在地球生命演化的長(zhǎng)卷中，奧陶紀(jì)生物大輻射事件標(biāo)志著海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。層孔海綿作為這場(chǎng)“變革”的核心參與者，其突然崛起始終是古生物學(xué)界的未解之謎——這類造礁生物如何在全球海域同步出現(xiàn)？它們的礦化能力從何而來(lái)？這些問題因早期化石證據(jù)的缺失長(zhǎng)期懸置。

日前，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所等，在宜昌遠(yuǎn)安發(fā)現(xiàn)迄今最古老的層孔海綿化石（距今4.8億年前），命名為嫘（léi）祖冠毛層孔海綿（Lophiostroma leizunia sp. nov. Jeon），為這些謎題提供了答案。

▲華南早奧陶紀(jì)層孔海綿動(dòng)物礁及相關(guān)生物復(fù)原圖。棕色：層孔海綿 Lophiostroma leizunia；橙色：石松海綿；淺綠色：瓶筐石；苔綠色：鈣微生物；棘皮動(dòng)物（海百合）。原始藝術(shù)作品由E. Manzanero Criado創(chuàng)作，并經(jīng)其授權(quán)發(fā)表

01

新發(fā)現(xiàn)的層孔海綿化石

層孔海綿，曾被稱為層孔蟲，是奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)（古生代）標(biāo)志性的淺海造礁動(dòng)物之一，在地理分布和造礁作用方面類似中生代之后的石珊瑚。在北美大陸，由層孔海綿形成的生物礁是非常重要的油氣儲(chǔ)層。

本次發(fā)現(xiàn)的層孔海綿，在野外觀察時(shí)呈黑色。大多數(shù)個(gè)體的長(zhǎng)度限于一到兩個(gè)手指節(jié)。形狀多樣，有薄層狀、圓頂狀、球狀、柱狀、指狀等。

▲嫘祖冠毛層孔海綿構(gòu)造，縱切面（A-D, F, G）和橫切面（H-I）特征

化石發(fā)現(xiàn)地附近有一個(gè)嫘祖鎮(zhèn)，因而將化石命名為嫘祖冠毛層孔海綿。在古代傳說(shuō)中，嫘祖被認(rèn)為發(fā)明了養(yǎng)蠶和絲綢，而本次發(fā)現(xiàn)的層孔海綿，其微觀結(jié)構(gòu)與絲綢又有著相似之處。

02

遠(yuǎn)古“造礁者”
骨骼藏“玄機(jī)”

科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，嫘祖冠毛層孔海綿通過氟磷灰石（即磷酸鹽）構(gòu)建骨骼，這在海綿中是獨(dú)一無(wú)二的。

這一新發(fā)現(xiàn)確立了多孔動(dòng)物門。這是第一個(gè)已知的利用三種主要生物礦物質(zhì)（硅、碳酸鈣和磷酸鈣）的后生動(dòng)物門。

▲嫘祖冠毛層孔海綿的元素分布

早期層孔海綿骨骼中磷酸鹽的存在，拓展了人類對(duì)早期動(dòng)物生物礦化能力的理解，表明早期海綿可能已具備多樣化生物礦化策略所需的遺傳能力。

另外，嫘祖冠毛層孔海綿形成復(fù)雜的礁結(jié)構(gòu)，在框架構(gòu)建和結(jié)合其他造礁生物組分（如鈣微生物、石松海綿、瓶筐石、棘皮動(dòng)物等）方面，發(fā)揮了關(guān)鍵作用。這些早期的層孔海綿所建造的礁結(jié)構(gòu)，其復(fù)雜性堪比后來(lái)的礁生態(tài)系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)將造礁層孔海綿的化石記錄，提前了約2000萬(wàn)年。

03

早期演化“實(shí)驗(yàn)品”

研究填補(bǔ)了層孔海綿早期演化歷史的空白，還為理解早期動(dòng)物的生物礦化過程提供了新的視角。揭示了地球歷史上關(guān)鍵時(shí)期礁生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，以及生物如何適應(yīng)和改變環(huán)境。

科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，嫘祖冠毛層孔海綿可能代表了磷酸鹽生物礦化的早期“實(shí)驗(yàn)品”。它們?cè)谘莼袊L試一種又一種獨(dú)特的“材料”，雖然最終在海綿動(dòng)物中沒有成為主流，但為我們展示了生命演化的豐富可能性。

▲宜昌遠(yuǎn)安發(fā)現(xiàn)的早奧陶紀(jì)層孔海綿-棘皮動(dòng)物生物礁

這項(xiàng)研究展示了生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性在地球歷史早期階段（距今4.8億年前）就已經(jīng)存在，為理解現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)的起源和演化提供了寶貴的線索。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所

責(zé)任編輯：王穎