地球上的動物如何演化出堅硬的骨骼？這一困擾科學界多年的謎題，近日因西北大學研究團隊的一項發現迎來突破。該團隊通過對寒武紀早期化石的深入研究，首次揭示了5億年前動物已具備通過上皮組織控制骨骼生長的能力，相關成果以封面論文形式發表于國際權威期刊《GEOLOGY》。

研究聚焦于華北板塊寒武紀早期地層中發現的"開腔骨"化石。這類微小化石僅有300微米大小，卻保存著關鍵的生物礦化證據。研究團隊運用掃描電鏡、顯微CT等先進技術，在化石表面發現了類似蜂巢的多邊形網狀結構。通過與現生珠母貝的對比，發現兩者在有機質框架的形態、顯微結構上高度相似，均由表皮細胞分泌形成。

"這相當于找到了5億年前的'建筑藍圖'。"團隊成員胡亞洲博士解釋道，"就像人類牙齒的形成過程——先由細胞分泌蛋白質基質，再從體液中吸收鈣磷離子沉積成礦。寒武紀動物同樣通過表皮細胞分泌有機框架，引導海水中的礦物質形成骨骼。"該發現首次證實，寒武紀大爆發時期的動物已具備與現代生物相似的礦化機制。

評審專家指出，這項研究將生物礦化研究的時空范圍大幅前推。傳統觀點認為動物骨骼演化與捕食壓力相關，但具體機制始終不明。此次發現的有機質框架結構，不僅證實了上皮組織對骨骼生長的控制能力，更表明這種復雜礦化系統在寒武紀早期已趨成熟。研究采用的跨學科方法，為解析遠古生物演化提供了新范式。

在技術層面，研究團隊攻克了多項難題。面對微小化石，研究人員需先從巖石中分離出300微米級的標本，再用高精度顯微設備觀測。為獲取有機質框架的三維分布，團隊創新使用聚焦離子束技術對化石進行"微創手術"，切取僅8微米×6微米×0.1微米的超薄切片進行能譜分析，最終確認這些結構由黏土礦物保存。

這項發現還改寫了部分生物演化譜系。此前學界認為開腔骨與海綿動物存在親緣關系，因其形態均具刺狀結構。但新研究揭示，開腔骨的礦化機制與海綿的中膠層造骨細胞完全不同，二者在演化樹上應分屬不同分支。遺憾的是，開腔骨類動物在寒武紀末期滅絕，未能延續至今。

對于人類而言，這項研究具有更深層的啟示。胡亞洲比喻："現代骨骼與寒武紀原始內骨骼的關系，如同摩天大樓與石橋——都遵循相同的力學原理。我們繼承的不僅是骨架，更是深植基因的生存智慧。"這種跨越5億年的演化連續性，為理解人體骨骼修復機制提供了新視角。

在應用領域，研究團隊正探索將遠古生物的礦化策略轉化為新材料技術。通過模擬有機質框架引導礦物結晶的過程，未來可能開發出在溫和條件下自組裝的仿生材料。這種源于生命演化的智慧，或將為材料科學帶來革命性突破。