新研究发现苔藓动物起源于5.3亿年前的寒武纪大爆发早期
据科技日报（记者陆成宽）：苔藓动物起源于何时？三幕式寒武纪大爆发假说有了新证据？
来自西北大学等单位的研究人员通过对陕南镇巴小洋剖面灯影组发现的微体化石进行研究发现，苔藓动物起源于5.3亿年前的寒武纪大爆发早期，而非此前认为的4.8亿年前的奥陶纪。这一发现进一步支持了中科院院士舒德干团队提出的三幕式寒武纪大爆发假说，揭示了在4000万年的时间里，寒武纪动物界从基础动物到原口动物，再到后口动物不断升级的演化过程，反映了寒武纪大爆发过程的连续性和阶段性。相关研究成果10月27日在线发表于《自然》杂志。
苔藓动物是具有触手冠的真体腔动物，是一类水生群体固着底栖动物，多为海生，连片群居，呈现树枝状，外形酷似苔藓植物，故名苔藓动物，又名苔藓虫，是一种典型的“草根动物”。
苔藓动物与腕足动物、帚虫动物一起被称为触手冠动物，属于原口动物亚界，具有马蹄形的触手冠取食结构，其消化道呈现U型，肛门位于触手冠之外，故名外肛动物。苔藓动物的身体外面有表面细胞分泌的钙质、胶质或几丁质虫室，能保存为化石，但软躯体信息很难保存。
距今约5.4亿年—5.18亿年前的寒武纪早期，是一个神奇的地质历史时期。当时，地球上突然爆发性出现了包括脊椎动物在内的几乎所有现生动物的早期祖先代表，其中包括了大型的捕食者和各种奇异的动物类型。
然而，“地质历史中非常重要的动物门类——苔藓动物，在寒武纪却一直缺乏确凿的化石记录，它们现生类型个体微小，群体生活、模块化生长，生态复杂，因此被认为是奥陶纪大辐射的产物。”论文通讯作者、西北大学地质系教授张志飞介绍。
近期，张志飞教授指导的博士研究生张志亮在陕南镇巴县小洋镇小洋剖面灯影组西蒿坪段的碎屑灰岩中，通过酸蚀处理方法，发现了几块毫米级的微体化石。研究发现，这些微体化石是地球已知最早的苔藓动物化石。
“这一结果将苔藓动物的地质历史从奥陶纪前推到寒武纪大爆发早期，将苔藓动物的地质历史前推至少5000万年。”张志飞说。
研究人员利用扫描电镜、X射线断层扫描技术分析发现，这些化石呈现双向薄板状网状，背对背两面覆有表皮细胞分泌几丁质虫室。虫室缺乏明显的矿化，纵向5列或7列交替排列，模块化几何特征清晰、可辨，两侧对称，整体外形呈圆锥状。化石研究表明，两侧动物群落精致的几何分布模式和严格的等级制度起源于5.3亿年前，是寒武纪大爆发重要的生态创新。
同时，通过52个特征、18个类群和2个外群的最大简约法和贝叶斯分支系统学分析研究表明，寒武纪苔藓动物为苔藓动物的基干类群，代表最原始祖先类型。对此，张志飞解释道：“这意味着两侧动物模块化生长和规则的群落分布比想象的要早得多，提出现代苔藓动物可能起源于群居的祖先类型而不是单体生活祖先。”
张志飞表示，在灯影组西蒿坪段泥质灰岩中发现的化石表明，寒武纪苔藓动物与后期属种相似，适宜在清澈的硬底质环境中生活，从而揭示了泥页岩中保存的特异型化石库中缺乏苔藓动物化石的原因。
“该发现为地球动物树成型和寒武纪生命大爆发提供了新的证据，表明特异型化石的研究并不能完全揭示地史上生命演化的历史过程，还需要其他化石的约束和补充，该化石的发现为地球后生动物门类的起源和演化提供了新的时间框架。”张志飞说。
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据中国科学报（陈彬张行勇）：日前，西北大学早期生命研究团队张志飞教授指导博士生张志亮，在陕西省汉中市镇巴县小洋镇小洋剖面灯影组西蒿坪段的碎屑灰岩中，通过酸蚀处理方法发现了几个毫米级的微体化石。经课题组前期研究，联合澳大利亚麦考瑞大学教授、西北大学兼职教授格伦·布洛克，并与中科院南京地质古生物研究所、英国自然历史博物馆、瑞典自然历史博物馆等国内外学者合作研究，认为这些微体化石代表地球已知最早的苔藓动物（苔藓虫）化石。10月27日，研究成果以长文形式发表于《自然》。
苔藓动物是具有触手冠的真体腔动物，是一类水生群体固着底栖动物，属于典型的“草根动物”。寒武纪大爆发事件，即在距今5.3亿年前的地球海洋中，突然爆发性出现了包括脊椎动物在内的几乎所有现生动物的早期祖先代表，其在寒武纪特异型化石库中保存得栩栩如生。但地质历史中非常重要的动物门类——苔藓动物门，在寒武纪却一直缺乏确凿的化石记录。不过，4.8亿年前的奥陶纪之后，苔藓虫化石变得极为丰富，因此，它们也被认为是奥陶纪大辐射的产物。
张志飞团队在国家自然科学基金的资助下，利用扫描电镜、X射线断层扫描技术分析，发现这些化石呈现双向薄板状网状，背对背两面覆有表皮细胞分泌几丁质虫室。虫室缺乏明显的矿化，纵向5列或7列交替排列，显示有清楚的模块化几何特征，清晰、可辨，两侧对称，整体外形呈圆椎状。化石研究表明，两侧动物群落精致的几何分布模式和严格的等级制度起源于5.3亿年前，是寒武纪大爆发重要的生态创新。
经过52个特征、18个类群和2个外群的最大简约法和贝叶斯分支系统学分析研究，表明该化石苔藓动物代表化石和现生苔藓动物的基干类群，为最原始祖先类型。
这项研究将苔藓动物门的地质历史从奥陶纪前推到寒武纪大爆发早期，将苔藓动物的地质历史前推至少5000万年。研究发现，两侧动物模块化生长和群落分布比想象的早得多，表明现代苔藓虫可能起源于群居的祖先类型而不是单体生活祖先。寒武纪早期苔藓动物的发现进一步支持了由中科院院士舒德干团队所提出的三幕式寒武纪大爆发假说，进一步揭示了寒武纪地球动物树历时4000万年，基础动物、原口动物和后口动物三大动物亚界分阶段、爆发性出现的过程。
“化石在灯影组西蒿坪段泥质灰岩中的发现表明了寒武纪苔藓虫与后期属种相似，适宜在清澈的硬底质环境中生活，从而揭示了泥页岩中保存的特异型化石库中缺乏苔藓动物化石的原因。”张志飞表示，该发现为地球动物树成型和寒武纪生命大爆发提供了新的证据，表明特异型化石的研究并不能完全揭示地史上生命演化的历史过程，尚需其他化石的约束和补充。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04033-w
