在漫⻓的演化进程中,海绵动物幸运地躲过了地球上5次物种⼤灭绝⽽存活⾄今。研究推测,海绵动物起源于约7亿年前,但距今约5.4亿年的寒武纪之前的海绵化⽯极为稀少,因此具有争议。海绵动物为什么会“消失”了约1.6亿年?
中国科学院南京地质古⽣物研究所研究员袁训来领导的⼀⽀早期⽣命研究国际合作团队,在湖北宜昌距今约5.5亿年前的⽯板滩⽣物群中,发现了⼀种埃迪卡拉纪晚期的冠群海绵动物,填补了海绵动物早期演化的重要环节。该成果6⽉5⽇在线发表于《⾃然》。
已有研究表明,海绵起源时间应该在距今约7亿年。
然⽽,现实研究发现,海绵化⽯记录在寒武纪才⼤量出现,存在⻓达约1.6亿年的空缺期,这⼀段扑朔迷离的历史被称为海绵早期演化研究中“消失的岁⽉”。为什么前寒武纪海绵化⽯记录缺失呢?
万斌结合过往研究解释说,第⼀,由于⼤多数现⽣海绵具有硅质或钙质⻣针,因此研究者假设海绵的共同祖先具有矿化⻣针,⽽寒武纪之前距今约6.35亿年⾄5.39亿年的埃迪卡拉纪海绵化⽯的缺失,可能是由于当时的环境不利于⻣针保存;第⼆,海绵动物的共同祖先不具有矿化⻣针,在分化出主要类群后,各类群才独⽴演化出矿化⻣针,因此前寒武纪的早期海绵动物没有⻣针,保存潜⼒相对较⼩,难以从化⽯记录中识别出来。
近年来,袁训来团队在⽯板滩⽣物群进⾏了⼤规模化⽯发掘,并在5年前发现了⼀类⼤型海绵动物化⽯。由于该化⽯表⾯具有多次分级的⽹格结构,标本下部的⽹格以螺旋排列的⽅式连接到底部的盘状固着结构,直⽴底栖在沉积物表⾯,因此被命名为“螺旋⽹格海绵(Helicolocellus)”。万斌介绍,新发现的螺旋⽹格海绵表⾯由规则的⽅格组成,这些⽅格可以被细分为4个形态相同的次级⽅格,次级⽅格⼜可以进⼀步细分。
螺旋⽹格海绵的这种特殊⽅格结构与古⽣代六放海绵动物的形态特征类似。⽽它们的不同之处在于,螺旋⽹格海绵的⽹格由有机质组成,⽽古⽣代海绵化⽯的⽹格则由矿化⻣针组成。
袁训来团队联合英国剑桥⼤学和美国弗吉尼亚理⼯⼤学研究⼈员组成的国际合作团队认为,螺旋⽹格海绵化⽯可能代表了⼀种不具有矿化⻣针的早期海绵动物。为了论证这⼀解释,研究团队构建了⼀个包含各种现⽣动物和古⽣代化⽯动物的形态数据矩阵,并进⾏了严格的系统发育分析。研究结果显示,螺旋⽹格海绵化⽯属于冠群海绵,并且与六放海绵亲缘关系接近。
“你永远都不知道,下⼀榔头会敲出什么样的新奇化⽯!
”这是袁训来经常挂在嘴边的⼀句话。化⽯是地球⽣命演化的实证,关键演化阶段的化⽯更是不可多得。这些化⽯需要古⽣物学家⼀榔头⼀榔头从⽯头⾥⾯敲出来。袁训来团队对⽯板滩⽣物群进⾏了⻓期的艰苦发掘,并发现薄层灰岩中不仅保存有丰富多样的埃迪卡拉型化⽯,还保存了⼤量的动物遗迹化⽯和其他动物的实体化⽯。
2018年,《科学进展》报道了团队发现的最早动物⾜迹化⽯;2019年,《⾃然》报道了团队发现的最早具有运动能⼒的两侧对称动物——夷陵⾍。螺旋⽹格海绵化⽯的发现是团队的⼜⼀重要成果。