西北大学地质学系博士生宋宝鹏刚进入导师张志飞课题组时，被安排做腕足矿化相关的工作，但他总提不起兴趣，在转入生物礁课题后，整个人状态发生了变化。“每拿到一个样本在显微镜下看到不一样的结构，整个人都觉得特别兴奋。”宋宝鹏坦言。

在经历数年漫长且重复的采样、酸泡、筛选等工作后，一个平常的午后，宋宝鹏正在挑选标本，他突然在显微镜下看到蜂巢状群落，虫室呈则的六边形，整体呈双叶状，隐约还能看到双层骨骼壁——这正是苔藓动物的典型特征。他心跳加速，调高显微镜倍数反复确认无误后，立即拍摄显微镜图像发给导师。

这种骨骼标本，正是西北大学早期生命研究团队张志飞课题组在陕西汉中寒武纪早期地层开展长期系统采样所追寻的。宋宝鹏在显微镜下发现的微型苔藓动物化石，能够清晰看到矿化骨骼和原位软组织。

这一发现将具备矿化骨骼的苔藓动物化石记录从奥陶纪前推至寒武纪早期，提前至少5000万年，确凿证明苔藓动物是寒武纪大爆发的原生类群，终结了国际学界延续百年的起源争议，进一步完善了寒武纪生命演化完整图景。该成果近日被《自然》杂志以长文形式刊发。

团队模拟的生活在寒武纪海洋里的苔藓动物。西北大学供图

遭遇质疑

寒武纪大爆发是地球生命史上最为宏大的创生事件，在数千万年的地质尺度中，现生动物几乎所有门类的祖先类型集中出现，奠定了现代海洋生态系统的演化基础。

苔藓动物是当今海洋多样性最高的底栖动物门类之一，现存超过6000个物种，也是重要的造礁生物。但在漫长的学术史中，该门类始终是寒武纪演化谱系的显著短板。学界长期推测苔藓动物存在寒武纪祖先，却始终缺乏确凿化石证据，使得寒武纪大爆发“几乎涵盖所有现生动物门类”的经典认知存在明显缺口。

2021年，张志飞团队曾在陕南镇巴及澳大利亚寒武纪地层发现原始蜂巢虫化石，首次将苔藓动物起源线索追溯至寒武纪，成果以长文的形式发布在《自然》杂志。但受限于标本质量，这批材料缺失关键矿化骨骼结构，未能形成闭环证据链，引发持续学术争议。

中国科学院院士、西北大学教授舒德干介绍，长期以来，古生物学家致力于拼接完整的寒武纪生命演化拼图，厘清现代动物门类的源头。在绝大多数门类化石证据全部就位的情况下，多样性极高的苔藓动物始终处于缺席状态，成为困扰学界的百年缺口。此前的化石争议，可以通俗理解为团队只看到模糊的生物痕迹，却找不到能够锁定物种身份的核心依据，如同只发现痕迹却无实体，无法排除其他生物干扰。团队曾面临巨大压力。“但我们始终坚持‘追求真理’，事实胜于雄辩，我们要依靠扎实的基础和清晰的成果展示回应同行。”

张志飞解释道，“我们团队此前发现的蜂巢状苔藓动物化石，就像是我们只抓了到‘蜜蜂’，缺少‘蜂巢结构’和‘分泌物’，被质疑可能是藻类或者其他未知真后生动物。”对此，团队始终坚信这一成果，并推测苔藓动物应出现在浅水礁体环境，特别是与古杯动物相关的生态位中，因此聚焦于寻找此类环境下的化石证据。

团队成员在陕西汉中南郑进行野外采样。西北大学供图

尘埃落定

2021年后，团队开展密集式野外工作。宋宝鹏回忆，那时候团队沿着汉中大巴山和米苍山周边，一个剖面一个剖面推进，逐层敲石头、做记录、搬运。

“有了之前的科研积累，我们团队有了更多的寻找经验，更明确的研究方向。”张志飞介绍。

就在宋宝鹏发现第一块化石的时候，仍然有两篇来自国内同行质疑的文章相继发表。“张老师态度很坚定，他让我们不着急回应，继续找更好的化石，做好材料积累。”宋宝鹏回忆，直到化石积累到38枚的时候，团队才开始搭建合作网络。

团队数年累计采集海量灰岩样品，经过酸解、筛选、显微排查，从数十万枚微体化石中逐一甄别，最终仅筛选出38枚高质量有效标本。这批珍稀化石同时保留两套关键证据，一是虫室、隔板、柱突等典型模块化矿化骨骼，呈现规则排布的方格状结构，是苔藓动物专属识别特征。二是罕见的软组织结构，完整保存囊膜和环状、纵向肌纤维，后者分别对应现代苔藓动物触手伸出与回收的具运动功能肌肉，软组织细节与现生类群高度一致。

为精细解构化石特征，团队综合运用酸蚀筛选、光学显微观测、扫描电镜、能谱分析、X射线三维断层扫描、双束聚焦离子束与透射电镜联用等多技术手段，完成微体化石的结构重构与成分解析。研究区分出直立双列和席状薄板两种不同生态形态的苔藓动物群体，证明寒武纪早期苔藓动物已经出现明显群落形态分化。成分分析同时揭示其特殊保存机制，骨骼以无定形二氧化硅交代形成，体表囊膜以磷酸盐化方式保存，印证了苔藓动物早期第一次骨骼矿化事件，厘清了该门类矿化演化的阶段性特征。

基于50个关键形态特征和18个典型苔藓动物属种构建的数据矩阵，团队完成高精度系统发育分析。结果显示，新发现的寒武纪化石不属于原始干群类型，而是位于苔藓动物狭唇纲的冠群位置。这一系统演化位置，与分子钟推演的分化时间高度契合，从形态学和基因组推演两个维度相互印证，彻底证实苔藓动物起源于寒武纪早期。

显微镜下能看到苔藓动物清晰的骨骼结构。西北大学供图

更重要的是，本次研究集齐了骨骼框架、专属排布结构、肌肉与囊膜软组织三重核心证据，相当于完整锁定物种身份，彻底消除所有质疑。《自然》资深编辑亨利·吉评价，寒武纪苔藓动物的起源争议至此尘埃落定。

张志飞补充道，这一发现最终证明，寒武纪大爆发具备全面性和瞬时性，现代海洋的核心动物门类在这一时期已经基本完成演化成型。同时，化石记录的提前，也揭示了早期动物骨骼矿化并非单次简单演化事件，而是多阶段、多机制的复杂过程，为理解远古生物如何适应海洋环境、拓展生态位提供了全新答案。

该成果也有力支撑了舒德干提出的三幕式寒武纪大爆发假说和三分动物树理论，进一步细化了四千万年寒武纪动物树的构建过程，完善了基础动物、原口动物、后口动物三大亚界阶段性出现的完整化石证据链，清晰展现了早期海洋生态系统的完整性与生命演化的连续性。

从质疑到坚持

第一次听导师提到苔藓动物化石的成果争议时，宋宝鹏特意在显微镜下看了标本，“当时心里也犯嘀咕，觉得标本比较模糊，也对此前的成果有些疑虑。”宋宝鹏告诉《中国科学报》，在导师的引导和安排下，他将苔藓动物的研究坚持了下来，持续寻找标志性模块化骨骼结构和软组织证据。

工作过程中，当宋宝鹏在显微镜下发现一个个不同的化石结构时，还是会感到兴奋。“尤其是得知第二天有实验室的工作，我头一天晚上就开始期待了。”宋宝鹏坦言，他逐渐体会到微观古生物研究的独特魅力，每一次新结构的发现都让他收获科研成就感。为推进研究，他将越来越多的时间放在处理显微图像数据、比对化石特征上。

团队成员在陕西汉中南郑进行野外采样。西北大学供图

发现关键标本的瞬间，宋宝鹏第一时间拍照、上报导师，团队迅速启动高精度检测工作。尽管论文的初稿早在2023年底就已经完成，但团队并未着急投出，为了把论证压到尽可能严密，团队逐字逐句打磨。审稿阶段整体顺利，首轮很快确认，仅提出少量疑问，团队逐项细致答复，第二轮仅微调一处细节便顺利定稿。

作为论文第一作者，宋宝鹏坦言，这次科研过程漫长且充满小波折，但他在导师的带领下，学会了在科研道路上沉得住气，坦然接受低谷与上升交替的过程。

“化石从不说谎，但他从不主动开口，你必须在他愿意现身的地方一直等下去。”张志飞表示，这篇成果给出了一个阶段性的回答，但早期苔藓动物演化仍存在诸多未知谜题。目前学界对苔藓动物干群溯源、早期骨骼矿化完整演化机制、古生代群落迭代规律以及生态环境驱动因素，仍缺乏系统完整的认知。

目前，团队已布局长期后续研究，在华南、华北多个古生代连续地层剖面开展常态化采样工作。未来将整合传统化石处理、高精度CT三维重构、形态学统计、古生态学分析与地球化学指标检测等多学科手段，系统解析苔藓动物早期起源、分化和辐射的环境约束与发育机制。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10590-9