爱沙尼亚晚奥陶世Sphenothallus（刺胞动物）中磷酸盐螺旋状微结构的发现及其对磷酸盐生物矿化的启示

本研究针对刺胞动物Sphenothallus的生物矿化机制这一古生物学难题，通过分析爱沙尼亚晚奥陶世标本的管状结构，首次发现其外层具有类似脊椎动物的磷酸盐"胶合板结构"（plywood structure），内层存在与软体动物文石螺旋结构相似的磷酸盐微结构。这一发现揭示了Sphenothallus在刺胞动物中独特的磷酸盐生物矿化能力，为理解古生代生物矿化演化提供了关键证据。

　　

在生命演化的长河中，生物矿化能力的出现是一个关键的进化里程碑。刺胞动物门（Cnidaria）作为最早发育矿化骨骼的后生动物之一，其生物矿化研究对理解早期生命演化具有重要意义。Sphenothallus是一种从寒武纪延续到石炭纪的管状化石，其磷酸盐组成的管状结构在古生物学界引发了长达一个多世纪的分类争议——它曾被误认为植物、环节动物甚至笔石。

爱沙尼亚塔尔图大学的研究人员通过对爱沙尼亚晚奥陶世（Late Ordovician）Keila阶石灰岩中发现的Sphenothallus cf. longissimus标本进行扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）分析，揭示了其独特的磷酸盐微结构特征。研究发现，这些距今约4.5亿年的化石管壁由4-5层薄片（laminae）组成，外层显示出类似俄罗斯石炭纪标本的"胶合板结构"（plywood structure），而内层则发现了与软体动物文石（aragonite）螺旋结构惊人相似的磷酸盐结构。这一发现发表在《Proceedings of the Geologists' Association》上，为理解早期生物矿化演化提供了新视角。

研究采用了三项关键技术：1）从爱沙尼亚Vasalemma采石场Keila阶石灰岩中采集标本；2）使用铂涂层处理和扫描电镜（SEM）观察微结构；3）通过能谱分析（EDS）确定管状结构的元素组成。

研究结果部分，"胶合板结构在外管层"（Plywood structure in the outer tube layer）显示，标本外层纤维排列方式与脊椎动物的磷酸盐胶合板结构相似，但这是首次在无脊椎动物中发现此类结构。"材料与方法"（Material and methods）部分详细描述了三件标本（GIT 494-45至47）的处理过程，其中GIT 494-45保存最为完好，被苔藓动物覆盖。"结果"（Results）部分指出，管状结构由4-5个主要薄片组成，每个薄片外部均质，底部保留纤维残余。

讨论部分强调，Sphenothallus同时具备胶合板结构和螺旋状结构的能力，表明其在刺胞动物中具有异常先进的磷酸盐生物矿化能力。这一发现挑战了传统认知——在刺胞动物中，碳酸盐生物矿化通常被认为比磷酸盐矿化更发达。研究人员推测，这种增强的磷酸盐生物矿化能力可能使Sphenothallus在古生代获得了比其他结壳管栖生物更大的进化优势。

该研究的创新性在于：首次在刺胞动物中发现类脊椎动物的磷酸盐胶合板结构；揭示Sphenothallus具有与软体动物相似的螺旋状矿化结构；提出磷酸盐生物矿化在早期刺胞动物中可能比碳酸盐矿化更先进的假说。这些发现不仅解决了Sphenothallus微结构特征的长期争议，还为理解生物矿化在古生代海洋生态系统中的演化提供了重要线索。研究得到爱沙尼亚研究委员会（PRG2591）和古生物学会Sepkoski基金的资助。