《Molecular Reproduction and Development》：Reproduction and Development in Calcareous Sponges: A Panorama of the Last Two Centuries
近200年前，科学家开始对钙质海绵（Calcarea，多孔动物门Porifera）的生殖细胞展开研究。迄今已发表238项相关研究，涵盖配子与胚胎描述（含超微结构研究）、生活史、无性生殖、再生及发育的分子机制等方面。本文对上述两个世纪以来钙质海绵发育研究成果进行了全面综合，并系统梳理了该纲内生殖过程的各阶段特征。研究人员分析了相关研究的时序趋势、主题焦点、作者分布及物种地理分布格局，同时比较了两个亚纲（Calcinea和Calcaronea）的生殖特性。文献产出量呈渐进式波动增长，从经典组织学、超微结构与实验胚胎学，逐步发展至先进的活体成像与分子研究方法。过去半个世纪研究增速加快，但仍存在显著的地理偏向性——研究多集中于地中海与北大西洋物种。尽管分子数据集已开始将系统发育背景与发育过程中的基因表达相关联，但该类数据仍显零散，且缺乏标准化的跨类群分析体系。研究人员明确了未来数年的优先研究方向，并指出了亟待解决的关键科学问题。尽管仍面临重大挑战，积极应对这些挑战将有力推动钙质海绵生殖与发育研究，并使其稳固确立为海绵生殖科学中一个独立且重要的分支领域。
1 引言
钙质海绵是多孔动物门的四个纲之一，仅占现存多孔动物物种总数的约8.5%，与同孔海绵（Homoscleromorpha）构成单系群，后者是硅质海绵（Silicea，含寻常海绵Demospongiae和六放海绵Hexactinellida）的姐妹群。钙质海绵及其两个亚纲（Calcinea和Calcaronea）均为单系群，但多数科和属并非单系，其系统关系仍存在争议。该纲是所有海绵中唯一被描述出全部六种水沟系统的类群，其中四种（即单沟型asconoid、双沟型sylleibid、管状沟型solenoid和枝状沟型kladonoid）为该纲独有。区别于其他海绵的显著特征是存在由碳酸钙构成的游离骨针。由于可用形态学性状有限且不同谱系频繁出现趋同特征，该类群的系统分类学研究极具挑战性。值得注意的是，生殖与发育特征在理解该类群的进化与系统分类学中具有重要潜力，例如区分两个亚纲的关键分类依据即为幼虫类型：Calcinea具钙囊幼虫（calciblastula-type larvae），而Calcaronea具两囊幼虫（amphiblastula-type larvae）。尽管历史上Ernst Haeckel、Octave Duboscq、Odette Tuzet等学者曾致力于钙质海绵独特性状的研究，但该纲仍是发育与生殖生物学基础问题研究的理想模型。然而，相较于寻常海绵等其他纲，钙质海绵在海绵生殖科学（Sponge Reproductive Science, SRS）和进化研究中长期被忽视，可能的原因包括其生境多为隐蔽环境、体型微小且缺乏鲜艳色彩导致野外难以发现，以及研究存在地理偏向性。此外，专注于钙质海绵的研究人员数量相对较少，也限制了相关研究的产出。尽管自Haeckel的经典专著（1872年）发表以来已逾百年，但在卵母细胞营养供给、胚胎反转及类群内发育变异等方面仍存在重要空白。这些局限也阻碍了现代分子方法的应用，包括基因库、发育通路、细胞调控及种间变异研究。目前尚不清楚钙质海绵看似“被忽视”的状态究竟源于真实的研究匮乏，还是与早期文献多非英语撰写导致的获取困难有关。因此，对钙质海绵生殖与发育文献进行全面综述，对于识别并厘清这些长期存在的空白至关重要。明确这些空白不仅能阐明其对钙质海绵认知的影响，更能揭示其对更广泛的后生动物进化解读的限制，因为多孔动物是后生动物最早分化出的谱系之一。深入理解钙质海绵的生殖与发育生物学，对于重建动物的祖先性状具有关键意义。本研究旨在量化并分析涉及钙质海绵“发育”与“生殖”两大主题的已发表研究，涵盖形态学、配子发生、胚胎发生、分子通路、生活史、无性生殖、再生及进化发育生物学（evo-devo）等领域。按物种、主题及全球区域系统整理的文献清单，将为该类群的未来研究提供坚实框架。除定量文献分析外，本文还对钙质海绵发育的多个方面进行了综述，并结合历史视角阐释当前认知的演变过程，从而为致力于钙质海绵生殖与发育研究的科研人员提供结构化的参考体系。
2 材料与方法
为量化涵盖钙质海绵生殖与发育的文献体量，研究人员采用滚雪球抽样法进行了详尽的文献汇编与定量描述性分析，文献类型包括19-20世纪的经典论著、研究论文、书籍章节及全书。研究时间跨度为1826年至2024年12月31日，将出版物划分为四个50年区间：I期（1826–1875）、II期（1876–1925）、III期（1926–1975）、IV期（1976–2024，实际覆盖49年）。对于少量存疑记录，研究人员通过联系领域内学者及核查参考文献列表进行核实。检索未限定语言或出版日期，但排除了未经过同行评议、可及性差且标准化程度低的“灰色文献”（如学位论文、会议摘要及机构报告）。本研究结合了详尽的历史文献回顾与滚雪球引文追踪法，所有整理数据均作为补充材料提供。在检出文献中，仅8篇（3.4%）无法获取，研究人员尽可能从二手来源提取数据纳入分析。所有条目均鉴定到物种水平，物种名称依据最新分类系统进行更新，仅8个条目保留至属级。所有文献均被保留，即使仅引用了发育性状。
3 结果与讨论
3.1 时序趋势与文献描述
研究人员共识别出238篇包含钙质海绵发育信息的出版物，包括研究论文、书籍章节、综述及简报。多数文献以英语撰写（143篇，60.1%），其次为法语（49篇）、德语（26篇）、俄语（14篇）、意大利语（4篇）和克罗地亚语（1篇），另有1篇为英法双语。其中192篇被归类为钙质海绵生殖与发育的“原始文献”（含原创图表、描述、实验或报告），46篇为相关领域的“综述”。自1990年以来发表的64篇原始文献中，除2篇外均以英语撰写。1826年至1920年间，所有51篇原始文献均为单一作者，而2000年至2024年间的最近51篇文献则均为多作者合作。将238篇文献按50年区间划分，半数（51.7%，n=123）发表于最近一期（IV期），此前各期出版物数量呈逐步增长趋势（I期：11篇；II期：43篇；III期：61篇）。值得注意的是，首篇“综述”类文献直至III期才出现（Brien, 1943）。这些数据揭示了符合科学扩张阶段性特征的明显增长期。自I期至II期，多孔动物学文献量增长近四倍，III期至IV期增长两倍。文献记录也反映了科学期刊的整体指数级增长趋势，例如首篇关于钙质海绵发育的研究（1859年）发表于首本科学期刊问世（1665年）近两个世纪之后。从首次提及海绵卵（Grant, 1825）到公开发表钙质海绵幼虫描述（Lieberkühn, 1859）间隔近三十年，加之近期数据的积累，凸显了海绵生物学研究的缓慢而持续的进展。
3.1.1 综述
鉴于综述通常不提供原始数据，研究人员将其与原始文献分开分析。识别出的46篇综述对钙质海绵的关注程度不一，从简要提及到全面论述均有涵盖，但无一专门聚焦于钙质海绵发育。其他重要贡献包括对钙质海绵生物学的全面综述（Tuzet, 1973），以及侧重于类群分类的著作，如Hartman（1958）对Bidder系统的研究、Burton（1963）对所有钙质海绵物种的系统学研究、Borojevic等（1990）对Calcinea的系统学研究、Borojevic等（2000）对Calcaronea的系统学研究，以及Manuel等（2003）关于亚纲单系性的研究。这些著作中提供的生殖学特征旨在支持作者提出的分类系统。多数综述（n=28）针对整个多孔动物门，常侧重寻常海绵。11篇综述将钙质海绵的发育数据纳入更广泛的比较框架（涵盖多孔动物门、非两侧对称动物、后生动物甚至跨界比较），其中4篇强调了普遍的超科水平模式。另有若干著作在提供亚纲总体概述的同时引用了特定物种。部分论文虽为全面综述，但也包含了原始数据，因此归入3.1.2节进行分析。
3.1.2 原始文献概览
在192篇原始文献中，8篇无法获取。基于可获取的184篇文献，研究人员根据提供的发育信息类型对原始文献进行了分类。其中G4类仅为对发育信息的引用，意味着物种的生殖或发育特征存在或与研究主题相关。该框架允许比较分子时代前后的研究，同时强调遗传信息的可用性。在184篇分析文献中共识别出322个条目。大多数条目属于G1类（n=235，73.0%），其次为G4类（n=33）、G2类（n=31）、G3类（n=7）和G0M类（n=8）。所有G1M类（n=5）和G3M类（n=3）的研究均局限于Sycon ciliatum这一物种。总体而言，数据集提供了丰富的形态学信息，但分子数据极为有限。目前已对87种钙质海绵进行了不同程度的研究，涵盖36个属。若仅统计同时具备生殖元素（即精巢囊、卵母细胞、胚胎、自由幼虫及变态幼虫）图示和描述的案例，则有29属的62个物种具备相关数据。然而，这些数据可能掩盖了本质差异，例如有32个物种在文献中仅被研究过一次。在这62个物种中，19个仅在19世纪被研究过，凸显了利用现代技术重新检视这些物种及其组织学与细胞学描述的必要性。无性生殖相关性状在44篇文献中被报道，包括再生（含原始胚团和断裂，35个条目）、胚后生长（含幼体，21个条目）和无性生殖（8个条目）。其中36篇文献未描述或图示任何有性生殖元素。三项研究将无性生殖纳入了分子数据分析，突显了无性过程在当前钙质海绵研究中的重要性。生殖物候学在51篇文献中有记载，其中24篇仅记录了特定时期内生殖元素的存在。报道的模式多样，包括局限于单个月份、夏季出现、持续约半年、夏末出现、冬季缺失或全年持续存在。
3.1.3 钙质海绵有性生殖的分类群覆盖
总计152篇出版物（79.2%）记录了268个条目（83.2%）中87个物种的生殖元素（包括雄性元素、卵母细胞、受精、胚胎、幼虫和胚后幼体）。对多个生殖元素进行研究的有128个条目（38.7%）。卵发生报道了136个条目；精子发生和受精（精巢囊）各44个条目；胚胎103个；幼虫137个；胚后幼体24个。这表明雌性元素（卵母细胞、胚胎、幼虫）相较于雄配子和受精过程更易观察。Calcinea亚纲仅含一个目（Clathrinida），共发现76个条目（22.9%），涵盖13个属（共28属）的31个物种（占当前公认物种数的11.9%）。其中被研究最多的属是Clathrina（n=44，占总条目13.3%），最受关注的物种是C. coriacea（n=15）。除Rowella simplicissima、Rowella vera的卵母细胞仅被引用，以及Leucascus clavatus的胚胎曾被描述外，其余物种至少有一篇文献包含发育描述或图示。目前该亚纲尚无发育相关的分子数据报道（群体遗传学数据除外）。Calcaronea亚纲的研究更为广泛，共255个条目（77.0%），涵盖其三个目：Baeriida（n=17）、Leucosolenida（n=235），但Lithonida目除幼虫类型引用外无任何生殖数据。尽管Leucosolenida目物种数量最多（n=535，占所有钙质海绵物种的64.1%），但其受检比例最低，仅8.9%（n=48）的物种被研究，却占据了所有钙质海绵条目的64.1%和Calcaronea条目的93.0%。最受关注的属是Sycon（n=116，35.0%），最受关注的物种是S. raphanus（n=43）、S. ciliatum（n=32）和Grantia compressa（n=31）。48个物种至少有一篇文献报道了生殖或发育的描述和/或图示。例外情况包括Grantia capillosa等物种的生殖元素仅被引用，以及Leucosolenia corallorrhiza和Leucosolenia eleanor仅有分子数据报道。形态与分子发育性状仅见于四个物种（Leucosolenia complicata、Sycon raphanus、Sycon coactum，尤其是Sycon ciliatum——占18个分子条目中的9个），且均局限于温带/极地地区的单目下的两个属，凸显了分子发育数据在钙质海绵中普适性的局限。尽管已研究生殖发育模式的钙质海绵物种总数看似可观（约87种，占所有钙质海绵的10.4%），但完成所有发育阶段（配子发生、胚胎发生和幼虫）研究的物种数量极为有限，仅12种：Clathrina blanca、Clathrina coriacea、Clathrina primordialis、Grantia compressa、Leucetta giribeti、L. complicata、Paraleucilla magna、S. ciliatum、S. coactum、S. raphanus、Sycon sycandra和Sycettusa hastifera。
3.1.4 采集地点与作者单位
研究分布显示出显著的地理不平衡性。尽管标本来自全球多个区域，但采样集中在少数海洋省。基于世界海洋生态区（Marine Ecoregions of the World, MEOW）框架的分析表明，地中海是研究最密集的区域，占近一半的记录（150个条目，45.0%）。北欧海域（52个条目）和北极地区（32个条目）次之。除上述三个区域外，数据稀疏，78个条目分布在20个海洋省，另有37个海洋省无任何记录。这凸显了钙质海绵发育研究存在大量未探索区域。另有25个条目无法确切归属到具体海洋省，但根据作者单位和已知种群产地推测，多数可能源自已被调查的区域。值得注意的是，大部分贡献来自欧洲研究机构，反映了历史传统与当前研究能力的不均衡。这种偏差源于海洋探索与描述工作的不均衡。据报道，钙质海绵物种多样性最高的区域是暖温带西北太平洋和东南澳大利亚陆架省，但这两个省涉及生殖或发育的研究相对较少。相比之下，多样性次高的北欧海域和地中海区域，与发育数据可得区域部分重叠。然而，热带地区（通常预期生物多样性更高）的相关研究完全缺失。五个热带海洋域的已描述钙质海绵物种数少于温带地区，这与寻常海绵的情况相反，凸显了南美、加勒比海、非洲、西南亚及太平洋岛屿等地区该类群研究的匮乏。这种不平衡构成了推进海绵生殖科学的主要障碍，阻碍了群体遗传学、比较发育生物学及更广泛地理解钙质海绵进化、生殖和多样性的进程。因此，当前对生殖与发育的认知在类群内分布不均，集中于少数物种和研究体系。尽管如此，近两百年的研究使研究人员得以了解钙质海绵生殖的各个步骤。后续章节将综合现有证据，重点阐述该领域取得的进展与持续存在的空白。
3.2 钙质海绵生殖与发育的研究进展与认知
钙质海绵的生殖方式包括无性和有性生殖。无性生殖主要有两种形式：第一种常见于管状海绵，可视为一种出芽方式，但与寻常海绵的出芽不同。管状钙质海绵（如Sycon属）的出芽始于侧向突起，其逐渐增大形成芽体，并与母体共享水沟系统。随后数天内，水沟系统逐渐闭合，直至芽体完全独立于母体。芽体可脱落形成新个体，或附着于母体并以母体为基质生长。第二种无性生殖形式为整体再生（Whole-Body Regeneration, WBR）。多项实验证明，通过筛网过滤分离体细胞后，钙质海绵能够生成幼体（olynthus），这为钙质海绵可通过断裂进行繁殖和生长提供了直接的实验证据。
钙质海绵的生殖时机通常发生于特定的季节性周期，但具体模式因物种和区域而异。Johnson（1978）报道了温带水域Calcinea不同物种的生殖与温度呈强相关性，而Van Koolwijk（1982）在温带地区研究的Calcaronea物种中未检测到这种相关性。近期观察发现，在热带区域，至少Sycettusa hastifera、P. magna和Heteropia glomerosa似乎能够进行持续生殖。同一环境中可共存具有不同生活史的物种，在相对稳定的区域，生殖似乎受不同环境刺激影响。然而，目前将生殖与温度（及其他环境因子）关联的证据大多来自寻常海绵，凸显了理解环境对其他纲海绵（尤其是当前气候变化背景下）生殖调控机制的显著空白。
钙质海绵有性生殖的研究始于19世纪中后期Lieberkühn（1859）、Schmidt（1866）、Miklucho-Maclay（1868）的德文著作，以及Haeckel（1871）的重要贡献，包括其专著《Die Kalkschw?mme》（“钙质海绵”，1872年）。正是通过研究钙质海绵的发育，他提出了动物起源于囊胚的“原肠祖理论”（Gastraea theory）。尽管“个体发育重演系统发育”的观点引发了生物学界的广泛争论，但也刺激了19世纪末至20世纪初对钙质海绵生殖的大量研究。该视角与达尔文进化论一致，认为后生动物起源于单一的古老海绵样胚胎。下文将从历史角度梳理认知积累过程，进而阐述当前对钙质海绵生殖与发育的描述。
3.2.1 Calcinea亚纲的生殖与发育
关于Calcinea发育的认知大多可追溯至19世纪末（Haeckel, 1872; Barrois, 1876; Schmidt, 1877; Metschnikoff, 1879; Minchin, 1900a），当时首次尝试描述和图示生殖元素。随后，Had?i（1917）描述了C. blanca的机体生长、配子发生和“海绵幼体”（spongule）。Tuzet（1948）和Sarà（1955a, 1955b）研究了C. coriacea的卵母细胞发育、胚胎及幼虫，Johnson（1979a, 1979b）进一步通过光学显微镜进行了研究。Borojevic（1969）通过光镜和电镜研究了六种calcinean物种的钙囊幼虫发育及变态过程。近期研究涉及Clathrina aurea、Borojevia aspina和Borojevia brasiliensis的卵发生（Lanna和Klautau, 2016）；Clathrina arnesenae的胚胎发生与幼虫发育（Ereskovsky和Willenz, 2008）；Soleneiscus sp.的自由游泳幼虫与变态（Amano和Hori, 2001）；Leucetta giribeti的生殖（Riesgo等, 2018）；以及C. aurea和Neoernsta citrea断裂后的再生（Padua等, 2016; Padua和Klautau, 2016）。尽管有这些贡献，Calcinea在海绵生殖科学中仍是一个被相对忽视的亚纲。
在Calcinea中，卵母细胞源自领细胞或透明变形细胞，并在母体间质（mesohyl）内发育，这可能是钙质海绵的祖先状态，或局限于卵泡巢（如Ascandra spp.和Robspongia minchini），这是该谱系独有的特征。虽然该性状的分类学分布记录不足，但其局限于Dendyidae科的可能性提示卵泡巢可能是谱系特异的生殖创新，可为钙质海绵的高级系统分类提供有用信息。Calcinea的卵母细胞产量通常较高，尤其在卵泡巢包围卵母细胞的物种中，但也有显著例外。卵黄发生可通过异源合成或混合途径（包括自体合成）进行。在异源合成中，卵原细胞在领皮层与Pinacoderm之间生长，伸出多个伪足吞噬营养细胞（看护细胞）以支持生长；然而，该亚纲（乃至所有多孔动物谱系）卵黄的生物化学与分子组成仍基本未被表征。卵发生结束时，卵母细胞呈现一个大的具核仁的细胞核，周围环绕着颗粒状细胞质。
相较于卵母细胞产生，雄性配子产生的研究更为匮乏。精巢囊在该亚纲从未被观察到。Had?i（1917）图示了C. blanca中围绕自由漂浮胞质团块（残余胞质团）的推定精子细胞。Bidder（1920）描述了被称为精子的解离细胞，据称类似于Minchin的“微小游走细胞”。直到一个世纪后，Riesgo等（2018）才在极地物种L. giribeti的解离领细胞室中鉴定并拍摄到精子细胞，其具有中段和长鞭毛，这是钙质海绵中首个被拍摄到的具鞭毛精子。有趣的是，该细胞形态与刺胞动物精子高度相似。受精通过载体细胞（carrier cell，“cellule charriante”）实现，随后的卵裂为均等全裂，遵循多轴卵裂模式。
胚胎在由扁平细胞组成的卵泡内发育，外层为致密细胞外基质，内层为大细胞。共生细菌从该阶段开始出现并持续存在于幼虫中。胚胎发育为钙囊幼虫，主要特征为中空的幼虫体，上皮围绕一个大腔。该上皮主要由两种细胞类型组成：数量较多的纤毛细胞，形成全覆盖的上皮；以及位于后区的1-4个颗粒细胞。除颗粒细胞外，至少在Soleneiscus sp.中发现纤毛细胞间存在瓶状细胞，其无鞭毛，具基部细胞核和外周大脂滴。此外，后区的液泡细胞充满大液泡。这些细胞的功能未知，但瓶状细胞的超微结构特征与Calcaronea的交叉细胞（cross cell）有某种相似性。幼虫随水流从间质释放。短暂游泳后，部分细胞逐渐从幼虫上皮迁移入幼虫腔，部分或完全填充腔体。尽管曾有观点认为这种迁移可能是某种形式的原肠作用，但更可能是这些细胞具有母体起源，为自由游泳幼虫提供营养。幼虫向底质游动并开始变态时结束浮游阶段。幼虫细胞在附着过程中变化极小，变态启动时则发生显著分化：幼虫接触底质后变圆，纤毛细胞似乎吸收其鞭毛；随后发生初始分化，纤毛细胞转变为扁平细胞（pinacocytes），将幼虫铺展于底质上，而其他细胞成为内部细胞团。从内部细胞团中，首批领细胞出现并形成单沟型水沟系统，同时部分造骨细胞开始分泌首批三辐骨针。此时幼海绵（olynthus）形成，并开始生长以达到成体形态。Pinacocytes、造骨细胞和领细胞中存在的超微结构标记（“粘性颗粒”）表明这些细胞源自幼虫的纤毛细胞。瓶状细胞和颗粒细胞的命运未知，未在幼体中被检测到（可能在变态期间降解），但液泡细胞存在于幼海绵的间质中。
3.2.2 Calcaronea亚纲的生殖与发育
相较于Calcinea，Calcaronea的生殖研究在19世纪末至20世纪初更为深入，近期研究还引入了分子方法和针对既往被忽视区域物种的研究。因此，对该亚纲生殖与发育的认知更为丰富。本节首先从历史视角梳理研究历程，随后详细评述该类群发育的主要阶段。历史上的研究兴趣主要集中于两个关键的胚胎事件：反转（inversion）和陷入（invagination）。继Grant（1826）的首次报道后，Schmidt（1866）描述了Sycon humboldti“具纤毛卵”的两个极：具纤毛的前极和具大型非纤毛细胞的后极，由此产生了当前的术语“两囊幼虫”（amphiblastula）。
Haeckel（1872）首次从卵裂初期开始研究幼虫发育。他认为卵裂均等直至16细胞期，此时11个细胞环绕5个内部细胞。随后出现赤道分裂面，形成双凸透镜形胚胎。后续卵裂产生桑椹胚，外表面为纤毛细胞，内表面无变化，他称之为“短腕幼虫”（pluteus）。随后幼虫前极消失，中央腔（“胃”）直接开口于出水孔。此时幼虫自由生活，称为原肠胚。其在出水孔对侧附着于底质，外部细胞失去纤毛并融合形成合胞体，内部细胞获得纤毛。当海绵形成首批骨针时，个体达到钙质海绵的基础状态——幼体（olynthus）。Haeckel（1872, 1874）的描述及其理论结论（原肠祖理论）引发了科学界的重大争论并很快受到质疑，刺激了钙质海绵类群生殖研究的初始阶段。两年后，Metschnikoff（1874）修订了Haeckel的描述，确认了“桑椹胚”内的腔体，并证实幼虫分为两半：一半为纤毛区，另一半为颗粒细胞区，偶含骨针。他提出前纤毛部分陷入形成内胚层，出水孔仅在后期出现，并驳斥了Haeckel的解释。1875年，Schulze描述了胚胎发生的早期阶段，提出陷入发生在幼虫附着前的非纤毛区，得到Keller（1876）的支持。Barrois（1876）证实了Schulze的卵裂观察，但认为陷入通过纤毛半球在母体内发生，产生“原肠胚”。然而到1878年，Schulze接受了Metschnikoff对陷入的解释，提出陷入可能发生于幼囊胚期，但这仅是假原肠作用，真正的原肠作用源于纤毛细胞向非纤毛细胞的迁移，并在幼虫附着处形成“口”。随后的数十年间，一系列研究奠定了当今对钙质海绵胚胎发生的认知基础。Dendy（1890）沿袭Balfour（1879），描述了沉降过程中柱状细胞（纤毛细胞）向“囊胚腔”（blastocoel）的迁移。Minchin（1896, 1900a, 1900b）进行了经典研究，描述了第三种细胞类型及Leucosolenia variabilis幼虫的变态。Maas（1899, 1900）观察到卵母细胞首次卵裂的轴与受精轴一致，并描述了附着后构成海绵机体的细胞组合。Hammer（1906a, 1906b, 1908）证实了Metschnikoff（1874）、Schulze（1878）、Minchin（1900b）和Maas（1900）的结果，提供了更详细的描述并发表了Sycon raphanus“原肠胚”期的首批显微照片。这些工作标志着钙质海绵生殖生物学研究的第一个时期（海绵生殖科学第一期）的结束。
在海绵生殖科学第二期，部分研究对生殖细胞进行了调查并以照片记录。J?rgensen（1910）观察到受精卵的核配，并注意到Sycon中极化卵的形成。Dendy（1914）细致研究了Grantia compressa的配子发生，包括精子形成。后续研究不仅反驳了其精子发生的描述，还首次描述了参与受精的载体细胞，并详述了胚胎的细胞学特征（Gatenby, 1920a, 1927; Gatenby和King, 1929）。
法国学者Octave Duboscq和Odette Tuzet的研究使Calcaronea发育研究达到顶峰。他们发表了大量关于细胞学、配子发生和胚胎发生各方面的文章。这些学者首次描述了纤毛朝向囊胚腔的囊胚、胚胎反转过程以及幼虫交叉细胞（cellules en croix）。他们对S. raphanus和G. compressa生殖的细致研究最终形成了一篇描述各生殖阶段的全面综述（Duboscq和Tuzet, 1937b）。
钙质海绵的再生现象吸引了Huxley（1911, 1921a, 1921b）的关注，他尝试从解离细胞重构功能机体以重建“正常”幼体。这一研究方向在1960年代大幅扩展，主要归功于Korotkova等人的广泛研究。此后，再生一直是一个多产的研究领域，重要贡献延续至近几十年。鉴于多孔动物通常具备整体再生能力，钙质海绵成为研究再生相关基因表达的合适模型系统，例如源于解离细胞或组织损伤的基因表达。
1980-1990年代，钙质海绵的超微结构研究显著增加（海绵生殖科学第三期），主要由Marie-France Gallissian领导。多数研究聚焦于G. compressa、Petrobiona massiliana和S. raphanus生殖元素的超微结构，涉及配子发生和受精，部分研究还描述了这些及其他物种的两囊幼虫。其他研究还包括对S. ciliatum配子发生和受精的超微结构研究。利用光镜和电镜，Franzen（1988）描述了S. ciliatum的完整发育，指出卵母细胞源自领细胞，且幼虫发育无需胚胎卵泡（后称为胚上营养细胞上皮，epilarval trophocyte epithelium; Lanna和Klautau, 2012）。随后的电镜研究检查了Leucandra abratsbo和Sycon sp.的自由游泳及变态幼虫。近期研究还扩展到理解热带物种，如Heteropia glomerosa和Sycettusa hastifera。
千禧之交，形态与分子研究相结合， renewed了对钙质海绵生殖的研究兴趣（海绵生殖科学第四期）。在Sycon和Leucosolenia中鉴定出了Homeobox、sine oculis和SOX家族的发育基因。随着首张多孔动物基因组（寻常海绵Amphimedon queenslandica）的发表，一系列针对S. ciliatum的基因组和转录组研究相继开展。迄今为止，所有涉及钙质海绵发育性状的分子研究均集中于Sycon和Leucosolenia物种的基因表达。
3.2.2.1 Calcaronea的精子发生
精子发生是钙质海绵生殖中最具争议且认知最薄弱的环节之一。在使用超微结构方法之前的研究普遍认为，精子被认为源自变形细胞（原始细胞），通过无丝分裂（直接核分裂，无纺锤体形成）产生一个形成配子的细胞和一个形成囊壁的细胞，该囊壁用于滋养精巢囊。然而，这些作者均未展示导致精子形成的细胞过程。Gatenby（1920a）认为Poléjaeff（1882）描述的过程可能反映了海绵体内的寄生发育，并将此观点延伸至Dendy（1914）的精子发生记述。他提出精子源自间质变形细胞，这些细胞分裂形成精巢囊，随后观察到领细胞来源的精原细胞迁入领细胞室，失去鞭毛并进行分裂。由此得出结论：G. compressa的精子发生在间质和领细胞室内均可进行。Sarà和Orsi（1975）后来在Sycon物种中观察到Gatenby所述的囊体，但在百余个标本中仅见于两个，指出局部且罕见的囊体给观察带来了巨大挑战。他们不同意精子发生速度过快导致其难以在领细胞体中观察到的假说。成熟精子曾被报道游离于领细胞室或穿透母体领细胞。超微结构研究表明，精子发生是由领皮层下方的游离领细胞产生精子，这在calcinean的L. giribeti中也有观察。Lanna和Klautau（2010）检查了数百个P. magna标本以鉴定该物种的精子，但从未观察到精巢囊的形成，并提出精子发生在领细胞室内，由沙漏形领细胞转分化为精原细胞。成熟精子属于“异常”类型，缺乏清晰的中段和鞭毛。作者提出，精巢囊的缺失可能是Calcaronea中雄性配子描述罕见的原因之一。迄今为止，尚无研究彻底调查钙质海绵精子发生的细胞过程，描述导致领细胞转化为精子的所有细胞事件。关于亚细胞结构（如nuage和顶体）的存在与否仍存在空白。这些空白阻碍了对多孔动物门内具有显著多样性的比较研究。因此，精子发生仍是钙质海绵生殖生物学认知中的主要未解空白，亟需开展聚焦于雄配子发育的新研究。
3.2.2.2 Calcaronea的卵发生
钙质海绵的卵发生在其生殖生物学的大背景下已得到较全面研究。关于该亚纲生殖细胞形成的假说有两种：一是源自间质细胞，二是源自领细胞。Dendy（1914）统一了这两种假说，认为将形成卵母细胞的细胞（卵原细胞）是源自领细胞室的领细胞衍生的间质细胞。这一观点后来得到其他研究者的支持。Duboscq和Tuzet（1937b, 1942）也采纳此观点，并在1980年代通过电镜研究证实了卵发生经历卵原细胞阶段（源自领细胞）。在卵原细胞阶段，卵母细胞经历首次有丝分裂和减数分裂，同时细胞向领细胞室迁移并转化为幼年卵母细胞。卵母细胞生长分为两个阶段：“缓慢增长期”和“快速增长期”。前者以变形虫样细胞形态为特征，细胞质内含物少，其营养通过伪足与失去领和鞭毛的领细胞之间的交错连接实现。在快速增长期，卵母细胞表现为大型卵形细胞，通常与营养复合体相关，并含有大量细胞质内含物。Duboscq和Tuzet（1937b）的分类系统可重命名为卵发生的卵黄合成前期和卵黄合成期。营养复合体由一个卵母细胞、一个源自领细胞并充满颗粒的看护细胞以及一个相关的卫星细胞组成，最初在S. raphanus中被描述，但并非所有calcaronean物种都存在。在部分物种的卵母细胞生长过程中，会发生细菌吞噬和看护细胞吞噬，而在其他物种（如G. compressa、S. raphanus和S. sycandra）的整个生长期则不发生吞噬或与营养复合体关联。Gallissian（1981）提出，早期基于光镜观察报道的看护细胞被卵母细胞吞噬可能是错误解读，电镜显示两者紧密关联但并未被摄入。Dendy（1914）和Gatenby（1920a）观察到这些配子仅存在于母体身体的特定区域，但热带物种（如P. magna、S. hastifera和H. glomerosa）中卵母细胞的分布似乎是随机的。Sarà和Orsi（1975）以及Gallissian（1981）观察到卵母细胞发育初期的位置直接影响营养复合体的形成。该复合体的形成进而影响卵母细胞的极化，继而影响卵裂及胚胎细胞的产生。尽管研究充分，卵发生仍存在一些未解答或部分解释的问题，如配子起源、看护细胞吞噬以及卵母细胞极化等。
3.2.2.3 Calcaronea的受精与胚胎发生
关于钙质海绵受精的首批报道来自Haeckel（1872），但其描述被称为“受精过程的浪漫叙述”，从未被新的观察所证实。与Haeckel的描述相反，钙质海绵的受精是多孔动物门独有且专有的方式。精子并非直接接触卵母细胞，而是借助辅助细胞——载体细胞。Gatenby（1920a）是首位揭示该
