“我以前从未见过这样的东西”——5.5亿年前的不寻常化石解决了古生物学悖论

具有 5.5 亿年历史的海洋海绵化石的开创性发现为海绵进化提供了新的见解，并指导了未来的化石研究。 重建埃迪卡拉海底螺旋龙的生活场所。 图片来源：袁训来

这项研究为动物的早期进化提供了新的见解。

弗吉尼亚理工大学肖书海领导的研究人员发现了一块 5.5 亿年前的海洋海绵化石，凸显了化石记录中 1.6 亿年的空白。 这块化石表明早期海绵缺乏矿物骨骼，为了解最古老动物之一的进化提供了新的见解，并影响了古生物学家寻找古代海绵的方式。

乍一看，简单的海绵并不像是一种神秘的生物。 没脑。 没有胆量。 7亿年前的历史没问题。 然而，令人信服的海绵化石只能追溯到大约5.4亿年前，在化石记录中留下了1.6亿年的空白。

6 月 5 日发表在期刊上的一篇论文 自然弗吉尼亚理工大学的地球生物学家肖书海和他的合作者报告了一块5.5亿年前的“失落的岁月”海洋海绵，并提出即使是更古老的海洋海绵也尚未进化出矿物骨骼，这为寻找失落的化石提供了新的标准。

海绵消失之谜围绕着一个悖论展开。 分子钟估计涉及测量随时间累积的基因突变数量，表明海绵一定是在大约 7 亿年前进化的。 然而，在如此古老的岩石中还没有发现令人信服的海绵化石。

多年来，这个谜团一直是动物学家和古生物学家争论的话题。

这一最新发现填补了最古老动物之一的进化谱系，解释了它们在古代岩石中的明显缺失，并将这些点与达尔文关于它们何时进化的问题联系起来。

肖的开创性发现

肖最近被任命为美国国家科学院院士，五年前第一次看到这块化石，当时一位合作者给他发了一张在中国长江沿岸挖掘的标本的照片。 “我以前从未见过这样的事情，”理学院的肖教授说。 “几乎立刻，我就意识到这是新的东西。”

肖和来自剑桥大学和南京地质古生物研究所的同事开始一一排除可能性：没有海鞘、没有海葵、没有珊瑚。 他们想知道，这会是一种难以捉摸的古代海绵吗？

弗吉尼亚理工大学的地球生物学家肖书海和他的同事报告了一块 5.5 亿年前的海洋海绵化石，填补了最古老动物之一进化谱系的空白。 弗吉尼亚理工大学 Spencer Coppage 摄。 图片来源：弗吉尼亚理工大学 Spencer Copage

在 2019 年发表的一项研究中， 肖和他的团队建议 早期的海绵没有留下化石，因为它们没有进化出产生坚硬的针状结构（称为骨针）的能力，而这种结构是当今海洋海绵的特征。

肖的团队成员通过化石记录追踪了海绵的进化。 当它们回到过去时，海绵的骨针的成分变得更加有机，矿化程度也越来越低。

“如果你推断的话，最早的生物可能是软体生物，拥有完全有机的骨骼，根本没有矿物质，”肖说。 “如果这是真的，那么它们只有在非常特殊的条件下才能在石化过程中幸存下来，在这种条件下，快速石化胜过分解。”

2019 年晚些时候，肖的国际研究小组发现了在这种条件下保存的海绵化石：一层薄薄的海洋碳酸盐岩，已知保存着大量的软体动物，包括一些微生物。 最古老的移动动物。

“这种类型的化石往往会在化石记录中消失，”肖说。 “这项新发现为了解早期动物发育成固体部分之前提供了一个窗口。”

新化石发现及其影响

新海绵化石的表面布满了一系列复杂的规则盒子，每个盒子又分为更小的、相同的盒子。

“这种特定的模式表明我们的海绵化石与特定物种关系最密切 分类 “它是由玻璃海绵制成的，”南京地质古生物研究所和剑桥大学的博士后研究员王小平说。

新海绵化石的另一个意想不到的方面是它的大小。 “在寻找早期海绵化石时，我预计它们会非常小，”剑桥大学的合作者亚历克斯·刘（Alex Liu）说。 “新化石长约15英寸，具有相对复杂的圆锥体结构，这挑战了我们对早期海绵外观的许多预期。”

虽然这块化石填补了一些缺失的年份，但它也为研究人员提供了如何寻找这些化石的重要指导——这有望扩大以后对早期动物进化的理解。

“这一发现表明，最早的海绵可能是海绵状的，但不是玻璃状的，”肖说。 “我们现在知道，在寻找早期海绵时，我们需要拓宽视野。”

参考文献：《埃迪卡拉晚期冠群的海绵动物群》作者：Xiaoping Wang，Alexander J. 刘志晨、吴成熙、刘亚荣、万斌、庞奇、周全明、袁顺来和肖书海，2024 年 6 月 5 日， 自然。
DOI：10.1038/s41586-024-07520-y