Kijken in een kop van 300 miljoen jaar

Franse en Amerikaanse onderzoekers laten versteende zachte weefsels zien in een vissenfossiel dat van buiten op een kei lijkt. Nieuwe röntgentechnieken maken dat mogelijk.

Rotterdam, 3 maart. Een vissenbrein. Maar dan van 300 miljoen jaar oud. Dat heeft een team van Franse paleontologen, met collega’s uit New York, zichtbaar gemaakt met de nieuwste technieken. Ze beschrijven de vondst vandaag in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

De onderzoekers stelden de fossiele schedels van Iniopterygii – uitgestorven verre verwanten van haaien en roggen – bloot aan de energierijke röntgenstralen uit de Europese Synchrotron Radiation Facility (ESRF) bij het Franse Grenoble. Uit honderden opnames met die precies afgestelde röntgenbundel maakten zij een driedimensionaal beeld van wat ooit de zachte weefsels binnenin de schedels waren. Zo troffen zij, voor het eerst, de fossiele resten van oeroude vissenhersenen aan.

„Het bekijken van een fossiel vissenbrein is al heel lang een droom van paleontologen en evolutionair biologen”, zegt dr. Philippe Janvier, aan de telefoon vanuit zijn werkkamer bij het Muséum National de l’Histoire Naturelle in Parijs. Wat zij vooral graag willen zien is het brein van de eerste vissen die ooit aan land kropen, zegt Janvier verder. Zulke vissen spelen een sleutelrol in de evolutie van gewervelde dieren, en uiteindelijk de mens.

De Iniopterygii behoren niet tot die cruciale soorten. Maar de vondst toont wél aan dat de droom werkelijkheid kan worden, omdat het nu in principe mogelijk is om zulke oude hersenen te ‘zien’.

Twee jaar geleden bekeek Janvier samen met de promovendus uit zijn groep, Alan Pradel, de allereerste beelden van de fossielen. „Juist die week was er een groot congres in Parijs, waarop de beroemde evolutionair neurobioloog Glenn Northcutt uit Californië een lezing hield. Northcutt zei: ‘Ik zou mijn ziel willen verkopen om het brein te kunnen zien van de eerste vissen die aan land kropen.’ Nog bij de lunch kon ik hem onze resultaten laten zien: een brein, onmiskenbaar.”

Sindsdien is de techniek – ‘holotomografie’ – verfijnd en zijn de beelden scherper geworden. Ze laten hersenen zien die klein zijn ten opzichte van de schedel. Janvier: „Dat is bij vissen niet uitzonderlijk. Je ziet het ook bij de coelacanth, een oeroude soort.”

De weke en daardoor heel vergankelijke hersenen bleven bewaard doordat de omstandigheden gunstig waren, zegt Janvier. „De dode vis is in de modder gevallen en meteen daarna zijn bacteriën in de schedel doorgedrongen. Die hebben zich als een film op de hersenen vastgezet en zo een eerste vorm van bescherming geboden.” De kalkachtige stoffen die de bacteriën daarna uitscheidden, vormden een volgend beschermend laagje, legt hij uit. De theorie wordt ondersteund doordat in de hersendelen dichtbij het oppervlak calciumfosfaat is aangetoond.

De hersenen zijn compleet op één onderdeel na, zegt Janvier. De langgerekte en fijne voorhersenen, die waarschijnlijk zijn vergaan juist omdat ze zo fijn waren.

Met het blote oog is alleen de versteende schedel zichtbaar. „Wat we hebben gevonden is in zekere zin een ‘fantoombrein’”, zegt Janvier. Een virtuele afbeelding van een structuur die in de steen verborgen zit, bedoelt hij. „En ik heb me natuurlijk voorbereid op kritische collega’s die misschien zullen zeggen dat het een artefact is – iets wat toevallig lijkt op hersenen.”

Zelf is hij van het tegendeel overtuigd. „Het ziet eruit als hersenen, het zit op de plaats van hersenen en de structuur is zo mooi symmetrisch, zo delicaat en met oogzenuwen verbonden...” Dat kunnen alleen maar hersenen zíjn, bedoelt hij.