貴州始杯海綿

    在海底生活著數(shù)量巨大的海綿“家族”,它們是世界上結(jié)構(gòu)最簡單的多細(xì)胞動物。既沒有頭，也沒有尾，沒有軀干和四肢，更沒有神經(jīng)和器官。但它們“歷史悠久”,是整個動物界中最原始的類群。此前，古生物學(xué)界認(rèn)定其可靠的化石記錄最早大約出現(xiàn)在5.35億年前的寒武紀(jì)早期。近日，中科院南京地質(zhì)古生物所朱茂炎研究員課題組將這一時間向前推進了6000萬年，這也意味著所有動物的“共同祖先”出現(xiàn)應(yīng)遠(yuǎn)早于6億年前，遠(yuǎn)早于古生物學(xué)家的傳統(tǒng)推測。這一成果發(fā)表在今天的《美國科學(xué)院院報》上。

“甕安生物群”讓古生物學(xué)家“很困惑”

    “甕安生物群”產(chǎn)自貴州甕安縣磷礦地層內(nèi)，距今約6億年，其中的動物胚胎化石是迄今最古老的后生動物，為研究動物在寒武紀(jì)大爆發(fā)之前的起源和早起演化歷程提供了獨一無二的實證材料，因此自從1998年這些胚胎化石被發(fā)現(xiàn)以來，受到國內(nèi)外科學(xué)界的極大關(guān)注。雖然發(fā)現(xiàn)了大量動物胚胎化石，但卻一直缺乏可信的動物成體化石，所以不少學(xué)者對于甕安生物群中胚胎的動物屬性有所質(zhì)疑，認(rèn)為它們也有可能是硫細(xì)菌或者綠藻。

    “甕安生物群中究竟有沒有動物呢？這一直是古生物學(xué)家所困惑的科學(xué)問題。”該研究第一完成人殷宗軍博士告訴記者，而轉(zhuǎn)機，就在他們新發(fā)現(xiàn)的一塊不足3立方毫米的小化石里。

“米粒大”的化石卻是世界難題的“轉(zhuǎn)機”

    這塊化石是以磷酸鹽化的形式呈三維立體的狀態(tài)保存在白云質(zhì)磷礦巖中。殷宗軍博士說，這塊標(biāo)本十分微小，體積大約2-3立方毫米，就和一顆米粒差不多大小，被命名為“貴州始杯海綿”.為了不破壞標(biāo)本，同時又能觀察到標(biāo)本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，他們借助大型科學(xué)裝置歐洲同步輻射光源，使用了目前最先進的三維無損成像方法--相位襯度顯微斷層成像技術(shù)，重建了該化石標(biāo)本的三維結(jié)構(gòu)。

    重建的結(jié)果讓小組成員們欣喜：化石整體外觀呈纏繞的管狀，由三個獨立的腔室共用一個實體基座組成，每一個腔室都有一個向上的開口；生物體已經(jīng)發(fā)生了明顯的細(xì)胞分化，而且標(biāo)本表面的扁平細(xì)胞和現(xiàn)代海綿表面的扁平細(xì)胞無論是細(xì)胞形態(tài)還是細(xì)胞之間的黏聯(lián)方式都十分一致；化石表面不同區(qū)域覆蓋的細(xì)胞具有不同的形態(tài)和定向，細(xì)胞之間發(fā)育了數(shù)量眾多的小孔，這些小孔直通有開口的腔室，和腔室一起形成了簡單的水溝系統(tǒng)，為生物體提供了與外界進行物質(zhì)交換的通道；標(biāo)本的皮層之下沒有發(fā)現(xiàn)基膜，內(nèi)部也沒有發(fā)育骨針等礦化的骨骼。但是，在腔室內(nèi)壁上發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)代海綿的領(lǐng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。以上這些生物學(xué)特征表明它是一種與現(xiàn)代海綿動物非常相似的原始動物，固著在淺水區(qū)的海底通過簡單的水溝系統(tǒng)進行濾食生活。

為發(fā)現(xiàn)更古老的動物始祖化石提供了依據(jù)

    海綿是整個動物界中最原始的類群，它們沒有真正的組織和器官，只有細(xì)胞分化。雖然前人也曾報道過一些前寒武紀(jì)地層中疑似的海綿化石，但也都被逐一證明并不是海綿，不被學(xué)界認(rèn)可。

    而“貴州始杯海綿”,以其精美保存的細(xì)胞和完整的滿足水動力學(xué)需求的水溝系統(tǒng)，成為目前為止最古老的海綿化石，將海綿動物的化石記錄向寒武紀(jì)之前推進了6000萬年。

    “甕安生物群”中原始海綿的發(fā)現(xiàn)，預(yù)示著一些與這類海綿動物有共同祖先，但形體更復(fù)雜的真后生動物在“甕安生物群”中也應(yīng)該出現(xiàn)，而所有動物的共同祖先則遠(yuǎn)早于6億年前。這一理論上的推測，為在更古老的地層中發(fā)現(xiàn)動物始祖化石提供了依據(jù)，將指導(dǎo)科學(xué)家在溯源之旅中繼續(xù)前行。