揭开6亿年前寒武纪大爆发的秘密!贵州始杯海绵的故事

发布网友 发布时间：2023-08-05 03:25

我来回答

共1个回答

热心网友 时间：2024-11-26 07:34

在寒武纪早期地球为什么突然出现各种复杂的动物？是不是在前寒武纪时代就早已埋下了“根源”？前寒武纪的地层中究竟有没有留下这些复杂动物的祖先化石？如果有，它们到底是什么模样？迄今为止最古老海绵化石的出现，让我们距离寒武纪大爆发的秘密又近一步。

在距今6亿年的古代海洋里，生活着现代海绵生物的“祖先”。这是一种结构最简单的多细胞动物，它们没有组织和器官没有分化，没有头，没有尾，没有躯干和四肢，更没有神经。它们固定生活在浅水区的海底，用原始和简单的方式“捕食”，通过结构简单的水沟系统，滤取水中细小的有机质颗粒、细菌和微生物为食，以维持生命。

然而，这些古老海绵中的一个在生命消亡之后，经历了沧海桑田，被偶然“封存”在现在贵州省*县境内瓮福磷矿采区的磷矿地层内（埃迪卡拉纪陡山沱组上部）的*生物群中，化作石头的一部分。古老海绵保留着那原始的模样，它在无言地等待重见天日的那天，等着有人能帮它“找回”自己。

在1998年发现了地球上已知最早的动物胚胎之后，中国科学院南京地质古生物所的科学家们也一直在找寻动物成体化石。这个古老的海绵化石正是这些科学家期望找到的。为此，他们一直在瓮福磷矿采区做着艰苦的采集工作，回到实验室之后也不停下研究的脚步。

皇天不负有心人，中国科学院南京地质古生物研究所的朱茂炎研究团队采用新的技术手段，对*生物群进行了大量的标本研究，终于取得了激动人心的进展——他们在*生物群中发现了一枚距今6亿年的且保存完好的原始海绵动物化石，并把它命名为“贵州始杯海绵”。

此前，古生物学界认定可靠的海绵化石记录最早大约出现在5.35亿年前的寒武纪早期。“贵州始杯海绵”的发现将这一时间向前推进了6000万年，这也意味着所有动物的“共同祖先”出现应远早于6亿年前，远早于古生物学家的传统推测。这一成果发表在2015年3月的《美国科学院院报》上。

贵州始杯海绵化石最珍贵的是——它是一个“三维立体化石”。这枚化石是从数百公斤化石中偶然发现的，以磷酸盐化的形式保存在白云质磷块岩中，专家们只能先用化学溶蚀法将它们剥离出来。剥离出来之后发现这枚化石非常细小，只有米粒大小，最大直径只有1.3毫米。研究团队成员殷宗军博士指出，6亿年前的氧气含量极低，由于海洋中供氧不足，动物基本都是小不点。

但这枚海绵化石实在太小了，在不损害它的情况下，用什么方式观察它成了大问题。因为切片对化石有损害，研究团队只能把它放在最先进的大型科学装置同步辐射光源下观察，并且使用了目前最先进的三维无损成像方法，重建了该化石的三维结构图像，让人们可以360度观察它。

科学家们发现，这枚海绵化石有成千上万的细胞，每个细胞都保存得非常好，它们没有明显的细胞壁，像“乒乓球”那样叠合在一起。图像显示化石整体外观呈缠绕的管状，由3个独立的腔室共用一个实体基座组成，每一个腔室都有一个向上的开口。还能看到这个生物体已经发生了明显的细胞分化，而且表面的扁平细胞与现代海绵表面的扁平细胞无论是细胞形态还是细胞之间的联接方式都十分相似。

化石表面不同区域覆盖的细胞具有不同的形态和定向，细胞之间还发育了数量众多的小孔，这些小孔直通有开口的腔室。在腔室内壁上发现了类似现代海绵的领细胞结构。这些小孔和腔室一起形成了简单的水沟系统，为生物体提供了与外界进行物质交换的通道。以上这些生物学特征表明这个生物体是一种与现代海绵动物非常相似的原始动物。

海绵动物是整个动物界中最原始的类群，它们没有真正的组织和器官，只有细胞分化，因此在化石中识别海绵动物最理想的情况则是找到保存了细胞结构和完整水沟系统的标本。

“贵州始杯海绵”精美保存的细胞和完整的水沟系统，使得该标本成为目前为止最古老的海绵化石，其发现将海绵动物的化石记录向寒武纪之前推进了6000万年。

撰文／陈凯茵 供图／中国科学院南京地质古生物研究所