在生命演化的漫長歷程中，海綿動物的演化過程一直是一個引人入勝卻難解的謎題。海綿動物被認為是地球上最早出現的多細胞動物之一，是連線單細胞生物和復雜動物的重要橋梁。然而，關於海綿動物的起源和早期演化，科學界一直存在巨大的認知空白。
直到最近，中國科學家取得了一項重大突破，為解開這個謎題提供了關鍵線索。中國科學院南京地質古生物研究所袁訓來研究員領導的國際合作團隊，在湖北宜昌發現了一種距今約5.5億年的海綿化石，它被命名為「螺旋網格海綿」。
這一發現不僅填補了海綿動物早期演化的重要空白，更為我們重新審視整個生命演化歷程提供了全新視角。
海綿動物：生命演化樹上的活化石
海綿動物，這個看似簡單卻又神秘的生物群體，在動物界中占據著獨特的地位。
海綿動物的身體結構簡單，沒有明顯的器官系統，卻擁有令人驚嘆的生存能力。它們的身體就像一個巨大的過濾器，透過不斷吸入、排出水流來獲取養分和氧氣。這種簡單而高效的生存方式，使得海綿動物在地球上繁衍生息了數億年之久。
在現代海洋中，海綿動物的種類繁多，形態各異。有些海綿像精致的花瓶，有些則像巨大的桶或扇子。它們的顏色也十分豐富，應有盡有。這些多姿多彩的海綿，不僅為海底世界增添了絢麗的色彩，也為海洋生態系的平衡做出了重要貢獻。
難解謎題：海綿動物「消失的歲月」
盡管現代海綿動物如此普遍，但在地質歷史中，它們的蹤跡卻長期處於「失蹤」狀態。這個現象讓科學家們困惑不已，猶如一個難解的謎題。
想象一下，如果你是一位古生物學家，正在尋找海綿動物的祖先。你興致勃勃地挖掘各個地質年代的巖層，卻發現在距今約5.39億年的寒武紀之前，海綿動物的化石記錄幾乎是一片空白。這就好比一本厚重的家族史，前幾章的頁面全都不翼而飛了。
科學家們透過分子生物學研究和分子鐘推測，認為海綿動物應該起源於大約7億年前。然而，在實際的化石記錄中，確鑿的海綿化石直到寒武紀才大量出現。這意味著海綿動物的化石記錄存在長達1.6億年的巨大空白，這段時期被科學家們形象地稱為海綿早期演化中「消失的歲月」。
為什麽會出現這樣的情況呢？科學家們提出了兩種主要的假說：
第一種假說認為，海綿動物的共同祖先可能已經具有礦化的骨針（海綿的支撐結構）。但是，寒武紀之前的環境可能不利於這些骨針的保存，導致我們難以找到它們的化石。
第二種假說則認為，早期的海綿動物可能根本就沒有礦化的骨針，而是由軟體組織構成。這使得它們在成為化石的過程中更容易被破壞，也更難被我們辨識出來。這就像是用水在巖石上作畫，很快就會蒸發消失，難以留下長久的痕跡。
這個謎題一直困擾著科學家們，直到最近的這項研究，為解開這個謎題提供了關鍵的線索。
螺旋網格海綿：揭開海綿動物演化之謎的「羅塞塔石碑」
在湖北宜昌，距今約5.5億年前的石板灘生物群中，科學家們發現了一件令人興奮的新化石。該化石被命名為「螺旋網格海綿」，它的發現猶如在茫茫歷史長河中找到了一個連線點，填補了海綿動物早期演化的空白。
螺旋網格海綿有著令人驚嘆的形態特征，它的身體呈現出優雅的錐形，底部有一個盤狀的結構，可能用來在海底固定。最引人註目的是它的表面結構由規則的方格組成，這些方格又可以被細分成更小的方格，形成一種復雜而有序的網狀結構。
這種結構讓人聯想到現代的六放海綿，但有一個關鍵的區別：螺旋網格海綿的網格是由有機質組成的，而不是礦化的骨針。
這個發現為我們提供了一個全新的視角來看待海綿動物的早期演化。它告訴我們，在遙遠的艾迪卡拉紀晚期，已經存在不具有礦化骨針的海綿動物。這就好比我們發現了一種「原始版本」的海綿，它還沒有發展出堅硬的骨針，但已經具備了海綿動物的基本特征。
科學家們對螺旋網格海綿進行了詳細的研究和分析。他們將此化石與各種現生動物和其他化石進行比較，構建了一個復雜的數據矩陣，並進行了嚴格的系統發育分析。結果顯示，螺旋網格海綿屬於冠群海綿，並且與六放海綿的親緣關系較近。該發現進一步證實了螺旋網格海綿在海綿動物演化歷程中的重要地位。
某種六放海綿綱動物，該綱動物具有矽質骨針，有些骨針能聚合成網狀的骨架，骨骼中無海綿質。因此本綱又稱為玻璃海綿。（圖片來源：維基百科）
螺旋網格海綿的發現，為我們理解動物的早期演化提供了關鍵的資訊。它告訴我們，在尋找前寒武紀的海綿化石時，我們不能僅僅以現代海綿為標準。早期的海綿可能沒有礦化的骨針，也可能缺少我們熟知的某些特征。這個發現拓寬了我們的視野，為未來的研究指明了新的方向。
海綿動物與生命大爆發：重新審視生命演化的歷程
螺旋網格海綿的發現，同時也為我們審視整個生命演化的歷程提供了全新的視角。長期以來，科學家們認為前寒武紀和寒武紀的生物群落有著天壤之別。
艾迪卡拉紀被認為是形態奇特、親緣關系不明的生物主導的時代。而到了寒武紀，各種現代動物門類突然大量出現，這就是著名的「寒武紀大爆發」。這種觀點就像是在描述兩個完全不同的世界：一個是充滿神秘生物的遠古世界，另一個則是我們熟悉的現代海洋生態系的雛形。
然而，螺旋網格海綿的發現，為這兩個看似割裂的世界之間搭建了一座橋梁。它告訴我們，在艾迪卡拉紀晚期，已經存在著與現代動物有直接演化關系的生物。也就是說，古老的家族史中，一張連線古老祖先和現代後代的關鍵照片被找到了。
這個發現也讓我們重新思考「寒武紀大爆發」的本質。也許，生命的演化並不是突然的「爆發」，而是一個漸進的過程。在寒武紀之前，各種動物門類可能已經開始分化，只是它們還沒有發展出堅硬的外殼或骨骼，因此難以在化石記錄中保存下來。
這項新發現也給我們帶來了更多的問題：在螺旋網格海綿之前，是否還存在更早的海綿動物？海綿動物的祖先們如何獲得礦化骨針的能力？這些問題的答案，可能隱藏在古老的巖層中，等待著未來的科學家去發現。
結語
海綿動物的演化歷程，猶如一部跨越數億年的史詩。從最初的軟體結構，到後來發展出復雜的礦化骨針，每一步都記錄著生命演化的奧秘。螺旋網格海綿的發現，為這部史詩增添了濃墨重彩的一筆，讓我們得以一窺遠古海洋的神秘面貌。
在未來，隨著技術的進步和新方法的套用，我們或許能夠發現更多的早期動物化石，進一步完善生命演化的圖景。海綿動物的故事，將繼續啟發我們思考生命的本質，激勵我們探索未知的領域，追尋生命演化的奧秘。
參考文獻：
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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
出品：科普中國
作者：李金娟（早稻田大學）
監制：中國科普博覽
