图1： 寒武纪出现了很多奇怪的动物
我们大家都因拥有坚硬的骨架而受益。如我们脊椎动物为骨骼中含有钙和磷，能长的更大更灵活。软体动物则利用钙质骨骼保护它们脆弱的身体，海绵则利用硅质的内部结构来帮助进食。
美国弗吉尼亚理工大学肖书海教授说：“难以想象那些没有骨骼的生物经历了如此漫长的进化。”
首次生物矿化作用（biomineralization）出现在距今20亿年前，一些细菌沉积在磁铁矿颗粒上以适应地球的磁场。然而，第一个动物骨骼要到寒武纪大爆发前夕，即埃迪卡拉纪（Ediacaran）末才出现。
为什么在寒武纪会有大量新物种出现？更早期的带壳生物能解决这个问题。
这些化石似乎是一次“神创”（Creation）性的事件，但实际上动物的演化在这次爆发以前就开始了。仅仅是因为它们没有留下太多的骨骼化石而被古生物学家发现而已。
一旦动物们懂得利用矿物来保护自己，这将是一个完全不同的世界。为了了解生物矿化作用的驱动原因，肖教授的研究小组来到了中国探寻第一批骨骼建造者。希望发现这些前寒武动物到底是什么，它们有没有留下后代。
第一个骨架
生物矿化作用并不是生物制造坚硬结构唯一的方法。树利用有机聚合体—木质素（lignin）长的又高又壮。昆虫和甲壳类动物则利用几丁质来建造它们的外骨骼。
图2： 肖书海教授
肖教授解释说，生物矿化的骨骼能提供更好的支撑，比有机骨骼耗费更少。矿物骨骼基本上都是从环境中吸收，而有机分子如木质素和几丁质则必须通过生物化学作用产生。
最古老的矿物骨骼发现于20世纪70年代。看起来像小海绵或小酒杯，但大多数的化石都呈管状，类似蠕虫或珊瑚虫的“卧室”。但不管怎样，现在还不清楚它们到底是属于哪类动物？
肖的研究小组正对中国南方灯影组（Dengying Formation）的高家山生物群（Gaojiashan biota）进行研究。肖介绍道：“生物群时代大约距今5.41~5.51亿年，与阿曼和西伯利亚的埃迪卡拉组相近。”
对于这些化石是否真是前寒武动物的骨骼还不确定，但肖说道：“我们已有足够的证据显示至少部分生物已经拥有生物矿化的能力。”
图3： 克劳德（Cloudina ）管状体化石
这些管状化石，长约几毫米，直径约一毫米。部分化石已明显变形，表明它们的身体部分是可弯曲的。因此它们有可能是一种矿物和有机组织的混合体。
骨骼矿物已随着时间推移降解了，但研究人员相信原来的骨骼应该含有碳酸钙。肖希望将来能确定骨骼所利用的是哪种碳酸钙形式的晶体（方解石或文石）。这对于确实它们是哪类生物有很大的帮助，因为不同类群的动物会利用不同类型的生物矿物。
依据加州大学圣巴巴拉分校（UC Santa Barbara）的S. Porter所见，无论这些骨骼化石是谁建造的，它们并没有持续很长时间。目前还没有寒武纪中发现它们存在的证据。此外，她认为并没有后代继承了它们建造骨骼的能力。这意味着生物矿物作用是几百万年后又“重新发明”（re-invented）的。
图4： 管状体化石
Porter说：“骨骼在动物中有超过36种，而大约有一半在寒武纪早期已经出现了。”
在这一很短的时期里生物矿物作用是如何快速演化的。骨骼开始成为“必须有”的部件，不同的物种利用完全不同的矿物类型（主要有碳酸钙，磷酸钙和硅）。问题是到底是什么驱动如此多的动物发展形成骨骼呢？
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编辑：常君滢