IT之家 6 月 24 日消息，6 月 6 日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（簡(jiǎn)稱：南古所）發(fā)布消息，該所早期生命研究團(tuán)隊(duì)與英國(guó)劍橋大學(xué)、美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)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(dòng)物化石，填補(bǔ)了海綿動(dòng)物早期演化的重要環(huán)節(jié)。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間 6 月 5 日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)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(hào)文章內(nèi)容如下：
海綿動(dòng)物常被認(rèn)為是最基礎(chǔ)和最原始的后生動(dòng)物，對(duì)地球早期海綿化石的尋找和研究能為我們探索動(dòng)物起源和早期演化模式提供關(guān)鍵的證據(jù)?，F(xiàn)代分子生物學(xué)研究和綜合分子鐘推測(cè)表明，海綿起源和分異時(shí)間應(yīng)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(jì)才大量出現(xiàn)，寒武紀(jì)之前的海綿化石記錄十分稀少且大多存在爭(zhēng)議。海綿化石記錄存在長(zhǎng)達(dá) 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(duì)于前寒武紀(jì)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(zhì)或鈣質(zhì)骨針，因此研究者假設(shè)海綿的共同祖先具有礦化骨針，而寒武紀(jì)之前的埃迪卡拉紀(jì)（距今約 6.35-5.39 億年）海綿化石的缺失可能是由于當(dāng)時(shí)的環(huán)境不利于骨針的保存；第二，海綿動(dòng)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(dú)立演化出礦化骨針，因此前寒武紀(jì)的早期海綿動(dòng)物沒有骨針，保存潛力相對(duì)較小，也難以從化石記錄中識(shí)別出來。
近年來，袁訓(xùn)來團(tuán)隊(duì)對(duì)石板灘生物群進(jìn)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(dòng)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(bǔ)了海綿動(dòng)物早期演化的空缺，提供了早期海綿動(dòng)物的關(guān)鍵化石證據(jù)。該成果由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所、英國(guó)劍橋大學(xué)、美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家組成的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)共同完成。
螺旋網(wǎng)格海綿化石的發(fā)現(xiàn)，是研究團(tuán)隊(duì)對(duì)石板灘生物群進(jìn)行長(zhǎng)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(dòng)物遺跡化石和其他動(dòng)物的實(shí)體化石。如，最早的動(dòng)物足跡化石，發(fā)表在 2018 年的《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）雜志上；最早的具有運(yùn)動(dòng)能力的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)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(duì)稱的錐形身體、底部的盤狀固著結(jié)構(gòu)、可能的中央腔和推測(cè)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(xì)分為四個(gè)形態(tài)相同的次級(jí)方格，次級(jí)方格又可以進(jìn)一步被細(xì)分。這種特殊的方格結(jié)構(gòu)在一些典型的古生代六放海綿上也存在。它們形態(tài)和結(jié)構(gòu)非常類似，不同之處在于螺旋網(wǎng)格海綿的網(wǎng)格是有機(jī)質(zhì)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(rèn)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(dòng)物。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)這一解釋，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)包含各種現(xiàn)生動(dòng)物和化石動(dòng)物的形態(tài)數(shù)據(jù)矩陣，并進(jìn)行了嚴(yán)格的系統(tǒng)發(fā)育分析。結(jié)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(guān)系接近。
螺旋網(wǎng)格海綿化石的發(fā)現(xiàn)，表明前寒武紀(jì)確實(shí)存在非生物礦化的海綿動(dòng)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(lán)本去尋找前寒武紀(jì)海綿化石，因?yàn)樵缙诤＞d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(gè)以有機(jī)物構(gòu)建網(wǎng)狀骨架的階段，直到進(jìn)入寒武紀(jì)以后才獲得生物礦化能力，把礦物添加到已有的有機(jī)質(zhì)骨架之上，形成復(fù)合的礦化骨針組成的骨架。
前寒武紀(jì)-寒武紀(jì)界線前后的生物群落面貌曾被認(rèn)為是天差地別。埃迪卡拉紀(jì)是形態(tài)奇異且親緣關(guān)系未知的埃迪卡拉生物群（動(dòng)物）主宰的時(shí)代；而到了寒武紀(jì)，各個(gè)現(xiàn)生動(dòng)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(jì)生物群，也表明埃迪卡拉生物群也許和現(xiàn)生動(dòng)物之間有某種直接的演化關(guān)系。正如本論文在審稿過程中的一位專家評(píng)論道：螺旋網(wǎng)格海綿可能是理解動(dòng)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(jié)構(gòu)，而成為研究古埃及歷史的重要里程碑）。
本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)聯(lián)合資助。湖北省自然資源廳在項(xiàng)目執(zhí)行過程中給予了大力協(xié)助。
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所特別研究助理、英國(guó)劍橋大學(xué)博士后王霄鵬博士；通訊作者為中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所萬斌副研究員和袁訓(xùn)來研究員，以及美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)肖書海教授。
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