan otak dan segala perlengkapannya.
"Apa yang kita hadapi dalam catatan fosil adalah keadaan luar biasa. Ini tidak umum - ini super, super langka," kata rekan penulis Javier Ortega-Hernández, paleobiolog invertebrata di Universitas Harvard dan kurator Harvard Museum of Comparative Ilmu hewan. Sebelumnya, ahli paleontologi hanya mengidentifikasi satu sama lain Alalcomenaeus Spesimen diduga memiliki jaringan saraf, tetapi temuan itu disambut dengan skeptis. Dengan dua spesimen lagi di tangan, para ilmuwan sekarang dapat yakin bahwa jaringan saraf sebenarnya bisa menjadi fosil dan ditemukan dalam fosil arthropoda Kambrium yang luar biasa, kata Ortega-Hernández.
Debat yang sudah berlangsung lama
Selain Ortega-Hernández dan timnya, hanya segelintir peneliti yang melaporkan menemukan jaringan saraf fosil di arthropoda periode Cambrian. Dalam sebuah makalah 2012, para ilmuwan menggambarkan bukti pertama dari otak arthropoda fosil, pada makhluk kecil yang disebut Fuxianhuia protensa. Meskipun diliput secara luas di media, laporan tersebut menarik banyak kritik.
"Mereka berkata, 'Sampah, banyak omong kosong,'" kata Nicholas Strausfeld, seorang profesor bupati di departemen ilmu saraf di University of Arizona dan rekan penulis studi 2012, serta beberapa orang lain pada fitur seperti otak di arthropoda. Beberapa ahli paleontologi berpendapat bahwa, berdasarkan pemahaman kami tentang bagaimana hewan membusuk, spesimen yang ternoda Strausfeld dan lainnya digali tidak mungkin mengandung jaringan saraf, kata Strausfeld. Beberapa orang berteori bahwa noda otak pasti karena kebetulan fosilisasi yang aneh atau fosil bakteri, yang dikenal sebagai biofilm.
Tapi sekarang, studi baru oleh Ortega-Hernández dan rekan-rekannya berfungsi sebagai "validasi yang sangat menyenangkan dari pekerjaan sebelumnya," kata Strausfeld kepada Live Science. "Dia menaruh banyak keberatan dari orang-orang."
Dalam penelitian mereka, Ortega-Hernández dan rekan penulisnya menemukan yang baru Alalcomenaeus fosil yang terkubur di Utah dalam wilayah depresi geologis yang dikenal sebagai American Great Basin. Para penulis mencatat noda simetris di sepanjang garis tengah makhluk yang menyerupai struktur sistem saraf yang ditemukan di beberapa arthropoda modern, termasuk kepiting tapal kuda, laba-laba dan kalajengking. "Sistem saraf dan usus saling bersilangan, yang benar-benar funky tetapi umum di arthropoda saat ini," kata Ortega-Hernandez kepada Live Science.
Noda juga mengandung kadar karbon yang dapat dideteksi, elemen kunci dalam jaringan saraf. Bintik-bintik gelap juga terhubung ke empat mata hewan itu, seperti yang diharapkan untuk jaringan sistem saraf. Setelah memeriksa semua kriteria ini, Ortega-Hernández mengatakan bahwa ia dapat dengan percaya diri melaporkan menemukan jaringan saraf fosil dalam spesimen yang baru ditemukan.
Tetapi untuk memeriksa ulang temuan mereka, penulis juga memeriksa yang kedua Alalcomenaeus fosil dari American Great Basin. Awalnya digali pada tahun 1990-an, spesimen memakai noda dan jejak karbon yang mirip dengan fosil yang baru ditemukan. Terlebih lagi, kedua fosil Great Basin cocok dengan deskripsi spesimen lain yang ditemukan Strausfeld di Cina. Ketiga fosil telah ditemukan terkubur dalam endapan yang sama, menunjukkan bahwa proses pelestarian yang unik memungkinkan semua materi otak mereka menjadi fosil, kata Ortega-Hernández.
Counterarguments
Meskipun Ortega-Hernández dan rekan-rekannya memeriksa dan memeriksa ulang pekerjaan mereka, para penulis "umumnya harus berhati-hati dalam mengklaim telah menemukan otak fosil yang asli," Jianni Liu, seorang profesor di Early Life Institute di Departemen Geologi di Universitas Northwest di Xi'an, Cina, mengatakan kepada Live Science melalui email. Liu berpendapat bahwa noda gumpalan yang terlihat pada fosil Kambria mungkin merupakan "efek acak dari proses pembusukan" daripada sisa-sisa materi otak.
Dalam sebuah studi 2018, Liu dan rekan-rekannya meneliti sekitar 800 spesimen fosil dan menemukan bahwa hampir 10% mengandung noda tinta di wilayah kepala. Para penulis meninjau studi sebelumnya tentang pembusukan hewan dan menemukan bahwa jaringan saraf cenderung membusuk dengan cepat, tetapi bakteri usus dapat bertahan dan "menghasilkan apa yang disebut biofilm ini sebagai pancaran yang mirip bagian dari sistem saraf," tulis Liu.
Beberapa ahli paleontologi, termasuk Strausfeld, menunjukkan bahwa Liu gagal memeriksa fosil yang dilaporkan mengandung jaringan otak, dan kurangnya bukti primer menandai "kekurangan utama" dalam penelitiannya. Terlebih lagi, spesimen yang diperiksa Liu mengandung noda asimetris daripada yang simetris, yang berarti mereka tidak akan ditafsirkan sebagai jaringan otak, kata Strausfeld.
Selain itu, studi pembusukan sering mengukur kerusakan jaringan dalam air, sedangkan fosil yang terkubur berinteraksi dengan banyak bahan kimia yang dibawa dalam endapan di sekitar mereka, kata Ortega-Hernández. Sebagai contoh, beberapa penelitian menunjukkan bahwa kombinasi tanah liat dan lompatan air memulai proses "penyamakan kimia" yang memperkuat jaringan lunak dalam tubuh, mirip dengan bagaimana bahan kimia tertentu dapat mengubah kulit sapi menjadi kulit, kata Ortega-Hernández.
Lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk mengklarifikasi peran sedimen dalam pelestarian fosil, tetapi sampai sekarang, banyak bukti menunjukkan bahwa artropoda tetap berada di bawah tekanan kuat yang semakin lama semakin kuat, kata Strausfeld. Otak dan syaraf-syaraf di dalam hewan itu rata dalam proses itu, dan karena jaringan syaraf mengandung banyak lemak, strukturnya mengusir air dan "memiliki beberapa perlawanan terhadap pembusukan," katanya.
Terlepas dari bukti yang mendukung mereka, Ortega-Hernández, Strausfeld dan rekan-rekan mereka mungkin perlu menggali lebih banyak bit otak arthropoda untuk meyakinkan penentang bahwa otak kuno dapat memfosilkan.
"Kami menghargai upaya penulis untuk membenarkan hasil mereka sebagai jaringan saraf asli, tetapi tetap skeptis sementara data hanya berasal dari dua fosil," kata Liu. "Data baru selalu diterima, tetapi seperti yang kami sebutkan sebelumnya, kami akan lebih yakin jika fitur anatomi muncul dalam bentuk yang konsisten di beberapa spesimen secara independen."
