5.2亿年前，像三明治一样层层堆叠的生物矿化柱赋予了寒武纪腕足动物外壳的强度和灵活性。为了深入了解这种复杂的生物矿化柱状结构的演化和多样性，中国科学院南京地质古生物研究所的张志良博士与来自中国和瑞典的合作者一起，检查了一些保存完好的化石。舌状腕足动物最古老的科，为了解早寒武世祖先腕足类群的生物矿化过程和适应性进化提供了新的化石证据。

科学家构建腕足动物的有机磷酸外壳

寒武纪是大约五亿年前的一个地质时期，见证了地球历史上最激烈的动物进化爆发之一。在此期间，我们今天在海洋中认识的大多数海洋动物群体在全球范围内出现并多样化。生命爆发期间的关键进展之一是生物矿化贝壳的发展。

生物矿化是指产生有机-无机复合骨架和贝壳的生物矿化，是通过将活的软有机组织与固体地球矿物结合来改变地球化石记录性质的过程。

早期寒武纪腕足动物化石中生物矿化柱状结构和底层上皮细胞的扫描电子显微镜图像。图片来源：张志良

腕足动物被称为“灯壳”，是最成功的生物矿化动物群体之一，已经生存了5亿多年。大多数动物群体仅具有分泌一种矿物质的能力，但腕足动物是独特的动物，因为它们具有分泌两种不同矿物质的能力：磷酸钙和碳酸钙。

尽管许多现存腕足动物物种都有碳酸钙外壳，但磷酸钙舌状腕足动物是化石记录中最早出现的有壳动物群之一。舌状腕足动物壳通常由有机基质与磷酸钙(磷灰石)矿物质结合组成。舌状贝壳由微观圆柱体复杂地组成，但这些微观圆柱体在腕足动物进化中的发育和作用尚不清楚。

本研究的化石样本包括Eoobolidae、Lingulellotretidae和Acrotretidae，采集于中国南部陕西南部和湖北西部的寒武系2系水井沱组，该地区被广泛认为是该地区的起源和分布中心之一。舌状腕足动物的早期分布。

研究人员表明，微观柱相互堆叠，形成壳的第二层，研究人员将其称为“堆叠三明治模型”(因为与三明治的横截面相似)。这种堆叠的夹层柱状结构通过用有机材料填充柱之间的空间来增加外壳的韧性、灵活性和抗断裂能力——类似于建筑施工中常用的钢筋混凝土柱。

张说：“因此，我们假设这种高效且经济的壳结构可能在舌状腕足动物的进化中发挥了重要作用，它可能解释了寒武纪后半叶磷酸盐壳的acrotretides的繁荣，并且5000万年后的生物多样性大事件期间腕足动物的持续多样化。”