共生作用是推动生命演化的重要驱动力之一，贯穿于真核生物起源、动物起源与早期多样化等生物演化的关键节点，深刻影响了生命演化的进程，并促进了新的生物功能和生态适应性的产生。然而，由于缺乏可靠的示踪指标，动物–微生物共生的生理机制在地质记录中几乎难以识别和追溯。埃迪卡拉纪末期（约5.5亿–5.39亿年前）不仅见证了典型的埃迪卡拉生物群的衰退，亦伴随管状动物在生态上的兴起——该类生物代表了最早具备复杂身体构型的后生动物之一。尽管其形态学特征已得到较为深入的研究，其营养方式和生态策略仍知之甚少，这一认识空白限制了我们对其生态功能、适应机制及其在早期动物演化中的作用的理解。
图1 Conotubus hemiannulatus埋藏学特征及其黄铁矿化石横截面特征
部分管状化石与现代冷泉西林伯格虫类管虫（Siboglinids）在整体管状形态上具有一定相似性，而现代冷泉西林伯格虫通过和硫化氢氧化细菌建立共生关系，依靠共生微生物获取营养，并广泛生活于硫化物与氧化物共存的海洋环境。因此我们提出科学假说：部分埃迪卡拉纪末期的管状动物也可能采用了硫氧化细菌介导的化能共生营养策略。研究团队以陕南高家山生物群中三维黄铁矿化保存的管状动物Conotubus hemiannulatus（图1）为研究对象，历经十余年形态学与地球化学的研究，系统测定了化石及其围岩的钼同位素组成，并开展了原位与全岩多硫同位素分析，同时与其他地质时期黄铁矿化化石进行了比较。
图2 Conotubus化石记录的钼和叁硫同位素
结果表明，仅Conotubus化石表现出极低的钼同位素值（δ⁹⁸Mo低至−2.6‰），较同期海水偏低约4.6‰（图2A），该分馏幅度显著超出已知非生物过程所能产生的范围，却与现代冷泉系统中硫氧化细菌共生管虫的特征高度吻合。硫同位素数据进一步揭示，化石经历了快速的早期黄铁矿化，此过程正是钼同位素信息得以保存的关键；而Conotubus化石中较高的Δ³³S值则进一步指示其生存环境中存在活跃的硫化物氧化过程（图2B）。
图3 Conotubus hemiannulatus生态重建及其与硫氧化菌的共生关系(黎家豪绘)
综合多种同位素证据，研究团队证实Conotubus 与硫氧化细菌建立了化能共生营养关系。这一发现为动物–微生物共生提供了迄今最早的地球化学证据，将可靠化石记录由显生宙前推至埃迪卡拉纪末期，并可能代表了生态系统中多种复杂动物–微生物共生关系的早期演化先例。
该发现进一步表明，动物–微生物的共生机制并非晚期的演化策略，而是在动物演化早期即已成为一种重要的营养获取与生态适应策略。通过利用硫氧化细菌的代谢，Conotubus 不仅能够获得能量，还可增强对有毒硫化环境的耐受性，从而拓宽其生态位，并在海洋氧化还原梯度带获得竞争优势（图3）。这一认识为理解埃迪卡拉纪动物的生态扩张及早期演化历程提供了新的视角。
该研究成果以“Chemosymbiotic trophic strategy in an Ediacaran tubular animal”为题，于北京时间2026年8月25日在线发表于国际综合性学术期刊《PNAS》（美国国家科学院院刊）。论文第一作者为南京大学国际同位素效应研究中心、地球科学与工程学院博士研究生王振飞，南京大学彭永波教授与弗吉尼亚理工大学肖书海教授为共同通讯作者。共同参与研究的合作者包括：南京大学唐卿教授、密苏里大学James D. Schiffbauer教授、华盛顿大学David A. Fike教授、上海海洋大学贾子策博士和冯东教授、加拿大卡尔顿大学Peter W. Crockford教授、西北大学蔡耀平教授、中国科学院南京地质古生物研究所袁训来研究员，以及美国印第安纳大学Lisa M. Pratt教授。
本研究受国家自然科学基金委的重大研究计划重点项目(92479205)、博士研究生项目、青年科学基金项目（A类）及新基石科学基金会等项目的联合资助。
文章信息：Z. Wang, Y. Peng, Q. Tang, J.D. Schiffbauer, S. Xiao, D.A. Fike, Z. Jia, D. Feng, P.W. Crockford, Y. Cai, X. Yuan, & L.M. Pratt, Chemosymbiotic trophic strategy in an Ediacaran tubular animal, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (35) e2526201123, https://doi.org/10.1073/pnas.2526201123 (2026).
图文：王振飞
审核：曾罡
