现生头足动物是软体动物门中一类具较高智力的独特类群。虽然绝大多数现生头足动物都已失去矿化外壳，转而以外套膜包裹内壳，甚至没有内壳（如以乌贼和章鱼为代表的蛸亚纲）。但我们熟知的化石头足动物（如以角石为代表的鹦鹉螺亚纲）则以硬质矿化外壳为特征，且内部具有一套能调节浮力的结构（如体管、隔壁、气室以及隔壁颈等）。其中，体管是头足动物从基干软体动物分化出来的关键演化革新。由于化石记录的缺失，体管的起源演化过程目前尚不明确。当前已知最早的头足动物为发现于寒武纪晚期（大约4.9亿年前）的寒武短棒角石（Plectronoceras cambria），相较于分子钟估计的头足动物分化于寒武纪早期（约5.4至5.2亿年前）即寒武纪大爆发期间，二者间存在数千万年差别。而全球寒武纪早期大量出现的多门类微小骨骼化石，即“小壳化石”，含有丰富多样的软体动物及多个与其亲缘关系较近的化石类群，是寻找头足类动物起源的潜在宝库。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎院士团队的助理研究员潘兵，参与了长安大学郭俊锋教授领衔的中英美国际团队，共同开展华南寒武纪早期小壳化石相关研究。在此期间，研究人员在陕南镇巴水井沱组（约5.2亿年前）中发现了目前全球最早的具体管头足动物化石——陕西始角石（Eoceras shaanxiense），并对其开展了系统性研究，该成果发表在《自然》（Nature）杂志。
通过使用SEM与Micro-CT等仪器设备观察不同磷酸盐化方式保存的Eoceras shaanxiense化石标本（图1），全面重建了其外部壳体形态与内部解剖结构（图2）。研究发现陕西始角石壳体微小，呈直锥状，壳口倾斜；壳体内部有连接壳口与壳顶的体管，体管靠近腹侧，被多个隔壁分隔；体管与隔壁通过微小管道结构连接（图2）。上述形态特征足以证明陕西始角石已具备早期头足动物的关键形态特征。据此，研究人员提出了头足动物起源于具多隔壁的直管壳类的新观点，并揭示了头足动物可能经历的早期演化路径，即具多隔壁直管壳类→封闭式分节体管的直管壳类→具隔壁颈、连接环的真体管头足类（图3）。由于陕西始角石体内浮力装置较为原始，研究人员推测其浮力调节能力较为有限，主要营底栖游移生活（图3）。
该研究将已知最早的头足动物化石记录向前推进了约3000万年，证实了分子钟推算头足类起源于寒武纪早期的观点，填补了该时期头足动物的研究空白。同时启示我们应重新审视寒武纪大爆发时期小壳化石中的疑难管状化石，以期发现更多保存于化石内部的软体与硬体结构，为解析其确切生物亲缘关系属性提供实证材料。
该项研究成果长安大学博士后宋祖晨为第一作者，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员潘兵为第二作者，长安大学郭俊锋教授与温汉捷教授以及英国布里斯托大学Jakob Vinther博士为论文共同通讯作者，合作单位还包括西北大学、美国汉诺威学院和甘肃省科学院。研究成果得到国家自然科学基金、国家重点研发计划以及大陆演化与早期生命国家重点实验室开放基金等项目的联合资助。
论文相关信息：Song, Z.C., Pan B., Guo, J.F.*, Vinther, J.*, Li, G.X., Han, J., Van Iten, H., Zhao, X.F., Pei, X.Z., Peng, J.X., Qiang, Y.Q., Zhang, B.Y., Wen, H.J.*, 2026. Earliest siphuncle-bearing cephalopod from the early Cambrian. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10868-y.
图1 陕西始角石不同磷酸盐化保存方式；a-e. 保存方式I，显示具倾斜口部的直锥状壳体；f-j. 保存方式II，腹侧壳体磨损显示分节体管与多个次生隔壁；k-p. 保存方式III，单独保存的分节体管
图2 陕西始角石壳体形态与内部解剖结构；a-e. 显示具倾斜壳口的直锥状壳体及内部分节体管；f-g. 显示连接隔壁与体管的微小管道结构；h. 显示壳体形态及内部关键解剖结构；i，化石形态结构示意图
图3 陕西始角石系统发育位置及生态复原图
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