中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 馮麗）從蝸牛的殼、螃蟹的甲，到人類的骨頭——地球上動物的骨骼是如何長出來的？近日，西北大學張志飛教授團隊聯合國內外專家研究發(fā)現，5億年前的化石里藏著動物最早由上皮組織控制骨骼生長的證據。這一成果刷新了人類對早期動物的認知，以亮點封面論文的形式發(fā)表在2025年第10期的美國地質學會期刊——《地質學》（GEOLOGY）。

目前已知最早的動物礦化骨骼記錄來源于約5.6億—5.2億年前的寒武紀大爆發(fā)時期，地球動物很可能在此時獲得了各種礦化能力。傳統(tǒng)觀點認為，動物骨骼的出現很可能與捕食者與被捕食者之間的“軍備競賽”有關，也就是人們常說的“防御天敵”，即在攻防之間演化出了攻擊用的利爪與牙齒，也形成了防御用的厚重殼體，但具體機制還不清晰。不僅“最早礦化骨骼為什么出現”這一重大科學問題沒有解決，“該時期動物如何控制骨骼形成”也一直是古生物界的難題。西北大學研究團隊對產自我國華北板塊寒武紀早期猴家山組的開腔骨骨片，開展了系統(tǒng)研究。團隊發(fā)現，這些骨片上存在大量以黏土礦物保存的多邊形結構，如同“蜂巢”一般包覆整個開腔骨骨片。通過和現生貝殼對比，團隊發(fā)現：這些多邊形的網狀結構，與軟體動物珠母貝棱柱層間的有機質框架，在大小、形態(tài)和顯微結構上存在極大的相似性。

結合軟體動物有機質框架的形成過程及形成機制，研究認為：疑難動物化石開腔骨類內部的空腔，是屬于表皮細胞包圍形成的真體腔。這就意味著，5億年前的開腔骨化石具有現代真后生動物以表皮細胞形成上皮組織，進而控制外部骨骼礦化的能力。此前，專家認為，開腔骨可能跟海綿動物存在一定的相似性，具有親緣關系。而研究發(fā)現寒武紀開腔骨類與以中膠層造骨細胞形成礦化骨針、無任何組織分化的海綿類側生動物完全不同，因此完全否定了開腔骨類化石屬于或者與海綿動物親緣關系親近的傳統(tǒng)觀點。

評審專家認為，這一研究的最大亮點是將現代生物礦化原理應用于早期殼體化石，并通過多學科的交叉研究方法揭示了寒武紀大爆發(fā)期間動物礦化顯微結構的復雜性，代表了真正的與礦化結構相關的上皮組織在寒武紀大爆發(fā)期間的首次發(fā)現，表明在寒武紀大爆發(fā)的早期，即使是一些比較低等的疑難動物，已經具有形成類似于現代高等動物復雜礦化骨骼的能力。