▲上圖：采自加拿大的管狀化石（Salterella）樣本。該樣本是在育空政府遺產(chǎn)部門的協(xié)作下，由納喬·尼亞克·登原住民部落（First Nation of Na-Cho Ny?k Dun）授權(quán)提供，采集自其傳統(tǒng)領(lǐng)地。圖源：Spencer Coppage for Virginia Tech

寒武紀(jì)時(shí)期（約5.38億~5.06億年前）是地球生命史上一個(gè)變革性的時(shí)代，眾多主要的動(dòng)物類群在這一時(shí)期獨(dú)立演化出礦化的骨骼或外殼。

通常，它們采用兩種構(gòu)建策略：一是在有機(jī)框架上沉積礦物組織（如人類的骨骼和牙齒），二是收集環(huán)境中的礦物顆粒、并將其粘合形成堅(jiān)硬的外殼。這兩種策略都取得了巨大的成功，并在隨后的五億多年中保持穩(wěn)定。

▲上圖：科學(xué)家采自內(nèi)華達(dá)州戈?duì)柕陆牵℅old Point）附近哈克萊斯組（Harkless Formation）的管狀化石（Salterella）。論文出處：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

不過，這些寒武紀(jì)生物中，有一種名為管狀化石（Salterella）的小型錐形生物卻獨(dú)樹一幟，采用了截然不同的骨骼構(gòu)建方式。

這種化石因外形獨(dú)特，常被古生物學(xué)家用作劃分巖石地層的“標(biāo)準(zhǔn)化石”。跟大多數(shù)同期的生物不同的是，Salterella沒有選擇單一的構(gòu)建方式，而是結(jié)合了兩者：它首先建造了一個(gè)錐形的外殼結(jié)構(gòu)，然后用精心挑選的礦物顆粒填充內(nèi)部空腔，從而在殼內(nèi)形成了第二層結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的雙層構(gòu)造，在古代動(dòng)物中幾乎是聞所未聞的。

正是這種打破常規(guī)的構(gòu)造，使得Salterella在進(jìn)化樹上的位置困擾了科學(xué)家數(shù)十年。

▲上圖：采自加利福尼亞州南部鹽泉山（Salt Spring Hills）伍德峽谷組（Wood Canyon Formation）的沃爾博特管狀化石（Volborthella），包括其在伍德峽谷組上段的野外產(chǎn)狀（1），富含化石的樣本（2，VMNH 211625），以及薄片顯微照片（3–7）。顯微照片（3–7）通過縱切面和橫切面，清晰地揭示了化石獨(dú)特的膠結(jié)材料（紅色箭頭）和中央管（黃色箭頭）結(jié)構(gòu)，尤其展示了膠結(jié)顆粒的大小和分層情況。圖源：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

它曾被歸類為魷魚、章魚、海蛞蝓、水母的祖先，甚至是蠕蟲。最終，在20世紀(jì)70年代，研究人員不得不為它和另一種相關(guān)化石Volborthella單獨(dú)設(shè)立了一個(gè)類別，使其在進(jìn)化譜系中孤立而模糊。

為了解開這一謎團(tuán)，弗吉尼亞理工大學(xué)的地理科學(xué)研究生普雷斯科特·瓦伊達(dá)（Prescott Vayda）和肖書海教授（Shuhai Xiao，音譯）展開了一項(xiàng)新研究。瓦伊達(dá)耗時(shí)四年，收集了來自美國死亡谷、加拿大育空地區(qū)和弗吉尼亞州等多地的Salterella樣本。他們與多所大學(xué)和博物館的研究人員合作，對這些化石的形態(tài)、礦物成分和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析。

▲上圖：寒武紀(jì)第二世的古地理地圖，標(biāo)注了管狀化石（Salterella）和沃爾博特管狀化石（Volborthella）的全球分布地點(diǎn)。論文出處：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

該研究發(fā)現(xiàn)，雖然體型微小，但在材料的選擇上卻很“挑剔”。它完全避開黏土礦物，可接受石英，但似乎更偏愛富含鈦的顆粒。這種對礦物材料的精細(xì)選擇，暗示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的用途可能不僅僅是為了保護(hù)。研究人員推測，這些添加的礦物可能有助于穩(wěn)定外殼、或是輔助進(jìn)食，同時(shí)化石證據(jù)也暗示這種生物可能擁有用于拾取和排列礦物顆粒的小型附肢。

最終，基于對其形態(tài)、棲息地和外殼結(jié)構(gòu)的綜合考察，研究團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論：和很可能屬于刺胞動(dòng)物門（Cnidarian），即現(xiàn)代珊瑚、水母和?？慕H。這一發(fā)現(xiàn)重新連接了進(jìn)化史上一個(gè)長期被誤解的分支，加深了我們對早期動(dòng)物如何開始形成外殼和骨骼的理解。這項(xiàng)工作為生命最早的創(chuàng)新拼圖又添了一塊，有助于闡明地球上復(fù)雜身體結(jié)構(gòu)的演化歷程。

感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：

Prescott J. Vayda, Shuhai Xiao, Noah D. Keller, Amy P. I. Hagen, Justin V. Strauss, James W. Hagadorn, Mary C. Lonsdale, Tara Selly, James D. Schiffbauer. A Cnidarian affinity for Salterella and Volborthella: implications for the evolution of shells. Journal of Paleontology, 2025;

本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)。

資訊源 | Journal of Paleontology, Virginia Tech

編譯 | 滄溟

編輯 | 海潮君

日期 | 2025年11月13日

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