IT之家 6 月 24 日消息，6 月 6 日，中國科學院南京地質古生物研究所（簡稱：南古所）發(fā)布消息，該所早期生命研究團隊與英國劍橋大學、美國弗吉尼亞理工大學的科學家合作，在湖北宜昌約 5.5 億年前的石板灘生物群中發(fā)現(xiàn)了一種冠群海綿動物化石，填補了海綿動物早期演化的重要環(huán)節(jié)。相關研究成果于北京時間 6 月 5 日發(fā)表在國際學術期刊《自然》(Nature) 雜志上。
IT之家附中科院南古所官方公眾微信號文章內(nèi)容如下：
海綿動物常被認為是最基礎和最原始的后生動物，對地球早期海綿化石的尋找和研究能為我們探索動物起源和早期演化模式提供關鍵的證據(jù)?，F(xiàn)代分子生物學研究和綜合分子鐘推測表明，海綿起源和分異時間應該在距今約 7 億年前。然而確切的海綿化石記錄直到距今約 5.39 億年開始的寒武紀才大量出現(xiàn)，寒武紀之前的海綿化石記錄十分稀少且大多存在爭議。海綿化石記錄存在長達 1.6 億年的空缺，這一段撲朔迷離的歷史被稱為海綿早期演化中“消失的歲月”。
對于前寒武紀海綿化石記錄缺失的解釋，主要有兩種假說：第一，由于大多數(shù)現(xiàn)生海綿具有硅質或鈣質骨針，因此研究者假設海綿的共同祖先具有礦化骨針，而寒武紀之前的埃迪卡拉紀（距今約 6.35-5.39 億年）海綿化石的缺失可能是由于當時的環(huán)境不利于骨針的保存；第二，海綿動物的共同祖先不具有礦化骨針，在分化出主要類群后，各類群才獨立演化出礦化骨針，因此前寒武紀的早期海綿動物沒有骨針，保存潛力相對較小，也難以從化石記錄中識別出來。
近年來，袁訓來團隊對石板灘生物群進行了大規(guī)模的化石挖掘，新發(fā)現(xiàn)了一類大型的海綿動物化石，命名為“螺旋網(wǎng)格海綿（Helicolocellus）”。螺旋網(wǎng)格海綿的發(fā)現(xiàn)彌補了海綿動物早期演化的空缺，提供了早期海綿動物的關鍵化石證據(jù)。該成果由中國科學院南京地質古生物研究所、英國劍橋大學、美國弗吉尼亞理工大學的科學家組成的國際合作團隊共同完成。
螺旋網(wǎng)格海綿化石的發(fā)現(xiàn)，是研究團隊對石板灘生物群進行長期的艱苦挖掘和系統(tǒng)研究的又一重要成果。石板灘生物群產(chǎn)出層段的薄層灰?guī)r中不僅保存有豐富多樣的埃迪卡拉型化石，也保存了大量的動物遺跡化石和其他動物的實體化石。如，最早的動物足跡化石，發(fā)表在 2018 年的《科學進展》（Science Advances）雜志上；最早的具有運動能力的兩側對稱動物 — 夷陵蟲，發(fā)表在 2019 年的《自然》（Nature）雜志上。
本次新發(fā)現(xiàn)的螺旋網(wǎng)格海綿，具有與六放海綿類似的形態(tài)特征：如輻射對稱的錐形身體、底部的盤狀固著結構、可能的中央腔和推測的出水孔。此外，螺旋網(wǎng)格海綿的表面由規(guī)則的方格組成，這些方格可以被細分為四個形態(tài)相同的次級方格，次級方格又可以進一步被細分。這種特殊的方格結構在一些典型的古生代六放海綿上也存在。它們形態(tài)和結構非常類似，不同之處在于螺旋網(wǎng)格海綿的網(wǎng)格是有機質組成，而在古生代海綿化石上則是由礦化骨針組成。
本研究認為，螺旋網(wǎng)格海綿化石可能代表了一種不具有礦化骨針的早期海綿動物。為了進一步檢驗這一解釋，研究團隊構建了一個包含各種現(xiàn)生動物和化石動物的形態(tài)數(shù)據(jù)矩陣，并進行了嚴格的系統(tǒng)發(fā)育分析。結果顯示，螺旋網(wǎng)格海綿化石屬于冠群海綿，并且與六放海綿親緣關系接近。
螺旋網(wǎng)格海綿化石的發(fā)現(xiàn)，表明前寒武紀確實存在非生物礦化的海綿動物。這一發(fā)現(xiàn)提示研究人員不能完全以現(xiàn)生海綿作為藍本去尋找前寒武紀海綿化石，因為早期海綿可能沒有生物礦化骨針，并且可能不具備現(xiàn)生海綿的所有特征。該發(fā)現(xiàn)也表明，在六放海綿早期演化歷程中，可能存在一個以有機物構建網(wǎng)狀骨架的階段，直到進入寒武紀以后才獲得生物礦化能力，把礦物添加到已有的有機質骨架之上，形成復合的礦化骨針組成的骨架。
前寒武紀-寒武紀界線前后的生物群落面貌曾被認為是天差地別。埃迪卡拉紀是形態(tài)奇異且親緣關系未知的埃迪卡拉生物群（動物）主宰的時代；而到了寒武紀，各個現(xiàn)生動物門類接踵而出，人們熟悉的現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)才得以建立。螺旋網(wǎng)格海綿的發(fā)現(xiàn)，連接了埃迪卡拉生物群和寒武紀生物群，也表明埃迪卡拉生物群也許和現(xiàn)生動物之間有某種直接的演化關系。正如本論文在審稿過程中的一位專家評論道：螺旋網(wǎng)格海綿可能是理解動物演化的“羅塞塔石碑”（古埃及托勒密王朝著名石碑，解讀出已經(jīng)失傳千余年的埃及象形文之意義與結構，而成為研究古埃及歷史的重要里程碑）。
本研究由國家自然科學基金委員會、國家重點研發(fā)計劃和美國國家科學基金會聯(lián)合資助。湖北省自然資源廳在項目執(zhí)行過程中給予了大力協(xié)助。
論文第一作者為中國科學院南京地質古生物研究所特別研究助理、英國劍橋大學博士后王霄鵬博士；通訊作者為中國科學院南京地質古生物研究所萬斌副研究員和袁訓來研究員，以及美國弗吉尼亞理工大學肖書海教授。
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