寒武纪早期海绵骨针簇的发现揭示生物矿化起源与早期体创新

本研究针对埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期(Ediacaran–Cambrian transition)海绵化石稀缺的难题，通过分析华南三峡地区下岩家河组(Fortunian阶，约535 Ma)的硅质与磷酸盐化骨针簇，首次报道了两类形态分异的单轴骨针簇(Type 1纤细空心型与Type 2粗壮磷酸盐化型)，揭示了早期海绵生物矿化以单轴骨针(monaxons)为主导的特征，为理解寒武纪大爆发前夕海绵动物的演化路径及Silicea(硅质海绵)的起源提供了关键化石证据。

　　

在生命演化的宏大叙事中，海绵动物作为最原始的后生动物之一，其生物矿化起源和早期演化历程一直是古生物学界的未解之谜。尽管分子钟推测海绵可能起源于新元古代成冰期(Cryogenian)，但可靠的化石证据却长期"缺席"埃迪卡拉纪-寒武纪过渡地层——这段关键时期恰好见证了地球生命从软躯体向矿化结构的革命性转变。更棘手的是，早期报道的"海绵化石"频频陷入鉴定争议：从蒙古的"四射状骨针"被重新解释为砷黄铁矿晶体，到前寒武纪可疑的蠕虫状结构被质疑为微生物席产物，科学界亟需确凿的化石证据来重建这段演化史。

针对这一科学瓶颈，成都理工大学地球与行星科学学院的研究人员对华南三峡地区木杨溪剖面下岩家河组(归属Small Shelly Fossil Zone 1生物带)展开了系统性研究。他们通过显微薄片观察与酸浸处理技术，在硅质条带和磷质化石层中发现了保存状态迥异的海绵骨针簇，相关成果发表于《Palaeoworld》。研究团队采用透射光显微镜(Nikon Eclipse LV100NPOL)成像结合能谱分析(EDS)，对37例硅化骨针和135例磷酸盐化骨针进行了形态测量学统计，并通过微区X射线衍射(μ-XRD)解析了生物矿化微观结构。

骨针簇的形态分异
研究识别出两类特征鲜明的骨针簇：Type 1由纤细空心单轴骨针组成(平均最大宽度15.9 μm)，呈现近乎平行的规则排列；Type 2则为粗壮磷酸盐化单轴骨针(平均最大宽度91.1 μm)，形成亚平行束状、轻微放射状或单层半随机排列，局部可见相邻骨针层的垂直交构。特别值得注意的是，Type 2中发现的弯曲oxeas骨针暗示了早期层级组织的雏形。

生物矿化模式演化
通过对比埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期的全球记录，研究提出单轴骨针在早期海绵生物矿化中占据主导地位，而六放骨针(hexactines)可能是通过轴向融合或轴数增加衍生而来。这一发现为解释寒武纪第2阶(Terreneuvian Stage 2)六放海绵(Hexactinellida)的快速分化提供了化石支点。

系统发育意义
尽管碎片化保存限制了分类精度，但这些骨针簇很可能代表已知最早的矿化海绵，可能对应干群Demospongiae(普通海绵纲)和/或Hexactinellida(六放海绵纲)。研究进一步推测，Hexactinellida与Demospongiae的分化可能早于生物矿化事件，其最后共同祖先(LCA)或许本不具备硅质骨针。

这项研究犹如打开了一扇时空之窗，将寒武纪"海绵爆发"的前奏清晰地展现在我们面前：从埃迪卡拉纪的软躯体祖先，到Fortunian期单轴骨针的快速增大(≤200 μm→≥500 μm)和结构复杂化，最终催生出寒武纪第2阶多样化的矿化海绵类群。华南下岩家河组的骨针簇化石，不仅填补了埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期关键化石记录的空白，更重塑了我们对早期后生动物体创新和生态扩张过程的理解框架。