水母远亲竟用“钛合金”为自己造双层盔甲？寒武纪悬案告破！

▲上图：采自加拿大的管状化石（Salterella）样本。该样本是在育空政府遗产部门的协作下，由纳乔·尼亚克·登原住民部落（First Nation of Na-Cho Nyäk Dun）授权提供，采集自其传统领地。图源：Spencer Coppage for Virginia Tech

寒武纪时期（约5.38亿~5.06亿年前）是地球生命史上一个变革性的时代，众多主要的动物类群在这一时期独立演化出矿化的骨骼或外壳。

通常，它们采用两种构建策略：一是在有机框架上沉积矿物组织（如人类的骨骼和牙齿），二是收集环境中的矿物颗粒、并将其粘合形成坚硬的外壳。这两种策略都取得了巨大的成功，并在随后的五亿多年中保持稳定。

▲上图：科学家采自内华达州戈尔德角（Gold Point）附近哈克莱斯组（Harkless Formation）的管状化石（Salterella）。论文出处：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

不过，这些寒武纪生物中，有一种名为管状化石（Salterella）的小型锥形生物却独树一帜，采用了截然不同的骨骼构建方式。

这种化石因外形独特，常被古生物学家用作划分岩石地层的“标准化石”。跟大多数同期的生物不同的是，Salterella没有选择单一的构建方式，而是结合了两者：它首先建造了一个锥形的外壳结构，然后用精心挑选的矿物颗粒填充内部空腔，从而在壳内形成了第二层结构。这种独特的双层构造，在古代动物中几乎是闻所未闻的。

正是这种打破常规的构造，使得Salterella在进化树上的位置困扰了科学家数十年。

▲上图：采自加利福尼亚州南部盐泉山（Salt Spring Hills）伍德峡谷组（Wood Canyon Formation）的沃尔博特管状化石（Volborthella），包括其在伍德峡谷组上段的野外产状（1），富含化石的样本（2，VMNH 211625），以及薄片显微照片（3–7）。显微照片（3–7）通过纵切面和横切面，清晰地揭示了化石独特的胶结材料（红色箭头）和中央管（黄色箭头）结构，尤其展示了胶结颗粒的大小和分层情况。图源：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

它曾被归类为鱿鱼、章鱼、海蛞蝓、水母的祖先，甚至是蠕虫。最终，在20世纪70年代，研究人员不得不为它和另一种相关化石Volborthella单独设立了一个类别，使其在进化谱系中孤立而模糊。

为了解开这一谜团，弗吉尼亚理工大学的地理科学研究生普雷斯科特·瓦伊达（Prescott Vayda）和肖书海教授（Shuhai Xiao，音译）展开了一项新研究。瓦伊达耗时四年，收集了来自美国死亡谷、加拿大育空地区和弗吉尼亚州等多地的Salterella样本。他们与多所大学和博物馆的研究人员合作，对这些化石的形态、矿物成分和晶体结构进行了深入分析。

▲上图：寒武纪第二世的古地理地图，标注了管状化石（Salterella）和沃尔博特管状化石（Volborthella）的全球分布地点。论文出处：Vayda PJ, Xiao S, Keller ND, et al. (2025)

该研究发现，虽然体型微小，但在材料的选择上却很“挑剔”。它完全避开黏土矿物，可接受石英，但似乎更偏爱富含钛的颗粒。这种对矿物材料的精细选择，暗示其内部结构的用途可能不仅仅是为了保护。研究人员推测，这些添加的矿物可能有助于稳定外壳、或是辅助进食，同时化石证据也暗示这种生物可能拥有用于拾取和排列矿物颗粒的小型附肢。

最终，基于对其形态、栖息地和外壳结构的综合考察，研究团队得出结论：和很可能属于刺胞动物门（Cnidarian），即现代珊瑚、水母和海葵的近亲。这一发现重新连接了进化史上一个长期被误解的分支，加深了我们对早期动物如何开始形成外壳和骨骼的理解。这项工作为生命最早的创新拼图又添了一块，有助于阐明地球上复杂身体结构的演化历程。

感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：

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;

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资讯源 | Journal of Paleontology, Virginia Tech

编译 | 沧溟

编辑 | 海潮君

日期 | 2025年11月13日

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