终结百年争议，苔藓动物寒武纪起源探明了！
终结百年争议，苔藓动物寒武纪起源探明了！
西北大学地质学系博士生宋宝鹏刚进入导师张志飞课题组时，被安排做腕足矿化相关的工作，但他总提不起兴趣，在转入生物礁课题后，整个人状态发生了变化。“每拿到一个样本在显微镜下看到不一样的结构，整个人都觉得特别兴奋。”宋宝鹏坦言。
在经历数年漫长且重复的采样、酸泡、筛选等工作后，一个平常的午后，宋宝鹏正在挑选标本，他突然在显微镜下看到蜂巢状群落，虫室呈则的六边形，整体呈双叶状，隐约还能看到双层骨骼壁——这正是苔藓动物的典型特征。他心跳加速，调高显微镜倍数反复确认无误后，立即拍摄显微镜图像发给导师。
这种骨骼标本，正是西北大学早期生命研究团队张志飞课题组在陕西汉中寒武纪早期地层开展长期系统采样所追寻的。宋宝鹏在显微镜下发现的微型苔藓动物化石，能够清晰看到矿化骨骼和原位软组织。
这一发现将具备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，确凿证明苔藓动物是寒武纪大爆发的原生类群，终结了国际学界延续百年的起源争议，进一步完善了寒武纪生命演化完整图景。该成果近日被《自然》杂志以长文形式刊发。
团队模拟的生活在寒武纪海洋里的苔藓动物。西北大学供图
遭遇质疑
寒武纪大爆发是地球生命史上最为宏大的创生事件，在数千万年的地质尺度中，现生动物几乎所有门类的祖先类型集中出现，奠定了现代海洋生态系统的演化基础。
苔藓动物是当今海洋多样性最高的底栖动物门类之一，现存超过6000个物种，也是重要的造礁生物。但在漫长的学术史中，该门类始终是寒武纪演化谱系的显著短板。学界长期推测苔藓动物存在寒武纪祖先，却始终缺乏确凿化石证据，使得寒武纪大爆发“几乎涵盖所有现生动物门类”的经典认知存在明显缺口。
2021年，张志飞团队曾在陕南镇巴及澳大利亚寒武纪地层发现原始蜂巢虫化石，首次将苔藓动物起源线索追溯至寒武纪，成果以长文的形式发布在《自然》杂志。但受限于标本质量，这批材料缺失关键矿化骨骼结构，未能形成闭环证据链，引发持续学术争议。
中国科学院院士、西北大学教授舒德干介绍，长期以来，古生物学家致力于拼接完整的寒武纪生命演化拼图，厘清现代动物门类的源头。在绝大多数门类化石证据全部就位的情况下，多样性极高的苔藓动物始终处于缺席状态，成为困扰学界的百年缺口。此前的化石争议，可以通俗理解为团队只看到模糊的生物痕迹，却找不到能够锁定物种身份的核心依据，如同只发现痕迹却无实体，无法排除其他生物干扰。团队曾面临巨大压力。“但我们始终坚持‘追求真理’，事实胜于雄辩，我们要依靠扎实的基础和清晰的成果展示回应同行。”
张志飞解释道，“我们团队此前发现的蜂巢状苔藓动物化石，就像是我们只抓了到‘蜜蜂’，缺少‘蜂巢结构’和‘分泌物’，被质疑可能是藻类或者其他未知真后生动物。”对此，团队始终坚信这一成果，并推测苔藓动物应出现在浅水礁体环境，特别是与古杯动物相关的生态位中，因此聚焦于寻找此类环境下的化石证据。
团队成员在陕西汉中南郑进行野外采样。西北大学供图
尘埃落定
2021年后，团队开展密集式野外工作。宋宝鹏回忆，那时候团队沿着汉中大巴山和米苍山周边，一个剖面一个剖面推进，逐层敲石头、做记录、搬运。
“有了之前的科研积累，我们团队有了更多的寻找经验，更明确的研究方向。”张志飞介绍。
就在宋宝鹏发现第一块化石的时候，仍然有两篇来自国内同行质疑的文章相继发表。“张老师态度很坚定，他让我们不着急回应，继续找更好的化石，做好材料积累。”宋宝鹏回忆，直到化石积累到38枚的时候，团队才开始搭建合作网络。
团队数年累计采集海量灰岩样品，经过酸解、筛选、显微排查，从数十万枚微体化石中逐一甄别，最终仅筛选出38枚高质量有效标本。这批珍稀化石同时保留两套关键证据，一是虫室、隔板、柱突等典型模块化矿化骨骼，呈现规则排布的方格状结构，是苔藓动物专属识别特征。二是罕见的软组织结构，完整保存囊膜和环状、纵向肌纤维，后者分别对应现代苔藓动物触手伸出与回收的具运动功能肌肉，软组织细节与现生类群高度一致。
为精细解构化石特征，团队综合运用酸蚀筛选、光学显微观测、扫描电镜、能谱分析、X射线三维断层扫描、双束聚焦离子束与透射电镜联用等多技术手段，完成微体化石的结构重构与成分解析。研究区分出直立双列和席状薄板两种不同生态形态的苔藓动物群体，证明寒武纪早期苔藓动物已经出现明显群落形态分化。成分分析同时揭示其特殊保存机制，骨骼以无定形二氧化硅交代形成，体表囊膜以磷酸盐化方式保存，印证了苔藓动物早期第一次骨骼矿化事件，厘清了该门类矿化演化的阶段性特征。
基于50个关键形态特征和18个典型苔藓动物属种构建的数据矩阵，团队完成高精度系统发育分析。结果显示，新发现的寒武纪化石不属于原始干群类型，而是位于苔藓动物狭唇纲的冠群位置。这一系统演化位置，与分子钟推演的分化时间高度契合，从形态学和基因组推演两个维度相互印证，彻底证实苔藓动物起源于寒武纪早期。