查尔斯·达尔文在他的书中著名地讨论了地质记录的“缺陷”论物种起源。 他正确地指出，除非条件合适，否则生物体不可能以化石的形式保存下来，即使是有骨头和壳的生物体。
他还说“没有任何有机体能够被保存下来”。
然而，自从他的书出版以来，经过一个多世纪的化石搜寻，我们现在知道软体生物的保存确实是可能的吗？ 包括一些最脆弱的动物，例如海蜇。
但是动物真正精致的解剖结构（例如内脏）又如何呢？ 它们也能变成化石吗？
我们的研究发表在本周的地质学，表明即使是古代水生动物的复杂大脑节肢动物（有关节腿的无脊椎动物）可以被保存得非常详细。
3.1亿年前的发现鲎在美国，它的大脑完好无损，为最近的一系列化石发现增添了新的元素，这些化石发现了一些最古老的节肢动物，它们的大脑保存完好。中枢神经系统。
我们在研究中记录的鲎化石为了解这些脆弱的器官如何运作提供了新的线索。 通常容易快速衰减 ? 可以如此保真地保存下来。
（拉塞尔·比克内尔）
上图：(A) 来自美国伊利诺伊州 Mazon Creek 的鲎化石标本，其大脑完好无损。 (B) 大脑特写，如图 (A) 中的方框所示。 (C) Euproops danae 的重建，包括大脑的位置和解剖结构。
大脑冻结：如何使节肢动物大脑变成化石
我们对史前节肢动物大脑的大部分了解都来自两种主要类型的化石沉积：琥珀和伯吉斯页岩型化石。
琥珀色是一种树脂化石，会从树皮中渗出，可以捕获多种生物。 这被埋葬的个体通常以昆虫等节肢动物为代表？ 在原作中出名侏罗纪公园电影。
这些化石保存了令人难以置信的大量解剖细节，以及行为，主要是因为生物体被迅速困在树脂中后几乎没有发生腐烂。
（格雷格·埃奇科姆饰演）
上图：一只蜈蚣和一只邻近的蚂蚁悬浮在大约 2300 万年前的墨西哥琥珀中。
通过对这些琥珀化石使用先进的成像技术，古生物学家可以研究微小的节肢动物大脑微小尺度的 3D。 但是，那琥珀中最古老的节肢动物只能追溯到三叠纪时期（大约2.3亿年前）。
伯吉斯页岩型矿床年龄要大得多，为寒武纪（通常为 500 至 5.2 亿年）。 它们含有大量保存完好的海洋节肢动物。
这些化石非常重要，因为它们无疑代表了一些最古老的动物，因此可以告诉我们它们的起源和最早的进化历史。 他们的遗骸主要以碳膜的形式保存在泥岩中。
石化过程始于风暴引发的泥流，这些泥流席卷了脆弱的动物，并将它们埋在低氧条件下的海底。 随着时间的推移，泥土变成石头并被压缩，动物们就被困在岩石里。
许多伯吉斯页岩型节肢动物标本都保存了内脏，尤其是肠道。 但显示中枢神经系统部分的图片较少，例如视神经、腹神经索或大脑。
（哈维尔·奥尔特加-埃尔南德斯）
上图：来自中国的寒武纪节肢动物Chengjianocaris kunmingensis。 查看化石中保存的珠状腹神经索（A）及其重建中的中心位置（B）。
保存得令人难以置信
我们的新化石表明节肢动物大脑可以以完全不同的方式保存。 鲎的标本，达那真蠹，来自世界著名的马松溪矿床位于美国伊利诺伊州。 该矿床的化石保存在由称为菱铁矿的碳酸铁矿物制成的结核中。
马松溪的一些动物，例如奇异的《塔利怪物》，完全是软体的。 这表明必须有特殊条件来保存它们。
我们首次证明，马松溪动物不仅是由菱铁矿的快速形成所塑造的，菱铁矿埋葬了它们的整个身体，而且菱铁矿在它们分解之前迅速包裹了它们的内部软组织。
值得注意的是，大脑尤普罗普斯是由一种称为高岭石的白色粘土矿物复制的。 这种矿物铸件可能是在大脑腐烂很久之后，在大脑留下的空隙中形成的。 如果没有这种显眼的白色矿物质，我们可能永远无法发现大脑。
化石无需思考
解释古代节肢动物解剖学的挑战之一是缺乏可用于比较的现代近亲。 但对我们来说幸运的是，尤普罗普斯可以与四种现存的鲎进行比较。
即使对于未经训练的人来说，将该化石的神经系统与现代鲎的神经系统（下图）进行比较也毫无疑问地表明，尽管它们相隔 3.1 亿年，但在这两个物种中都发现了相同的结构。
（[AC] 拉塞尔·比克内尔，[D] 史蒂芬·哈茨施）
上图：（A）Euproops danae 大脑的化石和（B 和 C）解说图，以及（D）现代鲎幼年鲎（Limulus polyphemus）的大脑。
化石和活体神经系统在眼睛和附肢的神经排列上是匹配的，并且显示出相同的中央开口供食道通过。
发现这些特殊的标本让古生物学家能够难得一睹遥远的过去，增强我们对早已灭绝的动物的生物学和进化的理解。 看来查尔斯·达尔文根本不必对化石记录如此悲观。
约翰·帕特森，地球科学教授，新英格兰大学;格雷格·埃奇科姆, 优秀研究员,自然历史博物馆;哈维尔·奥尔特加-埃尔南德斯， 助理教授，哈佛大学肯尼迪学院;罗伯特·盖恩斯，地质学教授，学术事务副院长兼学院院长，波莫纳学院， 和拉塞尔·迪恩·克里斯托弗·比克内尔, 古生物学博士后研究员,新英格兰大学。
