北京时间6月3日,《自然》杂志以长文形式在线发表了我校张志飞课题组的研究成果《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》,我校地质学系博士研究生宋宝鹏为论文第一作者,罗梅、张彩彬等博士生也参与研究工作,西北大学为第一完成单位与通讯单位。该成果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。

寒武纪大爆发是地质历史上最重要的动物门类起源和辐射事件,见证了几乎所有现生动物门类的最早化石记录在寒武纪地层中的快速出现。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。
此前张志飞团队虽在2021年将苔藓动物起源追溯至寒武纪早期,却因化石缺少典型矿化骨骼结构,遭到学界质疑。为此团队多年坚持在华南多个早期寒武纪剖面开展野外考察,最终在汉中地区寒武纪早期地层仙女洞组中,发现了一批同时完好保存矿化骨骼与原位软组织的微型苔藓动物化石。

寒武纪仙女洞时期浅海古杯礁场景、原始蜂巢虫和大营蜂巢虫的复原图
这批化石清晰保留有囊膜、环形肌肉纤维等特有软组织,以及虫室、隔板等典型矿化骨骼结构。研究人员综合运用酸蚀、扫描电镜、X射线断层扫描、透射电镜等多种高精技术开展分析,确定化石分属两类不同苔藓动物群体。团队构建了包含50个形态特征、覆盖18个现生与化石苔藓动物属的数据矩阵,经系统发育分析证实,该寒武纪化石属于苔藓动物门狭唇纲类型,且当时其群落已出现多样性分化。这项研究直接将具有矿化骨骼的苔藓动物化石记录,从奥陶纪向前推至寒武纪早期,时间跨度至少提前5000万年。《自然》资深编辑表示,寒武纪苔藓动物问题至此尘埃落定。

a-e,k门房原始蜂巢虫,直立双叶状群落;f-j,l六方大营蜂巢虫,单层席状群落;d-e囊膜细节图,箭头指向环状肌,反箭头:纵向肌纤维; f-j, 六方盒状模块化骨骼,g箭头:环状横版,i箭头:垂直壁,反箭头:基地壁;k-l 囊膜原位保存在骨骼中,箭头:囊膜,反箭头:骨骼
作为论文第一作者,宋宝鹏全程深度参与本次研究,从课题选题、野外实地采样,到化石酸蚀处理、显微挑样等核心工作,都在导师张志飞的悉心指导下完成,经历了整套严谨、系统的科研训练。他坦言,学校搭建的优质科研平台、持续的资源支持与国际合作渠道,为研究开展提供了坚实保障。课题组浓厚的学术氛围与优良的“传帮带”传统,让青年学子直面重大科学难题时敢于攻坚克难、大胆创新,也助力自己一步步成长为合格的古生物研究者。
该成果进一步印证了寒武纪大爆发的突发性,有力支撑“三幕式寒武纪大爆发”假说,完善了寒武纪动物树四千万年的演化脉络,补齐了三大动物亚界演化的化石证据链。目前团队并未停下研究脚步,已在南北多地古生代剖面开展连续采样,计划结合多类分析手段,继续探索苔藓动物干群溯源、骨骼演化、群落迭代规律等未解难题,而团队青年博士生也将继续投身后续科研工作,在古生物演化领域持续探索。
(转载自西北大学官方微信公众号,内容有删改)