記者從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)南古所）獲悉，早期生命研究國際合作團隊在湖北宜昌距今約5.5億年前的石板灘生物群中發(fā)現了一種埃迪卡拉紀晚期的冠群海綿動(dòng)物，填補了海綿動(dòng)物早期演化的重要環(huán)節。該成果于2024年6月5日在線(xiàn)發(fā)表于英國《自然》（Nature）雜志。

海綿化石記錄存在1.6億年的空缺

海綿動(dòng)物常被認為是最基礎和最原始的后生動(dòng)物，對地球早期海綿化石的尋找和研究能為人們探索動(dòng)物起源和早期演化模式提供關(guān)鍵證據。現代分子生物學(xué)研究和綜合分子鐘推測表明，海綿起源和分異時(shí)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(kāi)始的寒武紀才大量出現，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(cháng)達1.6億年的空缺，這一段撲朔迷離的歷史被稱(chēng)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?zhuān)饕袃煞N假說(shuō)：第一，由于大多數現生海綿具有硅質(zhì)或鈣質(zhì)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6.35億-5.39億年）海綿化石的缺失可能是由于當時(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(lèi)群后，各類(lèi)群才獨立演化出礦化骨針，因此前寒武紀的早期海綿動(dòng)物沒(méi)有骨針，保存潛力相對較小，也難以從化石記錄中識別出來(lái)。

螺旋網(wǎng)格海綿的正模標本（NIGP-176531）。中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所供圖

早期海綿動(dòng)物可能沒(méi)有生物礦化骨針

近年來(lái)，南古所研究員袁訓來(lái)領(lǐng)導的國際研究團隊對石板灘生物群進(jìn)行了大規模的化石挖掘，新發(fā)現了一類(lèi)大型的海綿動(dòng)物化石，命名為“螺旋網(wǎng)格海綿”。螺旋網(wǎng)格海綿的發(fā)現彌補了海綿動(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。

石板灘生物群產(chǎn)出層段的薄層灰巖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。

此次新發(fā)現的螺旋網(wǎng)格海綿，具有與六放海綿類(lèi)似的形態(tài)特征：如輻射對稱(chēng)的錐形身體、底部的盤(pán)狀固著(zhù)結構、可能的中央腔和推測的出水孔。此外，螺旋網(wǎng)格海綿的表面由規則的方格組成，這些方格可以被細分為四個(gè)形態(tài)相同的次級方格，次級方格又可以進(jìn)一步被細分。

螺旋網(wǎng)格海綿生態(tài)復原圖。中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所供圖

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(lèi)似，不同之處在于螺旋網(wǎng)格海綿的網(wǎng)格是有機質(zhì)組成，而在古生代海綿化石上則是由礦化骨針組成。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(dòng)物。為了進(jìn)一步檢驗這一解釋?zhuān)芯繄F隊構建了一個(gè)包含各種現生動(dòng)物和化石動(dòng)物的形態(tài)數據矩陣，并進(jìn)行了嚴格的系統發(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(guān)系接近。

螺旋網(wǎng)格海綿化石的發(fā)現，表明前寒武紀確實(shí)存在非生物礦化的海綿動(dòng)物。這一發(fā)現提示研究人員不能完全以現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(méi)有生物礦化骨針，并且可能不具備現生海綿的所有特征。

前寒武紀-寒武紀界線(xiàn)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(guān)系未知的埃迪卡拉生物群主宰的時(shí)代；而到了寒武紀，各個(gè)現生動(dòng)物門(mén)類(lèi)接踵而出，人們熟悉的現代海洋生態(tài)系統才得以建立。

螺旋網(wǎng)格海綿的發(fā)現，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生動(dòng)物之間有某種直接的演化關(guān)系。

新京報記者 張璐

編輯 唐崢 校對 王心