科学周刊丨5.18亿年“玉净虫”现世，名字取自《西游记》 大风新闻专访西北大学科研团队，解锁“神秘小虫”背后

寒武纪生命大爆发的神秘面纱再添新线索！

近日，西北大学地质学系韩健研究员、博士生何凯悦等联合国内外学者，在Cell子刊《当代生物学》发表重要研究成果。团队从距今约5.18亿年的云南澄江生物群中发现步带动物新物种——胶膜玉净虫。

一块小小的远古化石如何界定全新物种？诗意命名有什么故事？名字里暗藏哪些生物特征？栩栩如生的复原图景如何还原远古样貌……近日，华商报大风新闻记者专访西北大学地质学系早期生命研究团队何凯悦博士，解锁这枚寒武纪“神秘小虫”背后的科研故事与演化密码。

>>先认识下胶膜玉净虫

若把海星和柱头虫放在一起很少有人会将它们视为 “近亲”：一个长着五条腕，在海底缓慢爬行；另一个身体细长，像一条栖息于泥沙中的蠕虫。二者形态迥异，却同属 “步带动物” 这一演化支系。然而，该支系共同祖先究竟长什么样，长期以来始终缺乏关键化石证据。

2026年9月16日，西北大学地质学系韩健研究员、博士生何凯悦等联合国内外学者，在Cell子刊《当代生物学》发表重要研究成果。团队从距今约5.18亿年的云南澄江生物群中发现步带动物新物种——胶膜玉净虫。系统发育分析显示，它是目前已知最接近现生步带动物共同祖先的干群化石之一，为破解海星、海百合、柱头虫和头盘虫等动物的早期演化之谜提供了新的实物证据。

胶膜玉净虫，是连接寒武纪步带动物干群岐须虫类（包括爬胃虫、轮盘钵、火炬虫等）与现代海星、头盘虫等步带动物的关键过渡类群。它保留了柔软、近圆柱状的蠕虫状躯体，同时具有可与现生步带动物摄食附肢相比较的羽状附肢，是目前已知最接近现生步带动物冠群共同祖先的干群成员。

>>专访问答

取名由来与《西游记》观音有关

华商报大风新闻：第一次听到“胶膜玉净虫”这个名字，感觉很有诗意，想问问这个名字是怎么取的？“胶膜”“玉净”分别对应了它身体的哪些特征？

何凯悦：胶膜玉净虫的身体很柔软，躯干近圆柱形，上部舒展着多条附肢，整个形态让人联想到《西游记》中观音手持的玉净瓶，所以我们把它的属名取作“玉净虫”。“胶膜”对应的是化石上一个很直观的特征：几件标本的躯干外围都保存有一层浅色、比较柔软的膜状结构，包裹着内部颜色较深的组织，所以用“胶膜”作为种名。

它真正特别的不是某一个结构，而是一整套特征组合。它没有矿化骨骼，体内保存有U形消化道；身体上端有6条羽状附肢，两侧分布着交替排列的羽枝，附肢上还有食物沟；下方还有比较光滑的条状附肢。也就是说，它一方面保留了比较原始的柔软躯体，另一方面又已经有了比较复杂的摄食附肢，这种“柔软躯体+复杂附肢”的组合，也是我们判断它演化位置的重要依据。

玉净虫比最早的恐龙还要早将近3亿年

华商报大风新闻：5.18亿年前是什么概念？寒武纪的海洋是什么样子，胶膜玉净虫当时在海里是怎样生活的？

何凯悦：大家熟悉的恐龙，大约在2.3亿年前才开始出现，玉净虫生活的时代比最早的恐龙还要早将近3亿年。那个时候动物生活的主要场所还在海洋中，寒武纪早期正处在动物多样性快速增加的阶段。澄江生物群里面保存了节肢动物、蠕虫状动物、海绵，还有很多早期后口动物，说明当时已经形成了比较复杂的海洋生态系统。

从化石结构看，我们认为玉净虫可能是一种半固着的悬浮摄食者。比较合理的想象是，它可能在海底暂时稳定身体，把羽状附肢伸到水中。海水流过以后，小的食物颗粒被羽枝拦截，再沿着食物沟往身体中央输送。下面的条状附肢可能帮助它临时附着或者稳定身体姿态。可以把它的羽状附肢理解成一张小小的“羽毛滤网”，伸展在5亿多年前的海水中。

怎么判断两种动物是不是“亲戚”

华商报大风新闻：大家熟悉的海星、海百合、柱头虫长相天差地别，为什么它们会被归为同一类“步带动物”？普通人该怎么简单理解步带动物？

何凯悦：判断两种动物是不是“亲戚”，不能只看它们现在长得像不像，还要看它们在整个动物演化树上的位置。

海星、海胆、海百合属于棘皮动物，柱头虫、头盘虫属于半索动物。它们成年以后差别很大，比如海星五辐射对称，还有钙化骨骼和管足；柱头虫身体柔软，更像一条蠕虫。但是它们在胚胎发育上有一些共同特征，分子系统学研究也证明，棘皮动物和半索动物亲缘关系很近，共同组成“步带动物”。

“步带”这个词最开始是从棘皮动物来的，比如海星腹面有步带区和一排排的管足。我们可以把步带动物理解成生命树上的一个大家族：一边是海星、海百合这些五辐射对称的动物，另一边是柱头虫、头盘虫这些两侧对称、身体柔软的动物。再往大的分类上说，步带动物和包括我们人类在内的脊索动物，都属于后口动物。

是怎么发现胶膜玉净虫化石的？

华商报大风新闻：这次的珍贵化石来自云南澄江生物群，咱们团队是怎么发现胶膜玉净虫化石的？这次一共找到了几枚化石标本？软躯体化石本身非常罕见，这批标本最难得的地方是什么？

何凯悦：其实玉净虫不是一下子就找出来的，它是西北大学早期生命团队几十年来积累的结果。我们在野外会采集大量化石并做初步分类，一些形态比较奇特、暂时不知道是什么的标本，会单独登记保存下来，回到实验室以后再继续整理和研究。

这次的4枚玉净虫标本，也不是一次就全部整理出来的。刚开始主要是2枚，后来随着研究推进，又找到了另外2枚保存非常好的标本。其实古生物研究经常是这样，一块化石采集回来很多年以后，它真正的重要性才慢慢显示出来。

这4枚标本最难得的地方，就是软组织保存得非常好。特别是身体周围的膜状结构，还有附肢上面的羽枝、食物沟这些细节，都保存得非常清楚。玉净虫没有矿化骨骼，死亡以后很容易腐烂和解体，这些柔软结构经历5亿多年的地质作用还能保存下来，非常不容易。随着后续标本继续采集，我们也希望能找到更多玉净虫材料。

从化石到认定新物种很像“破案”

需要一条一条找证据

华商报大风新闻：很多读者好奇，一块小小的化石，科学家靠什么一步步判断它是从来没有被记载过的新物种？从化石到“小虫”，可以讲讲背后的故事吗？

何凯悦：拿到一件新的化石标本以后，要先和以前发表过的化石进行比较。寒武纪有很多带触手或者附肢的化石，第一眼看起来和玉净虫都有一点像，所以这个过程很像“破案”，需要一条一条找证据。

第一步，先判断石头上的痕迹到底是不是生物结构。岩石里的裂缝、矿物沉淀、压痕，有时候也很像动物身体的一部分。所以我们会看它有没有连续的身体边界和规律重复的结构，还要比较不同标本，看同样的特征是不是反复出现。玉净虫的羽状附肢、条状附肢、躯干和内部结构，在不同标本中都能够互相对应。

第二步，把一个被压扁了5亿多年的动物重新“拼起来”。化石不会把所有器官完整摆在我们面前，我们需要在显微镜下改变光线和观察角度，一点一点看细节。为了观察普通光线下不太明显的结构，我们还使用了荧光显微镜。哪里是身体外缘，哪里可能是肠道，细小分枝是裂纹还是羽枝，都需要一点一点确认。这个过程很像拼一幅缺了很多块的拼图，不能因为“看起来像”就直接下结论。

第三步，就是主动排除可能的“假象”。仪器不会自动告诉我们“这是肠道”“这是体壁”。一条深色结构可能是器官，也可能只是腐烂后的有机质聚集；一个浅色区域，也可能只是围岩不同。所以我们不仅要找支持自己解释的证据，还要不断去想：有没有其他可能？

这个时候，古今对比就非常重要。我们对现代海羽星进行了形态对比，也用显微CT观察它的三维结构，还设计了海羽星腕的自然腐解实验，观察膜、羽枝和骨片腐烂后的变化。另外，我们还得到了加拿大蒙特利尔大学Christopher B. Cameron教授的帮助，获得了现代半索动物头盘虫的扫描电子显微镜照片，再和玉净虫进行比较。

第四步，就是和已经知道的动物“查户口”。我们会查阅大量论文和图版，把玉净虫和可能相似的动物一项一项比较。建立新物种并不是说每一个结构都必须从来没有见过，更重要的是看“特征组合”。就像人的身份证一样，单独一个特征很多人都有，多个信息组合起来才能确定身份。玉净虫的柔软躯干、不同类型的附肢、羽状侧枝、食物沟和U形肠道组合在一起，和以前命名的动物不能完全吻合，这样才有了建立新属、新种的基础。

第五步，还要看这些结构有没有演化意义。我们会把玉净虫和现代海羽星、头盘虫以及一些寒武纪化石放在一起比较，不能只是说“长得像”，还要比较羽枝、食物沟和附肢位置。

第六步，就是把玉净虫放进系统发育树里面检验。我们建立了一个包括100个古今动物类群、505个形态特征的数据矩阵。可以把它理解成给100种动物各做一张有505道题的“特征试卷”，再通过贝叶斯系统发育分析，综合判断它们之间的亲缘关系。结果显示，玉净虫位于步带动物干群，而且比一些以前报道过的步带动物干群成员，更接近现生步带动物共同祖先附近。

当然，到这里还没有结束。最后还要指定正模和副模，写清楚诊断特征、产地、地层时代和保存机构，并经过同行专家评审。所以，“发现一个新物种”并不是给一块奇怪的石头起一个好听的名字，而是建立一套其他科学家以后可以重复检查的科学档案。

复原图是怎么一步步画出来的？

华商报大风新闻：化石只是一块石头上的印记，栩栩如生的胶膜玉净虫复原图是怎么画出来的？

何凯悦：科学复原图其实不是自由想象，它一定是建立在化石证据基础上的。首先要把化石里面能够确认的结构整理出来，比如身体形状、6条羽状附肢、羽枝、食物沟、条状附肢和U形肠道分别在什么位置。

研究过程中，我们会先画一些简单的示意图，把结构关系确定下来。这次玉净虫的生态复原图，是我们团队长期合作的原晶鹏老师完成的。我们会把化石照片、结构解释和现生动物对比资料给他，再不断交流、修改。复原时也会参考现代海羽星、头盘虫等动物，看看类似的附肢在三维空间中可能怎样展开。最后，再把玉净虫放回5.18亿年前的澄江海洋环境里面，并加入一些澄江生物群代表性动物，展示它可能生活的场景。

当然，有些内容化石不能直接告诉我们，比如它活着时的颜色、透明度。所以复原图里面，还是要区分哪些是化石直接保存的证据，哪些是根据比较做出的合理推测。

胶膜玉净虫补齐了哪一块关键拼图？

华商报大风新闻：在这次发现之前，科学界一直认为步带动物的祖先是无触手、蠕虫状的生物，咱们的成果为什么能推翻这个固有猜想？胶膜玉净虫相当于补齐了哪一块关键拼图？

何凯悦：这里我觉得用“挑战一种有影响力的祖先假说”，比直接说“推翻”更加准确。过去根据现代动物的形态和胚胎发育等信息，有一种比较有影响力的观点认为，步带动物共同祖先可能是一种没有发达触手、主要依靠咽部滤食的蠕虫状动物。

玉净虫重要的地方就在于，它在系统发育树上的位置很关键，同时又保存了非常清楚的羽状附肢和食物沟。我们的系统发育分析和祖先状态重建都提示，靠近现生步带动物共同祖先的早期成员，很可能已经有了比较复杂的触手摄食结构。也就是说，复杂摄食附肢出现的时间，可能比以前想象得更早。

而今天棘皮动物的钙化骨骼、管足系统，以及柱头虫比较特殊的吻部等结构，则可能是在各自支系后来的演化过程中形成。当然，玉净虫不是现代海星或者柱头虫的直接祖先，更准确地说，它像是生活在共同祖先附近的一位“远古近亲”。所以它真正补上的，就是现生棘皮动物和半索动物分开以前，共同祖先附近的柔软身体和摄食附肢可能是什么状态。

澄江生物群像一本“寒武纪生命档案”

华商报大风新闻：澄江生物群一直是寒武纪生命大爆发的核心宝库，这次新发现，进一步印证了澄江化石在全球古生物研究中的什么地位？

何凯悦：澄江生物群最重要的地方之一，就是它保存了非常丰富的寒武纪早期软躯体动物化石。一般来说，骨骼、甲壳这些比较坚硬的结构更容易保存成化石，但是消化道、鳃、触手、体壁这些柔软结构很容易腐烂，通常很难保存下来。

但是在澄江生物群里面，我们不仅能够看到动物的整体轮廓，还能够看到很多比较细小的软组织结构。

这就意味着，我们不仅能知道5亿多年前“有什么动物”，还能够进一步研究这些动物身体是什么结构、怎么生活、怎么取食，以及它们之间是什么演化关系。而且澄江生物群的时代非常接近寒武纪生命大爆发早期，很多主要动物类群的早期代表或者干群成员，在这里都能够找到重要线索。所以澄江生物群就像一本保存得非常好的“寒武纪生命档案”，能够帮助我们观察动物界早期各大类群逐渐出现和分化的过程。 因此澄江化石地是中国首个、亚洲唯一的化石类世界自然遗产，代表全球特异埋藏化石研究的里程碑，在全球古生物研究中占据着举足轻重的地位。

花精力研究5亿年前小虫的意义是什么？

华商报大风新闻：很多人觉得古生物研究离生活很远，花费大量精力研究5亿年前的小虫，对人类认知地球、认知生物演化有什么长远意义？

何凯悦：基础科学可能不会马上变成一个产品，古生物研究可以探索生命是怎么来的，今天的生物世界为什么会变成现在这个样子。可以把生命演化历史理解成一本很古老的书，化石就是其中保存下来的书页。现在还有很多页是缺失的，我们每发现一个关键化石，其实就是在补其中的一页。

古生物学另外一个很重要的地方，就是它能把观察尺度拉到几亿年，去看环境变化以后生物怎样适应，新的身体结构和生态系统怎样出现。所以研究5亿年前这样一只小虫，看起来研究对象很小，但是背后其实是在研究整个地球生命演化中的一个大问题。

华商报大风新闻：咱们团队持续深耕澄江生物群，未来还会聚焦哪些方向，探索更多远古生命谜题？

何凯悦：其实西北大学早期生命团队的研究，并不是说只想不断“再发现一个新物种”。发现新物种当然很重要，但是更重要的是利用这些关键化石去回答一些更大的演化问题。我们团队长期围绕寒武纪生命大爆发、动物门类起源和早期生命演化开展研究，同时也会把生命演化和当时的海洋环境结合起来研究。

未来我们还是会继续在早期生命研究这个方向上深耕，以化石为研究载体，结合不同方法，去探索早期生命是怎么起源、怎么演化的，以及它和地球环境之间有什么关系。

>>个人简介

何凯悦，西北大学地质学系博士研究生，主要研究方向为寒武纪澄江生物群后口动物基干类群研究，聚焦早期后口动物的形态结构、埋藏保存及演化关系。入选首批中国科协青年人才托举工程博士生专项。

华商报大风新闻记者 任婷 编辑 刘梦雨

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