澄江生物群六射海绵骨针精细结构形态解剖学及其系统学

Identifying the early fossil hexactinellid sponges is of central issue in understanding its origin and systematic position. Recent extensive investigation reveals that diverse taxa of hexactinellid sponges present in the lower Cambrian Chengjiang Biota, Eastern Yunnan Province, most of which are preserved in 3-dimension. However, identification of these hexactinellid sponges are mainly based on morphological description of body surface (and of spicule), although those 3-D preserved fossils have high potential in preserving the inner structures of the body and of the spicules. By employing new techniques and methods, such as the SEM-EDX, Micro-CT analyses, sample slices and acid pickling, this project aims to conduct research on 3-dimentisional morphology and anatomy of hexactinellid and inner structure of spicules. The new data will help us to clarify the systematic position of the early paleozoic hexactinellids and understand their evolutionary pattern.

六射海绵的起源与系统分类是海绵动物研究中的热点和难点，其中最关键的科学问题是早期化石类群的形态学鉴定。最新的研究表明，云南东部寒武系底部的澄江生物群保存种类丰富的六射海绵化石，而且大部分种类都呈三维状态保存，但目前这些化石类群的鉴定都是基于传统的表面形态观察，缺少化石（骨针）内部解剖结构特征的数据。本项目拟运用扫描电子显微镜—能谱分析、计算机断层扫描成像等技术方法，辅以切片和酸泡提取骨针的方式，对澄江生物群六射海绵骨架和骨针进行形态学、解剖学研究工作。研究有望首次获得澄江生物群海绵骨架立体结构和骨针内部结构的信息，填补这一研究领域空白，进一步确认早古生代六射海绵的系统位置和理解其演化模式。

海绵动物与其他后生多细胞动物的关系是生物进化研究领域的热点。传统观点认为六射海绵化石记录早于普通海绵出现，进而推测六射海绵可能演化到普通海绵。随着分子生物学的研究和新的化石记录的出现，这一观点受到了质疑。本项目通过对著名的澄江生物群六射海绵的物种多样性、骨架组成、骨针性质进行研究，探讨具六射骨针的海绵的系统位置。研究得出如下结论：（1）澄江生物群六射海绵骨架趋异度很高，包括了具有厚表皮和复杂骨针系统的基干类群海口海绵，具有单轴针和三轴针构成主骨架的网针海绵目原始类群似斜纹海绵，全由T形骨针组成的谜一样的美丽春城海绵等多种类型。（2）微型计算机断层扫描揭示原始网针海绵的骨架为单层，骨针之间为穿插连锁排列，与现生六射海绵的骨针之间的硅质焊接连成骨架不同，主骨架包括单轴针、双轴针和三轴针等多样化骨针类型，部分骨针具有瘤点装饰，或许与六射海绵的焊接起源有关。（3）六射海绵骨针断面显示轴孔为三角形，与奥陶纪的六角形管不一致，也不同于现生的六射海绵的四方形管，揭示早期具六射针的海绵可能是硅质海绵的基干类群。（4）寒武纪无骨针海绵Vauxia的骨架具有硅质成分，或许暗示现代无骨针的普通海绵起源于寒武纪具硅质骨架的非骨针海绵。在本项目的资助下，还开展了一些有影响的研究工作，如节肢动物繁殖权衡策略起源、腹毛动物的大型祖先等。