出品：科普中国
作者：李金娟（早稻田大学）
监制：中国科普博览
编者按：为拓展认知边界，科普中国前沿科技项目推出“未知之境”系列文章，纵览深空、深地、深海等领域突破极限的探索成果。让我们一起走进科学发现之旅，认识令人惊叹的世界。
在生命演化的漫长历程中，海绵动物的演化过程一直是一个引人入胜却难解的谜题。海绵动物被认为是地球上最早出现的多细胞动物之一，是连接单细胞生物和复杂动物的重要桥梁。然而，关于海绵动物的起源和早期演化，科学界一直存在巨大的认知空白。
直到最近，中国科学家取得了一项重大突破，为解开这个谜题提供了关键线索。中国科学院南京地质古生物研究所袁训来研究员领导的国际合作团队，在湖北宜昌发现了一种距今约5.5亿年的海绵化石，它被命名为“螺旋网格海绵”。
这一发现不仅填补了海绵动物早期演化的重要空白，更为我们重新审视整个生命演化历程提供了全新视角。
螺旋网格海绵复原图
（图片来源：参考文献2）
海绵动物：生命演化树上的活化石
海绵动物，这个看似简单却又神秘的生物群体，在动物界中占据着独特的地位。
海绵动物的身体结构简单，没有明显的器官系统，却拥有令人惊叹的生存能力。它们的身体就像一个巨大的过滤器，通过不断吸入、排出水流来获取养分和氧气。这种简单而高效的生存方式，使得海绵动物在地球上繁衍生息了数亿年之久。
在现代海洋中，海绵动物的种类繁多，形态各异。有些海绵像精致的花瓶，有些则像巨大的桶或扇子。它们的颜色也十分丰富，应有尽有。这些多姿多彩的海绵，不仅为海底世界增添了绚丽的色彩，也为海洋生态系统的平衡做出了重要贡献。
形形色色的海绵动物
（图片来源：维基百科）
难解谜题：海绵动物“消失的岁月”
尽管现代海绵动物如此普遍，但在地质历史中，它们的踪迹却长期处于“失踪”状态。这个现象让科学家们困惑不已，犹如一个难解的谜题。
想象一下，如果你是一位古生物学家，正在寻找海绵动物的祖先。你兴致勃勃地挖掘各个地质年代的岩层，却发现在距今约5.39亿年的寒武纪之前，海绵动物的化石记录几乎是一片空白。这就好比一本厚重的家族史，前几章的页面全都不翼而飞了。
科学家们通过分子生物学研究和分子钟推测，认为海绵动物应该起源于大约7亿年前。然而，在实际的化石记录中，确凿的海绵化石直到寒武纪才大量出现。这意味着海绵动物的化石记录存在长达1.6亿年的巨大空白，这段时期被科学家们形象地称为海绵早期演化中“消失的岁月”。
为什么会出现这样的情况呢？科学家们提出了两种主要的假说：
第一种假说认为，海绵动物的共同祖先可能已经具有矿化的骨针（海绵的支撑结构）。但是，寒武纪之前的环境可能不利于这些骨针的保存，导致我们难以找到它们的化石。
第二种假说则认为，早期的海绵动物可能根本就没有矿化的骨针，而是由软体组织构成。这使得它们在成为化石的过程中更容易被破坏，也更难被我们识别出来。这就像是用水在岩石上作画，很快就会蒸发消失，难以留下长久的痕迹。
这个谜题一直困扰着科学家们，直到最近的这项研究，为解开这个谜题提供了关键的线索。
现代石灰海绵纲海绵动物的各型骨针
（图片来源：维基百科）
螺旋网格海绵：揭开海绵动物演化之谜的“罗塞塔石碑”
在湖北宜昌，距今约5.5亿年前的石板滩生物群中，科学家们发现了一件令人兴奋的新化石。该化石被命名为“螺旋网格海绵”，它的发现犹如在茫茫历史长河中找到了一个连接点，填补了海绵动物早期演化的空白。
螺旋网格海绵有着令人惊叹的形态特征，它的身体呈现出优雅的锥形，底部有一个盘状的结构，可能用来在海底固定。最引人注目的是它的表面结构由规则的方格组成，这些方格又可以被细分成更小的方格，形成一种复杂而有序的网状结构。
螺旋网格海绵化石照片（a）与激光扫描高程图（b）
（图片来源：参考文献1）
这种结构让人联想到现代的六放海绵，但有一个关键的区别：螺旋网格海绵的网格是由有机质组成的，而不是矿化的骨针。
这个发现为我们提供了一个全新的视角来看待海绵动物的早期演化。它告诉我们，在遥远的埃迪卡拉纪晚期，已经存在不具有矿化骨针的海绵动物。这就好比我们发现了一种“原始版本”的海绵，它还没有发展出坚硬的骨针，但已经具备了海绵动物的基本特征。
科学家们对螺旋网格海绵进行了详细的研究和分析。他们将此化石与各种现生动物和其他化石进行比较，构建了一个复杂的数据矩阵，并进行了严格的系统发育分析。结果显示，螺旋网格海绵属于冠群海绵，并且与六放海绵的亲缘关系较近。该发现进一步证实了螺旋网格海绵在海绵动物演化历程中的重要地位。
某种六放海绵纲动物，该纲动物具有硅质骨针，有些骨针能聚合成网状的骨架，骨骼中无海绵质。因此本纲又称为玻璃海绵。
（图片来源：维基百科）
螺旋网格海绵的发现，为我们理解动物的早期演化提供了关键的信息。它告诉我们，在寻找前寒武纪的海绵化石时，我们不能仅仅以现代海绵为标准。早期的海绵可能没有矿化的骨针，也可能缺少我们熟知的某些特征。这个发现拓宽了我们的视野，为未来的研究指明了新的方向。
海绵动物与生命大爆发：重新审视生命演化的历程
螺旋网格海绵的发现，同时也为我们审视整个生命演化的历程提供了全新的视角。长期以来，科学家们认为前寒武纪和寒武纪的生物群落有着天壤之别。
埃迪卡拉纪被认为是形态奇特、亲缘关系不明的生物主导的时代。而到了寒武纪，各种现代动物门类突然大量出现，这就是著名的“寒武纪大爆发”。这种观点就像是在描述两个完全不同的世界：一个是充满神秘生物的远古世界，另一个则是我们熟悉的现代海洋生态系统的雏形。
然而，螺旋网格海绵的发现，为这两个看似割裂的世界之间搭建了一座桥梁。它告诉我们，在埃迪卡拉纪晚期，已经存在着与现代动物有直接演化关系的生物。也就是说，古老的家族史中，一张连接古老祖先和现代后代的关键照片被找到了。
这个发现也让我们重新思考“寒武纪大爆发”的本质。也许，生命的演化并不是突然的“爆发”，而是一个渐进的过程。在寒武纪之前，各种动物门类可能已经开始分化，只是它们还没有发展出坚硬的外壳或骨骼，因此难以在化石记录中保存下来。
这项新发现也给我们带来了更多的问题：在螺旋网格海绵之前，是否还存在更早的海绵动物？海绵动物的祖先们如何获得矿化骨针的能力？这些问题的答案，可能隐藏在古老的岩层中，等待着未来的科学家去发现。
螺旋网格海绵和其他动物之间的演化关系
（图片来源：参考文献2）
结语
海绵动物的演化历程，犹如一部跨越数亿年的史诗。从最初的软体结构，到后来发展出复杂的矿化骨针，每一步都记录着生命演化的奥秘。螺旋网格海绵的发现，为这部史诗增添了浓墨重彩的一笔，让我们得以一窥远古海洋的神秘面貌。
在未来，随着技术的进步和新方法的应用，我们或许能够发现更多的早期动物化石，进一步完善生命演化的图景。海绵动物的故事，将继续启发我们思考生命的本质，激励我们探索未知的领域，追寻生命演化的奥秘。
参考文献：
1. Xiaopeng Wang, Alexander G. Liu, Zhe Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Ke Pang, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan & Shuhai Xiao, A late-Ediacaran crown-group sponge animal
2. 中国科学院南京地质古生物研究所，海绵动物早期演化研开究取得重要进展
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