在貴州中部的黔南布依族苗族自治州，有個(ge) 叫甕安的小城，這裏以豐(feng) 富的磷礦資源著稱，被譽為(wei) “亞(ya) 洲磷倉(cang) ”。從(cong) 20世紀80年代起，越來越多的人來到這裏開采磷礦。在開采過程中，不少稀奇古怪的化石被接連挖掘出來。這吸引了古生物學家的注意。1998年，古生物學家在甕安的埃迪卡拉紀地層中陸續發現了一批獨特的動物成體(ti) 及胚胎化石，甕安生物群開始揚名國際。

 也正是在這裏，中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南古所）研究員朱茂炎的團隊發現了一塊6.1億(yi) 年前的原始海綿動物化石——貴州始杯海綿。這個(ge) 直徑隻有約1毫米的微小化石，將海綿動物在地球上出現的實證記錄從(cong) 寒武紀向前推進了6000萬(wan) 年。不僅(jin) 如此，這塊迄今為(wei) 止全球發現最早且可信的原始動物實體(ti) 化石，還意味著動物起源的時間可能遠遠早於(yu) 古生物學家此前的預期。

石頭裏麵淘化石

 2006年暑假，為(wei) 了寫(xie) 作本科畢業(ye) 論文，還在讀大三的殷宗軍(jun) 跟隨導師朱茂炎第一次來到了甕安生物群。此後，從(cong) 到南古所攻讀研究生，再到現在成為(wei) 南古所的副研究員，殷宗軍(jun) 每年都要來到這裏考察挖掘化石。

 朱茂炎、殷宗軍(jun) 等人對這裏充滿濃厚的興(xing) 趣，是因為(wei) 根據分子生物學的理論推測，早在約七八億(yi) 年前，最早的動物可能就已經出現了，但這個(ge) 推測一直以來都缺乏確鑿的實體(ti) 化石標本予以驗證，當時最早的動物化石都是來自距今約5.42億(yi) 年～4.88億(yi) 年前的寒武紀。而甕安生物群的埃迪卡拉紀地層距今有6.1億(yi) 年的曆史，由於(yu) 磷酸鹽化作用，這裏的化石奇跡般的以三維立體(ti) 形式保存至今，甚至可以保存有細胞結構，是寒武紀前動物化石挖掘和研究的絕佳之地。殷宗軍(jun) 等人相信，他們(men) 想要找尋的化石證據，很可能就隱藏在甕安的地層裏。

 從(cong) 2008年開始，殷宗軍(jun) 每年都要從(cong) 甕安背回—批石頭。在野外用放大鏡看，這些石頭中都含有微粒一般的化石，但化石實在太小，肉眼無法分辨清楚，隻能先背回實驗室來觀察。在實驗室中，這些石頭將經曆“脫胎換骨”的過程。

“第一步是用醋酸把化石外麵的石頭——碳酸鈣溶解掉，經過這—過程後，不溶於(yu) 醋酸的磷酸鹽化的化石就作為(wei) 殘渣被保留了下來。然後，我們(men) 將這些殘渣放在顯微鏡下進行挑樣，挑出保存完好的化石標本。然後，再用更先進的電子顯微鏡來進行觀察，這時候，化石蚜缽中微米、納米尺寸的細節就能看得十分清楚了。”殷宗軍(jun) 介紹說。

 為(wei) 了對這些化石進行全方位觀察，2010年，殷宗軍(jun) 將化石帶到了歐洲同步輻射光源，給它們(men) 儆了—次顯微CT。“這種技術叫作三維無損成像技術，通過它看到的化石結構是三維立體(ti) 的，外觀和內(nei) 部結構都能看得—清二楚。而且，這項技術是無損的，不需要破壞化石標本，這很重要，因為(wei) 這些標本都太珍貴了，根本舍不得切開。”殷宗軍(jun) 說。

 歐洲同步輻射光源是由十幾個(ge) 歐洲國家共建的大型科研裝置，是免費對全世界的科研人員開放的，但需要使用者先提出申請，對方會(hui) 評估這項工作的潛力和意義(yi) ，然後再決(jue) 定是否讓其使用。

  2010年10月，殷宗軍(jun) 恰好到歐洲同步輻射光源做為(wei) 期一年的訪問學者。這樣好的機會(hui) ，他當然不能錯過。殷宗軍(jun) 帶了一兩(liang) 百件標本過去，一年中，隻要機器一閑下來，他就去做化石檢測。雖然化石觀察的過程如此漫長，但功夫不負有心人，201 1年的一天，一個(ge) 類似海綿的模樣終於(yu) 展現在殷宗軍(jun) 眼前。

海綿祖先長啥樣

 這枚海綿化石保留著非常完好的細胞學結構，細胞已經有了分化，但沒有任何其他的高等器官，也沒有肌肉組織的記錄。它呈一個(ge) 中空的杯狀結構，向上有個(ge) 開口，能分清上下，但分不出前後、左右，這與(yu) 現在的海綿動物一模—樣。

 海綿是結構最簡單的多細胞動物。提到動物，人們(men) 往往想到的是有頭有眼，能跑能動。但海綿這種動物的長相卻很奇特，既沒有頭，也沒有尾、軀幹和四肢，以至於(yu) 19世紀末博物學家發現現代海綿的時候，還曾誤以為(wei) 它們(men) 是植物。

“海綿沒有器官和組織的分化，隻有一些簡單的細胞，它有一個(ge) 中空的腔和不規則的外壁。”殷宗軍(jun) 說，“它沒有消化係統，取食的方式是濾食，它有進水孔和出水孔，它的領細胞有一些纖毛，纖毛一起擺動時會(hui) 形成水流，讓海水從(cong) 進水孔流人中央腔，然後從(cong) 頂部的出水孔排出去。在這個(ge) 流動的過程中，海水中的有機質顆粒會(hui) 被海綿領細胞的纖毛捕捉到，然後通過包吞作用把它吃進去。這與(yu) 高等動物的細胞外消化係統完全不一樣，它是在細胞內(nei) 消化的。”

  殷宗軍(jun) 發現的這塊化石恰恰也有進水孔和出水孔，還有一個(ge) 由三個(ge) 小腔組成的大的中央腔。“它隻有一些簡單的細胞，有一些細胞的分化，沒有任何高等器官。無論從(cong) 細胞學、解剖學還是從(cong) 形態學等各方麵來看，它跟海綿都是非常類似的。”

 2015年3月，關(guan) 於(yu) 這塊海綿化石的研究成果發表在《美國科學院院報》上。這塊化石被命名為(wei) “貴州始杯海綿”—一‘貴州”是它的發現地，“始”是最古老的意思，‘杯”就是因為(wei) 它長得像杯子。

 文章發表後，美國《科學》雜誌紙質版立即刊發了一篇相關(guan) 報告，在官網上刊發了一篇對此的報道。當年，貴州始杯海綿化石的圖片入選了《科學》雜誌2015年十大圖庫新聞。

個(ge) 子小，“歲數”長 

 在貴州始杯海綿發現之前，所有關(guan) 於(yu) 確鑿的海綿化石的記錄都來自寒武紀，最早的是約5.3 億(yi) 年前的伊朗海綿骨針。這塊化石將海綿動物在地球上出現的實證記錄從(cong) 寒武紀向前推進了6000萬(wan) 年，也驗證了分子生物學關(guan) 於(yu) 動物出現時間的推測。

“分子生物學是根據分子鍾方法來推測的。它就像天氣預報每樣！如果預報明天下雨，那就要等到明天看是否真的下雨了，才能證實。所以，隻有等我們(men) 真的在那個(ge) 年代的地層中找到了海綿化石標本，才能說當時海綿動物是真的出現了。”殷宗軍(jun) 說道。

 此後，殷宗軍(jun) 等人又找到一些類似的海綿化石，樣子跟此前的那一塊差不多。

 現在的海綿體(ti) 型多種多樣，小的不過幾克，大的能有45公斤，最大的綿跨度有4.2米長。

 海綿的顏色豐(feng) 富多彩，形狀也千姿百態，有片狀、塊狀、圓球狀、扇狀、管狀、瓶狀、壺狀、樹枝狀等。為(wei) 什麽(me) 6.1億(yi) 年前的海綿如此微小呢？“那個(ge) 時候的動物都是很小的。”殷宗軍(jun) 解釋說，“那時，所有的動物都生存在海水中，最重要的環境製約因素就是海水的含氧量。根據主流的地球化學研究結果，那時候的海洋並沒有像現在一樣完全氧化，因為(wei) 那時大氣的含氧量也沒有現在那麽(me) 高，所以當時整個(ge) 海洋是分層的，表層還可能是氧化的，但含氧量也遠遠低於(yu) 現在。動物長得越大，對氧氣的需求越多，所以受製於(yu) 環境因素，動物沒辦法長得特別大。”

 “根據進化論，動物的演化並不是一個(ge) 線性的過程，不是從(cong) 海綿變成另一種動物，然後再演化成其他動物，而是呈現樹形的分支，我們(men) 叫它生命之樹。所以貴州始杯海綿化石的發現，說明在在6.1億(yi) 年前可能已經出現了其他一些比海綿更為(wei) 複雜的動物，也意味著或許動物出現的時間比這還要更早。”殷宗軍(jun) 說，“這也為(wei) 我們(men) 下一步的工作提供了理論指導和啟示。”    

  如今，對埃迪卡拉紀的甕安生物群的研究仍然是殷宗軍(jun) 的重點研究方向。“接下來，我們(men) 在甕安生物群最重要的任務就是，找到與(yu) 貴州始杯海綿同一時代的更複雜的動物。最近我們(men) 已經有了—些進展，研究結果很快就會(hui) 公布出來.“