【#西北大学团队在陕西汉中发现珍稀化石# 实证苔藓动物门起源于寒武纪早期】#华商科学周刊# 西北大学团队在陕西汉中发现珍稀化石，实证苔藓动物门起源于寒武纪早期，近期，这一成果引发高度关注。苔藓植物和苔藓动物,为什么都叫苔藓？苔藓动物到底是一种什么样的动物？为什么在汉中发现？地球上最古老的生物还有哪些？这项发现对研究地球生命演化有什么帮助？近日，华商报大风新闻记者专访了西北大学张志飞教授团队成员宋宝鹏博士，为大家一一解答生物之谜。
>>专家简介
宋宝鹏，西北大学张志飞教授团队成员，博士期间围绕寒武纪早期礁体生态系统和苔藓动物门的早期辐射与演化开展相关研究工作。发表学术论文14篇，其中SCI论文12篇。
>>重磅成果
新发现的化石证实苔藓动物在寒武纪早期已出现
近日，《自然》（Nature）杂志在线发表了西北大学早期生命研究团队张志飞课题组的最新研究成果——《高真度保存的模块化骨骼证实了苔藓动物门的寒武纪起源》。
根据研究成果，在汉中地区寒武纪早期地层仙女洞组，研究团队发现了一批同时保存了矿化骨骼和原位动物软组织的微型苔藓动物化石，从而证实了苔藓动物在寒武纪早期的出现，为追溯该动物门类起源和矿化发生提供了新启示。
苔藓动物是现代海洋重要的底栖动物，学界长期认为苔藓动物门存在寒武纪祖先类型，但因其化石个体微小、难以甄别，一直未曾有确凿实证。苔藓动物成了寒武纪生命图景中一块缺失的关键拼图。
张志飞教授介绍，此次新成果将具有矿化骨骼的苔藓动物化石记录从奥陶纪前推至寒武纪早期，提前至少5000万年。
>>专访问答
五年里敲开一层又一层岩石
在实验室筛选了数以万计的标本
据了解，苔藓动物是极具特色的群居水生生物，它们几乎不独自生存，成千上万的微小个体聚集共生，搭建出形态各异的“集体公寓”，堪称远古“海洋建筑师”。本次研究依托汉中寒武纪早期仙女洞组珍稀化石样本，将苔藓动物矿化骨骼的化石记录从奥陶纪前移至寒武纪早期。
苔藓植物和“苔藓动物”有什么不一样？
华商报：苔藓植物和“苔藓动物”为什么都叫苔藓？说它是地球上最古老的生物之一，那地球上最古老的生物还有哪些？请简单描述一下生命的演变历程。
宋宝鹏：两者都叫“苔藓”纯粹是因为长得像。苔藓植物是绿色植物，靠光合作用制造养分。苔藓动物则是货真价实的动物，有口、有肠道、有触手，靠滤食水中颗粒为生。在分类学上拥有自己独立的“门”——苔藓动物门。它们成群附着在岩石上的样子，像极了潮湿处的苔藓，于是共享了这个名字。这种“撞名”在生物学上并不少见，恰恰说明了早期古生物学家命名时主要依据的是直观形态。
苔藓动物确实是地球上最古老的多细胞动物类群之一，比它们更早的居民还包括蓝细菌——这类单细胞生物早在30多亿年前就出现在地球上，并且学会了光合作用，持续改变大气成分，为后来复杂生命的登场铺平了道路。在动物界内部，海绵被认为是最古老的类群之一，其化石记录可追溯到约6亿年前甚至更早。刺胞动物（如水母、珊瑚）也在寒武纪之前就已存在。苔藓动物虽然出现稍晚，但它们首次演化出了高度模块化的钙质群体骨骼，这一创新在地球生命史上具有里程碑意义。
简单梳理生命的演变历程应该是这样的——大约38亿年前，原始生命在海洋中诞生；此后二十多亿年，地球一直是微生物的世界；直到埃迪卡拉纪（约6.35亿至5.41亿年前），多细胞复杂生物才开始大规模出现；紧接着就是寒武纪大爆发，动物门类集中登场，矿化骨骼广泛出现，现代海洋生态系统的雏形由此建立。
苔藓动物到底是一种什么样的动物？
华商报：苔藓动物到底是一种什么样的动物？它在海洋里扮演什么角色？
宋宝鹏：如果把它的单个个体放大，就像一朵微缩的喇叭花，顶端有一圈纤细的触手围成马蹄形或环形，这就是它的“触手冠”。触手上密布纤毛，能拨动水流，把水中的浮游生物和有机碎屑送进嘴里。苔藓动物是群居生物。每只虫都会分泌钙质、胶质或几丁质，为自己建造一个“虫室”，成千上万间虫室彼此相连，形成树枝状、扇状、结壳状甚至直立双列状的群体。在海洋生态系统中，它们是滤食者，也是重要的造礁和附礁生物，参与碳酸盐的固定与沉积，是海洋“碳酸盐工厂”的一部分。
5亿多年前的地球是什么样子？
华商报：什么是寒武纪早期？5亿多年前的地球是什么样子？当时的海洋里除了苔藓动物，还有哪些神奇的远古生物？
宋宝鹏：寒武纪是地球历史上一个非常重要的地质时代，位于5亿多年前。寒武纪早期，大陆分布与今天完全不同，我国华南绝大部分地区还是一片被浅海覆盖的陆块。陆地上没有植物，没有土壤，一片荒芜。但海洋里却热闹非凡：三叶虫在海底爬行觅食，腕足动物用肉茎固着在礁石上滤食，奇虾作为顶级捕食者挥舞着巨大前肢在水中巡游，古杯动物则构成了最早的动物礁。寒武纪大爆发正是描述这个现象：在相对较短的地质时间内，几乎所有现生动物门类的祖先集中登场，建立起复杂海洋生态系统的基本框架。
这次发现补上了百余年来所缺化石证据
华商报：这次研究究竟是一个什么样的重大发现？
宋宝鹏：寒武纪大爆发涉及的主要动物门类，在过去的百余年间被古生物学家逐一找到化石证据，唯独苔藓动物门长期缺席。分子钟分析预测它们的起源应该追溯到寒武纪甚至更早，但在寒武纪地层中始终找不到确凿的化石。这一次，研究团队在陕南汉中的仙女洞组礁灰岩中，不仅找到了苔藓动物标志性的模块化骨骼——六边形虫室、隔板和柱突，还在虫室内部发现了原位保存的软组织结构，包括囊膜和肌纤维。软硬结构在同一标本中完整对应，再加上系统发育分析将其置于狭唇纲的冠群位置，这就为“苔藓动物在寒武纪已经存在”提供了不可辩驳的证据。
5亿年前汉中是一片温暖的碳酸盐浅海
华商报：为什么会选择陕西汉中寻找远古化石？这片土地有什么特别之处，能留住5亿多年前的小动物化石？
宋宝鹏：5.18亿年前，汉中所处的扬子地台北缘是一片温暖的碳酸盐浅海，海水清澈，适合大量底栖生物生存。仙女洞组就是这一时期形成的沉积地层，以生物碎屑灰岩和礁灰岩为主，富含磷酸盐化的微体化石。磷酸盐化可以在极小的尺度上以三维方式保存软躯体结构，这对于寻找毫米级的苔藓虫至关重要。同时，汉南—米仓山周缘的仙女洞组出露良好，剖面连续，为系统采集提供了理想的地质条件。
华商报：“苔藓动物是比蚂蚁还小的微型建筑大师，它给自己盖了一座‘石头公寓’，每个小房间（虫室）里都住着一个苔藓动物家庭成员，千千万万个家庭连在一起，就成了海底的‘高层小区’”，这个说法贴切吗？
宋宝鹏：非常贴切，抓住了苔藓动物最核心的特征。它们确实是微型建筑师。每只虫体分泌钙质建造一个“虫室”，这就是它的专属房间。成千上万个虫室彼此紧密相连，形成一层或数层的群体结构——正如一栋多层公寓。更精妙的是，虫室之间并非完全封闭，相邻个体通过微小孔道进行物质交流，整座“公寓”是一个有组织、有秩序的群体，而不是彼此孤立的堆积。
它们在礁体上附着生长，礁体就像小区的“地基”。有些群体呈双叶直立状，像两排背靠背的公寓楼；有些呈单层平铺状，像覆盖在礁石表面的一层地砖。这些5亿年前的海底“建筑群”，今天依然保存着当初的几何秩序。
怎么精准发现、找到毫米级的微型化石？
华商报：这些化石都是毫米级的微型化石，特别细小，肉眼很难看清，咱们团队是怎么精准发现、找到这些珍贵化石的？
宋宝鹏：这类化石肉眼几乎无法分辨，寻找它们需要一整套流程。我们从野外采集含化石的石灰岩样品，在实验室用弱酸进行酸蚀处理，碳酸钙溶解后，不溶于酸的磷酸盐化化石便残留在残渣中。接下来，在体视显微镜下用细小的镊子逐一筛选，从数以万计的微小颗粒中挑出有研究价值的标本。随后，利用扫描电镜观察表面微观结构，用能谱分析确定元素组成，用X射线断层扫描和双束聚焦离子束与透射电镜联用技术重建其三维构型和内部软组织结构。这套“从岩石到纳米级”的分析流程，是最终确认化石身份的关键。
华商报：从发现化石、反复检测分析，到最终确认重大成果，整个研究过程大概持续了多久？最关键、最耗时的一步是什么？
宋宝鹏：从野外采集到论文发表，这项研究前后历时约五年。最漫长的是化石筛选阶段——研究者需要在显微镜前连续工作数小时，从如山的残渣中找出极少数的目标化石，整个过程如同大海捞针。回顾整个历程，最关键的一步是坚持。五年时间里，团队在野外敲开一层又一层的岩石，在实验室筛选了数以万计的标本，其间经历过同行的质疑和论文发表的波折。如果没有坚持，就不会有那枚最终决定成败的标本被挑出来的瞬间。当扫描电镜下首次观察到模块化的虫室时，争论多年的苔藓动物归属问题终于尘埃落定。
现代的苔藓动物与5亿多年前有何差别？
华商报：苔藓动物依然生活在现代海洋里，通过这次远古化石研究，我们能发现它们亿万年以来发生了哪些进化变化？
宋宝鹏：现代海洋中苔藓动物依然广泛分布，全球约有6000个现生种。与寒武纪祖先相比，现代苔藓虫在虫室结构、群体形态和生态策略上更加多样。寒武纪的类群属于狭唇纲，虫室钙化程度较高，但群体构型相对简单。今天的苔藓动物除了狭唇纲，还存在裸唇纲和被唇纲，有的虫室胶质化，有的发展出口盖结构保护虫体。不过，核心的模块化建造方式——用重复的微小单元组装出宏观群体——在5亿年间几乎没有改变。可以说，这个古老的身体构筑蓝图经受住了时间的考验。
为理解矿化骨骼的起源提供了新线索
华商报：这次的发现为寒武纪大爆发的研究补上了哪块关键“拼图”？对人类研究地球生命演化有什么帮助？
宋宝鹏：寒武纪大爆发是地球生命史上最重大的演化事件之一，其标志性特征就是动物门类在短期内集中出现，同时矿化骨骼广泛登场。此前，几乎所有主要动物门类都找到了寒武纪的化石代表，唯独苔藓动物缺席。本次发现填补了这块缺失的拼图，使动物树的三大亚界——基础动物、原口动物和后口动物——在寒武纪都有了完整的化石衔接。这一成果为舒德干院士团队提出的“三幕式寒武纪大爆发”假说提供了关键支撑，同时也将苔藓动物的干群起源指向更早的纽芬兰统甚至埃迪卡拉纪，为理解矿化骨骼的起源和早期礁体生态系统的演化提供了新线索。
汉中地区寒武系地层化石潜力远未穷尽
华商报：除了这次的苔藓动物化石，汉中这片地层里，还有可能藏着其他没被发现的远古生物化石吗？团队接下来还有哪些探索计划？
宋宝鹏：汉中地区寒武系地层发育完整，化石潜力远未穷尽,很可能还保存着其他未描述的微型无脊椎动物化石。研究团队下一步有两个方向：一是向更古老的岩层推进，寻找苔藓动物更早的祖先；二是开展连续采样，系统追踪苔藓虫从寒武纪到奥陶纪的演化轨迹，揭示它们如何从小角色，逐步发展为古生代最重要的造礁生物之一。 华商报大风新闻记者 任婷
