水母遠親竟用“鈦合金”為自己造雙層盔甲？寒武紀懸案告破！

▲上圖：采自加拿大的管狀化石（Salterella）樣本。該樣本是在育空政府遺產部門的協作下，由納喬·尼亞克·登原住民部落（First Nation of Na-Cho Ny?k Dun）授權提供，采集自其傳統領地。圖源：Spencer Coppage for Virginia Tech

寒武紀時期（約5.38億~5.06億年前）是地球生命史上一個變革性的時代，眾多主要的動物類群在這一時期獨立演化出礦化的骨骼或外殼。

通常，它們采用兩種構建策略：一是在有機框架上沉積礦物組織（如人類的骨骼和牙齒），二是收集環境中的礦物顆粒、并將其粘合形成堅硬的外殼。這兩種策略都取得了巨大的成功，并在隨后的五億多年中保持穩定。

▲上圖：科學家采自內華達州戈爾德角（Gold Point）附近哈克萊斯組（Harkless Formation）的管狀化石（Salterella）。論文出處：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

不過，這些寒武紀生物中，有一種名為管狀化石（Salterella）的小型錐形生物卻獨樹一幟，采用了截然不同的骨骼構建方式。

這種化石因外形獨特，常被古生物學家用作劃分巖石地層的“標準化石”。跟大多數同期的生物不同的是，Salterella沒有選擇單一的構建方式，而是結合了兩者：它首先建造了一個錐形的外殼結構，然后用精心挑選的礦物顆粒填充內部空腔，從而在殼內形成了第二層結構。這種獨特的雙層構造，在古代動物中幾乎是聞所未聞的。

正是這種打破常規的構造，使得Salterella在進化樹上的位置困擾了科學家數十年。

▲上圖：采自加利福尼亞州南部鹽泉山（Salt Spring Hills）伍德峽谷組（Wood Canyon Formation）的沃爾博特管狀化石（Volborthella），包括其在伍德峽谷組上段的野外產狀（1），富含化石的樣本（2，VMNH 211625），以及薄片顯微照片（3–7）。顯微照片（3–7）通過縱切面和橫切面，清晰地揭示了化石獨特的膠結材料（紅色箭頭）和中央管（黃色箭頭）結構，尤其展示了膠結顆粒的大小和分層情況。圖源：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

它曾被歸類為魷魚、章魚、海蛞蝓、水母的祖先，甚至是蠕蟲。最終，在20世紀70年代，研究人員不得不為它和另一種相關化石Volborthella單獨設立了一個類別，使其在進化譜系中孤立而模糊。

為了解開這一謎團，弗吉尼亞理工大學的地理科學研究生普雷斯科特·瓦伊達（Prescott Vayda）和肖書海教授（Shuhai Xiao，音譯）展開了一項新研究。瓦伊達耗時四年，收集了來自美國死亡谷、加拿大育空地區和弗吉尼亞州等多地的Salterella樣本。他們與多所大學和博物館的研究人員合作，對這些化石的形態、礦物成分和晶體結構進行了深入分析。

▲上圖：寒武紀第二世的古地理地圖，標注了管狀化石（Salterella）和沃爾博特管狀化石（Volborthella）的全球分布地點。論文出處：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

該研究發現，雖然體型微小，但在材料的選擇上卻很“挑剔”。它完全避開黏土礦物，可接受石英，但似乎更偏愛富含鈦的顆粒。這種對礦物材料的精細選擇，暗示其內部結構的用途可能不僅僅是為了保護。研究人員推測，這些添加的礦物可能有助于穩定外殼、或是輔助進食，同時化石證據也暗示這種生物可能擁有用于拾取和排列礦物顆粒的小型附肢。

最終，基于對其形態、棲息地和外殼結構的綜合考察，研究團隊得出結論：和很可能屬于刺胞動物門（Cnidarian），即現代珊瑚、水母和海葵的近親。這一發現重新連接了進化史上一個長期被誤解的分支，加深了我們對早期動物如何開始形成外殼和骨骼的理解。這項工作為生命最早的創新拼圖又添了一塊，有助于闡明地球上復雜身體結構的演化歷程。

感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：

Prescott J. Vayda, Shuhai Xiao, Noah D. Keller, Amy P. I. Hagen, Justin V. Strauss, James W. Hagadorn, Mary C. Lonsdale, Tara Selly, James D. Schiffbauer. A Cnidarian affinity for Salterella and Volborthella: implications for the evolution of shells. Journal of Paleontology, 2025;

本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。

資訊源 | Journal of Paleontology, Virginia Tech

編譯 | 滄溟

編輯 | 海潮君

日期 | 2025年11月13日

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