研究背景

困扰百年的寒武纪生命演化谜题

寒武纪生命大爆发（Cambrian explosion）是地球生命演化史上的重要事件，大量现代动物门类在这一时期快速出现。然而，苔藓动物（Bryozoa）的起源时间长期存在争议。

传统化石记录显示，苔藓动物的大规模多样化主要出现在早奥陶世，而分子钟研究则推测其起源可以追溯至更早的寒武纪时期。这种化石证据与分子演化预测之间的不一致，使苔藓动物成为寒武纪生命演化研究中的重要谜题。

此前发现的寒武纪化石 Protomelission gatehousei 被认为可能代表早期苔藓动物，但由于缺少明确的软组织结构和诊断性骨骼微结构，其分类归属一直受到争议。

本研究通过发现保存更加完整的新化石样本，并结合多尺度显微分析技术，最终确认苔藓动物确实起源于寒武纪时期。

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系统发育分析显示，Protomelission 与新发现种 Dayingomelission 均属于苔藓动物类群（Bryozoa），支持苔藓动物寒武纪起源观点。

论文通过形态学数据建立系统发育树，进一步确认两种化石属于 Stenolaemata 类群。

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高保真化石保存揭示关键生命结构

研究团队采集了来自中国陕西仙女洞组（Xiannüdong Formation）的早寒武世化石样本，包括：

• Protomelission gatehousei

• 新发现种 Dayingomelission hexaclitia

这些化石不仅保存了矿化骨骼结构，同时还保留了极其罕见的软组织信息，包括：

• 膜状囊结构（membranous sacs）

• 环状肌肉结构（annular muscles）

• 纵向肌纤维结构（longitudinal fibres）

• 环隔结构（ring septa）

这些结构为确认其苔藓动物身份提供了关键证据。

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Protomelission gatehousei 化石群体结构。化石内部保存的膜状囊结构、孔口以及纤维状纹理，为研究人员判断其真实生物学结构提供依据。

论文指出，部分样本中保存了膜状囊结构，其表面具有环状和纵向纤维结构，被解释为肌肉组织。

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Phenom XL大仓室全自动扫描电镜解析微米级骨骼结构

为了获得化石表面的精细形貌以及骨骼结构信息，研究团队采用扫描电子显微镜（SEM）进行观察。

其中，Phenom XL 大仓室全自动扫描电镜作为关键表征设备之一，用于化石微观结构成像，同时结合 EDS 对样品开展半定量元素分析。

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Phenom XL 扫描电镜揭示 Dayingomelission hexaclitia 化石中的规则模块化骨骼结构。

SEM 高分辨图像显示：

• 六边形动物单元（zooids）规则排列；

• 骨骼壁结构清晰可见；

• 环隔（ring septa）及内部微结构得到解析。

这些微观形态特征成为判断该化石属于苔藓动物的重要依据。

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显微 CT 实现化石内部三维重构

传统扫描电子显微镜主要提供样品表面二维形貌信息，而对于具有复杂内部结构的古生物化石，仅依靠表面观察往往难以完整解析其内部组织排列和空间关系。

因此，研究团队进一步采用 X 射线显微 CT 技术，对保存完整的化石样品进行无损三维分析。

本研究选取 5 个保存较好的化石样本，通过X射线显微 CT 获取不同角度投影数据，并基于重构算法建立三维模型，实现对：

• 化石整体形态；

• 个体单元（zooids）排列方式；

• 骨骼壁空间分布；

• 内部结构连接关系的可视化解析。

相比传统二维切片观察，显微 CT 能够在不破坏珍贵化石样品的情况下，获得完整三维结构信息，为古生物分类、形态演化以及保存机制研究提供重要依据。

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X 射线显微 CT 揭示 Protomelission gatehousei 和 Dayingomelission hexaclitia 化石内部三维结构。

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复纳科技多维显微表征方案助力生命演化研究

从寒武纪化石到现代材料，从宏观结构到纳米尺度组成，复杂样品研究越来越依赖多技术协同。

本研究中：

• Phenom XL 扫描电镜提供高分辨微观结构信息；

• 显微 CT 提供无损三维观察能力；

两者结合，实现了对数亿年前生命遗迹的多尺度解析。

复纳科技提供包括荷兰飞纳 Phenom XL 大仓室全自动扫描电镜、比利时 Neoscan 显微 CT 等表征方案，帮助科研人员从二维观察走向三维重构，从形貌分析深入结构解析。