3月10日，《美國科學(xué)院院報(bào)》（PNAS）以長文的形式在線發(fā)表了中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家朱茂炎課題組的最新研究進(jìn)展：在我國貴州甕安生物群中發(fā)現(xiàn)了一枚6億年前的原始海綿動物化石——“貴州始杯海綿”（Eocyathispongia qiania）。這一化石十分微小，體積只有2-3 mm3，但保存了精美的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和完好的水溝系統(tǒng)，是迄今為止全球發(fā)現(xiàn)的最古老的可靠海綿化石的記錄。該發(fā)現(xiàn)不僅將海綿動物在地球上出現(xiàn)的實(shí)證記錄從寒武紀(jì)向前推進(jìn)了6千萬年，還意味著復(fù)雜的多細(xì)胞動物起源的時(shí)間可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于古生物學(xué)家的傳統(tǒng)推測。美國《科學(xué)》（Science）雜志對該進(jìn)展進(jìn)行了報(bào)道。

甕安生物群產(chǎn)自貴州甕福磷礦采區(qū)埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組上部，主要由立體保存的多細(xì)胞藻類、大型帶刺疑源類和后生動物胚胎等多種化石組成。其中的動物胚胎化石作為迄今最古老的后生動物化石記錄，為研究動物在寒武紀(jì)大爆發(fā)之前的起源和早期演化歷程提供了獨(dú)一無二的實(shí)證材料，受到全球科學(xué)界的極大關(guān)注。但遺憾的是，甕安生物群中發(fā)現(xiàn)大量動物胚胎化石的同時(shí)卻缺乏可信動物成體化石，故一些西方學(xué)者對這些胚胎的動物屬性提出了質(zhì)疑，他們認(rèn)為這些處于細(xì)胞分裂階段、分裂形態(tài)和大小類似動物胚胎的球狀化石也有可能是硫細(xì)菌、原生生物或者團(tuán)藻類綠藻。最近南京古生物所研究員袁訓(xùn)來課題組發(fā)現(xiàn)，甕安生物群中一類球形化石有營養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞的分化，并且缺乏明顯的細(xì)胞壁。這些證據(jù)徹底否定了它們是硫細(xì)菌、原生生物或團(tuán)藻的可能，認(rèn)為這些胚胎狀化石確鑿無疑是多細(xì)胞真核生物，有可能是某種基干類群動物，或者是某種多細(xì)胞藻。但是這一研究沒有解決甕安生物群中到底是否存在動物化石這一受普遍關(guān)注的核心問題。

那么甕安生物群中究竟有沒有動物呢？朱茂炎帶領(lǐng)的國際科研團(tuán)隊(duì)通過采用新的技術(shù)手段進(jìn)行了大量的化石標(biāo)本調(diào)查，在這一科學(xué)難題的研究中取得了新進(jìn)展，在甕安生物群中發(fā)現(xiàn)了一枚保存完好的“貴州始杯海綿”?！百F州始杯海綿”是保存細(xì)胞結(jié)構(gòu)的三維動物成體化石，不是胚胎期化石，動物的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)清晰易辨，終于使得甕安生物群中是否有真正的動物化石這一疑問有了一個(gè)肯定的答案。

“貴州始杯海綿”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)磷塊巖中。論文第一作者殷宗軍等通過使用化學(xué)溶蝕法將白云質(zhì)圍巖剝離后得到了完整的化石標(biāo)本，然后借助大型科學(xué)裝置同步輻射光源，使用目前最先進(jìn)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)。結(jié)果顯示化石整體外觀呈纏繞的管狀，由三個(gè)獨(dú)立的腔室共用一個(gè)實(shí)體基座組成，每一個(gè)腔室都有一個(gè)向上的開口。配合掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)標(biāo)本保存了精美的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。同步輻射技術(shù)和掃描電鏡觀察均表明生物體已經(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)胞之間的聯(lián)接方式都十分一致?；砻娌煌瑓^(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，在腔室內(nèi)壁上還發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)代海綿的領(lǐng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這些小孔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(jìn)行物質(zhì)交換的通道。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(jìn)行濾食生活。

海綿動物是整個(gè)動物界中最原始的類群，它們沒有真正的組織和器官，而只有細(xì)胞分化，因此在化石中識別海綿動物最理想的情況則是找到保存了細(xì)胞結(jié)構(gòu)和完整水溝系統(tǒng)的標(biāo)本。“貴州始杯海綿”的發(fā)現(xiàn)恰恰滿足了這一要求，精美保存的細(xì)胞和完整的水溝系統(tǒng)使得該標(biāo)本成為目前為止最古老的海綿化石，其發(fā)現(xiàn)將海綿動物的化石記錄向寒武紀(jì)之前推進(jìn)了6千萬年。結(jié)合現(xiàn)有的動物譜系樹和分子演化生物學(xué)（分子鐘）的推斷，該發(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)。

該項(xiàng)研究由科技部重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃（“973”項(xiàng)目2013CB835000）、中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目（KZZD-EW-02-2）、國家自然科學(xué)基金委員會（41302003）和現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合資助。

貴州始杯海綿模式標(biāo)本

貴州始杯海綿。a-e,h,掃描電鏡照片，f-g，同步輻射數(shù)字切面，f切面在標(biāo)本中的位置見圖二e中的標(biāo)記

貴州始杯海綿的同步輻射三位無損重建。a-e，不同角度的視圖；a1-c1分別是a-c的數(shù)字切面

現(xiàn)代海綿動物的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特征。A，具有簡單的單溝系水溝系統(tǒng)的海綿解剖示意圖，箭頭指示水流方向。B,海綿形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)特征

來源：中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所