在地球生命演化的長卷中，奧陶紀生物大輻射事件標誌著海洋生態系統複雜化的關鍵轉折。層孔海綿作為這場“變革”的核心參與者，其突然崛起始終是古生物學界的未解之謎——這類造礁生物如何在全球海域同步出現？它們的礦化能力從何而來？這些問題因早期化石證據的缺失長期懸置。

日前，中國科學院南京地質古生物研究所等，在宜昌遠安發現迄今最古老的層孔海綿化石（距今4.8億年前），命名為嬡（léi）祖冠毛層孔海綿（Lophiostroma leizuniasp. nov. Jeon），為這些謎題提供了答案。

華南早奧陶紀層孔海綿動物礁及相關生物復原圖。棕色：層孔海綿 Lophiostroma leizunia；橙色：石松海綿；淺綠色：瓶筐石；苔綠色：鈣微生物；棘皮動物（海百合）。原始藝術作品由E. Manzanero Criado創作，並經其授權發表

01 新發現的層孔海綿化石

層孔海綿，曾被稱為層孔蟲，是奧陶紀-泥盆紀（古生代）標誌性的淺海造礁動物之一，在地理分佈和造礁作用方面類似中生代之後的石珊瑚。在北美大陸，由層孔海綿形成的生物礁是非常重要的油氣儲層。

本次發現的層孔海綿，在野外觀察時呈黑色。大多數個體的長度限於一到兩個手指節。形狀多樣，有薄層狀、圓頂狀、球狀、柱狀、指狀等。

嫘祖冠毛層孔海綿構造，縱切面（A-D, F, G）和橫切面（H-I）特徵

化石發現地附近有一個嬪祖鎮，因而將化石命名為嬪祖冠毛層孔海綿。在古代傳說中，嫘祖被認為發明瞭養蠶和絲綢，而本次發現的層孔海綿，其微觀結構與絲綢又有著相似之處。

02 遠古“造礁者”骨骼藏“玄機”

科研團隊發現，嫘祖冠毛層孔海綿通過氟磷灰石（即磷酸鹽）構建骨骼，這在海綿中是獨一無二的。

這一新發現確立了多孔動物門。這是第一個已知的利用三種主要生物礦物質（矽、碳酸鈣和磷酸鈣）的後生動物門。

嫘祖冠毛層孔海綿的元素分佈

早期層孔海綿骨骼中磷酸鹽的存在，拓展了人類對早期動物生物礦化能力的理解，表明早期海綿可能已具備多樣化生物礦化策略所需的遺傳能力。

另外，嫘祖冠毛層孔海綿形成複雜的礁結構，在框架構建和結合其他造礁生物組分（如鈣微生物、石松海綿、瓶筐石、棘皮動物等）方面，發揮了關鍵作用。這些早期的層孔海綿所建造的礁結構，其複雜性堪比後來的礁生態系統。這一發現將造礁層孔海綿的化石記錄，提前了約2000萬年。

03 早期演化“實驗品”

研究填補了層孔海綿早期演化歷史的空白，還為理解早期動物的生物礦化過程提供了新的視角。揭示了地球歷史上關鍵時期礁生態系統的複雜性，以及生物如何適應和改變環境。

科研團隊認為，嫘祖冠毛層孔海綿可能代表了磷酸鹽生物礦化的早期“實驗品”。它們在演化中嘗試一種又一種獨特的“材料”，雖然最終在海綿動物中沒有成為主流，但為我們展示了生命演化的豐富可能性。

宜昌遠安發現的早奧陶紀層孔海綿-棘皮動物生物礁

這項研究展示了生物多樣性和生態系統複雜性在地球歷史早期階段（距今4.8億年前）就已經存在，為理解現代海洋生態系統的起源和演化提供了寶貴的線索。