進化雜談
海綿動物是動物界最原始的多細胞后生動物，沒有真正的組織和器官，只有細胞分化。近日，中國科學院南京地質古生物研究所領銜的國際研究團隊，在國際科技期刊《自然》發表論文指出，他們發現了距今約5.5億年前海綿動物化石，將原來距今約5.39億年前的寒武紀（距今5.39億年至4.85億年）開始出現的海綿動物化石紀錄向前推到了前寒武紀末（距今46億年至5.39億年），為揭開海綿動物起源之謎和早期海綿動物演化提供了重要依據。
海綿動物演化綿長，化石豐富，但主要發現在顯生宙（距今5.39億年至現代）以來的地層中，且以骨針形式保存。骨針相當于骨架，有玻璃纖維狀的硅質骨針和鈣質骨針。自貴州甕安生物群被發現后，前寒武紀晚期的海綿骨針化石雖時有報道，但都被后續研究所否定。那么，前寒武紀海綿動物是否真的存在？分子生物學研究和綜合分子鐘推測表明，海綿動物起源和分異時間應在距今約7億年前。寒武紀之前的海綿動物化石記錄十分稀少且大多存在爭議。
有機化學研究也揭示了海綿動物生存要比想象的更為久遠。2018年，國際科技期刊《自然·生態學與演化》介紹在阿曼等地巖石中發現了26-甲基豆甾烷類固醇化合物，這是只有海綿動物才能合成的化合物。據此，生物標記物表明早在6.6億-6.35億年前海底就存在海綿動物了。
2021年，《自然》刊發的論文顯示，加拿大地質學家伊麗莎白·特納在加拿大西北地區馬更些山脈發現距今8.9億年的海綿動物化石的蛛絲馬跡。在用顯微鏡觀察深色疊層石時，伊麗莎白·特納竟然發現大量彼此交錯的白色樹枝狀紋路。這是海綿動物細胞分泌出的一種特殊蛋白質，叫作海綿硬蛋白。它在海綿動物骨骼消失埋藏過程中，仍有可能被鈣質礦物逐漸替代，最終呈現中空的管狀結構。
在我國則發現了距今約6億年前、大小僅2毫米的貴州始杯海綿化石。此次發現距今約5.5億年前的宏體海綿動物化石，進一步證明了前寒武紀存在海綿動物。
生物礦化作用研究表明，前寒武紀已出現非生物礦化骨骼作用，它是生礦作用的早期階段。在我國陜西寧強發現的大量有機質管狀套管化石，被認為是生物骨骼化的初級產物。這些套管狀化石表面常有被其他生物啃食留下的圓孔，因此，骨骼化成因之一似與生物捕食作用有關。
新發現的螺旋網格海綿動物，具有與六放海綿動物類似的形態特征，例如，輻射對稱的錐形身體表面由規則的方格組成，又可細分為次級方格，次級方格還可細分為更加微小的方格。這種特殊結構與古生代六放海綿動物在形態和結構上極度類似，但前者的螺旋網格是有機質，而后者則是由礦化骨針組成。這反映了海綿動物在前寒武紀和顯生宙兩個不同地質階段具有不同的生物礦化特征。
螺旋網格海綿化石的發現，表明前寒武紀確實存在非生物礦化的海綿動物，但是不具備現生海綿動物的所有特征。該發現也表明，在六放海綿動物早期演化過程中，可能存在一個以有機物構建網狀骨架的階段，直到進入寒武紀后才獲得生物礦化能力，把礦物添加到已有的有機質骨架之上，形成復合的礦化骨針組成的骨架。
海綿動物非常原始，它們對溫度變化及氧氣水平很不敏感，能在水中經常性地進行過濾，可從那些死亡的生物體中汲取養分。因此，海綿動物在經歷地球上的災難后，不僅能充當生物復蘇的先鋒隊，還能擔當災后海洋生態修復的重任。同時，海綿動物是最早參與前寒武紀晚期后生動物礁建設的成員，在顯生宙后生動物礁建設中幾度擔當主力。
新發現的海綿動物化石，進一步明確了其在前寒武紀生物界的地位和作用，從生物礦化上展現其存在兩個階段的演化過程。
（作者系中國科學院南京地質古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽館長）
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