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  海绵是生活在水中的生物，它们没有头，没有肌肉，没有神经，也没有一点其他器官，但却归于动物。如此简略的动物是如安在地球上生计下来的？更令人惊奇的是，它们居然曾被认为是咱们人类的远古先人。海绵经过一种特别的细胞——领细胞，来过滤水中的细菌等微生物、有机物颗粒为食。这些领细胞的形状与一种称为“领鞭毛虫”的单细胞生物十分类似，以至于100多年前就有人提出，动物的先人或许是一种类似海绵胚胎的领鞭毛虫聚合体。而最早的动物，或许便是这种聚合体的升级版：海绵。尽管近年来这种理论受到了一些质疑，但它仍然是解说动物来历的重要理论之一。因而，深入研讨海绵的演化前史，或许能让咱们揭开动物来历的奥秘面纱。

  ↑ 图1 现代深海六放海绵(图片源自NOAA Ocean Exploration)。

  但是，尽管海绵是最原始、低一级的动物之一，但在寒武纪之前的地层中，科学家们却从未发现过切当的、毫无争议的海绵化石。这让人们不由疑问：莫非海绵真的不存在于前寒武纪晚期这个年代吗？答案显然是否定的。由于在埃迪卡拉纪（距今约6.35-5.39亿年），已然显现了很多比海绵更杂乱的动物留下的痕迹，如遗址化石和动物实体化石。此外，依据分子生物学的估测，海绵动物应当来历于距今8-7亿年前。并且，在前寒武纪的地层里，还发现了海绵的生物标志化合物，即分子化石，尽管这些分子化石的来历仍存在争议。

  (图片源自Van Soest et al, 2015, PLOS ONE)。

  那么，为什么前期的海绵会奥秘消失在化石记载中呢？这或许与海绵的一种特别结构有关：骨针。尽管人们印象中的海绵是软绵绵的洗浴用品，但实际上大部分天然海绵都有“刺”，即矿化的骨针。这些骨针为海绵的身体供给了支撑，并起到了防护的效果。或许前寒武纪的环境不适合海绵骨针的保存：它们在变为化石之前就被溶解了；又或许前期的海绵并没有矿化的骨针，因而难以被保存，即便偶尔存下来也难以从化石记载中辨认出来。

  直到最近在我国的湖北省宜昌区域，中国科学院南京地质古生物研讨所袁训来研讨员领导的前期生命研讨世界合作团队有了一个突破性的发现：距今约5.5亿年的埃迪卡拉纪石板滩生物群中的海绵化石——螺旋网格海绵。该项成果于6月27日正式发表于世界闻名综合性学术期刊《天然》(Nature)。

  比例尺分别为10 mm (a)、5 mm (b)、2 mm (c)、1 mm (d)

  螺旋网格海绵这种生物有着圆锥形的身体。其底部经过一个圆盘牢牢地固定在海底，身体中心还有一个空腔，乃至还或许有出水孔，这些特征都与现代海绵千篇一律。

  更奇特的是，螺旋网格海绵的外表由规矩的方格组成，这些方格能够细分为四个形状相同的次级方格，次级方格还能愈加进一步细分为愈加细小的方格。

  这样不断切割的网格结构让人联想到康托尔尘土集，它是人们最早知道的具有自类似特征的分形结构之一，因而咱们以康托尔作为螺旋网格海绵的种加词（Helicolocellus cantori），以留念这位描绘康托尔集的数学家。

  图 C-E为美国纽约州泥盆系Chemung组六射海绵Hydnoceras。

  康托尔尘土集这样的分形结构在生物体之中十分稀有，仅在螺旋网格海绵和一些古生代的六放海绵上发现过。这两者的形状和结构十分类似，仅有的不同之处在于螺旋网格海绵的网格是由有机质组成的，而在古生代六放海绵化石上，则是由矿化的骨针组成网格。因而，螺旋网格海绵化石或许代表了一种没有骨针的前期海绵动物。

  为了进一步查验这一解说，研讨构建了一个包括各种现生动物和动物化石的形状数据矩阵，并进行了严厉的系统发育剖析。成果显现，螺旋网格海绵化石与同具有网格结构的古生代海绵构成一个支系，并且与六放海绵亲缘联系挨近，因而螺旋网格海绵化石代表了前寒武纪此前从未发现过的冠群海绵。

  首要，螺旋网格海绵证明了前寒武纪的确存在海绵动物，并且它们很或许没有矿化骨针。前期的海绵有几率存在一个以有机质构建身体骨架的阶段，直到进入寒武纪今后才取得生物矿化的才能，把矿藏添加到已有的有机质骨架之上，构成复合的矿化骨针组成的骨架。因而咱们应不再以寻觅矿化骨针作为判定前期海绵化石的仅有标准，从头审视前寒武纪的化石记载，有很大时机辨认出更多的前期海绵化石。

  其次，螺旋网格海绵的发现还连接了埃迪卡拉生物群和寒武纪生物群。前寒武纪-寒武纪界限前后的生物群落相貌曾被认为是天差地别。前寒武纪晚期的埃迪卡拉纪，是形状奇特且亲缘联系不知道的埃迪卡拉生物群操纵的年代；而跨入寒武纪，人们了解的各个现生动物类别接踵而出。螺旋网格海绵的发现，标明埃迪卡拉生物群或许和现生动物类别之间有某种直接的演化联系，为解说埃迪卡拉生物群的亲缘联系供给了依据。正如一位专家在审稿进程中所谈论的：螺旋网格海绵或许是了解动物演化的“罗塞塔石碑”。

  本次科普宣扬与策划得到科技部国家重点研制方案青年科学家项目(2022YFF0802700)支撑。

  Xiaopeng Wang, Alexander G. Liu, Zhe Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan*, Ke Pang, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan*, Shuhai Xiao*. 2024. A late Ediacaran crown-group sponge animal. Nature, 630: 905–911.

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