进化杂谈

    海绵动物是动物界最原始的多细胞后生动物，没有真正的组织和器官，只有细胞分化。近日，中国科学院南京地质古生物研究所领衔的国际研究团队，在国际科技期刊《自然》发表论文指出，他们发现了距今约5.5亿年前海绵动物化石，将原来距今约5.39亿年前的寒武纪（距今5.39亿年至4.85亿年）开始出现的海绵动物化石纪录向前推到了前寒武纪末（距今46亿年至5.39亿年），为揭开海绵动物起源之谜和早期海绵动物演化提供了重要依据。

    海绵动物演化绵长，化石丰富，但主要发现在显生宙（距今5.39亿年至现代）以来的地层中，且以骨针形式保存。骨针相当于骨架，有玻璃纤维状的硅质骨针和钙质骨针。自贵州瓮安生物群被发现后，前寒武纪晚期的海绵骨针化石虽时有报道，但都被后续研究所否定。那么，前寒武纪海绵动物是否真的存在？分子生物学研究和综合分子钟推测表明，海绵动物起源和分异时间应在距今约7亿年前。寒武纪之前的海绵动物化石记录十分稀少且大多存在争议。

    有机化学研究也揭示了海绵动物生存要比想象的更为久远。2018年，国际科技期刊《自然·生态学与演化》介绍在阿曼等地岩石中发现了26-甲基豆甾烷类固醇化合物，这是只有海绵动物才能合成的化合物。据此，生物标记物表明早在6.6亿-6.35亿年前海底就存在海绵动物了。

    2021年，《自然》刊发的论文显示，加拿大地质学家伊丽莎白·特纳在加拿大西北地区马更些山脉发现距今8.9亿年的海绵动物化石的蛛丝马迹。在用显微镜观察深色叠层石时，伊丽莎白·特纳竟然发现大量彼此交错的白色树枝状纹路。这是海绵动物细胞分泌出的一种特殊蛋白质，叫作海绵硬蛋白。它在海绵动物骨骼消失埋藏过程中，仍有可能被钙质矿物逐渐替代，最终呈现中空的管状结构。

    在我国则发现了距今约6亿年前、大小仅2毫米的贵州始杯海绵化石。此次发现距今约5.5亿年前的宏体海绵动物化石，进一步证明了前寒武纪存在海绵动物。

    生物矿化作用研究表明，前寒武纪已出现非生物矿化骨骼作用，它是生矿作用的早期阶段。在我国陕西宁强发现的大量有机质管状套管化石，被认为是生物骨骼化的初级产物。这些套管状化石表面常有被其他生物啃食留下的圆孔，因此，骨骼化成因之一似与生物捕食作用有关。

    新发现的螺旋网格海绵动物，具有与六放海绵动物类似的形态特征，例如，辐射对称的锥形身体表面由规则的方格组成，又可细分为次级方格，次级方格还可细分为更加微小的方格。这种特殊结构与古生代六放海绵动物在形态和结构上极度类似，但前者的螺旋网格是有机质，而后者则是由矿化骨针组成。这反映了海绵动物在前寒武纪和显生宙两个不同地质阶段具有不同的生物矿化特征。

    螺旋网格海绵化石的发现，表明前寒武纪确实存在非生物矿化的海绵动物，但是不具备现生海绵动物的所有特征。该发现也表明，在六放海绵动物早期演化过程中，可能存在一个以有机物构建网状骨架的阶段，直到进入寒武纪后才获得生物矿化能力，把矿物添加到已有的有机质骨架之上，形成复合的矿化骨针组成的骨架。

    海绵动物非常原始，它们对温度变化及氧气水平很不敏感，能在水中经常性地进行过滤，可从那些死亡的生物体中汲取养分。因此，海绵动物在经历地球上的灾难后，不仅能充当生物复苏的先锋队，还能担当灾后海洋生态修复的重任。同时，海绵动物是最早参与前寒武纪晚期后生动物礁建设的成员，在显生宙后生动物礁建设中几度担当主力。

    新发现的海绵动物化石，进一步明确了其在前寒武纪生物界的地位和作用，从生物矿化上展现其存在两个阶段的演化过程。

    （作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）