本文最初发表于The Conversation。
业余古生物学家 Chris Haefner 在宾夕法尼亚州约克市的一处教堂墓地挖掘了四年化石后，有了一个令人着迷的发现。“我知道它值得保存，”他说。他将自己的发现发布到了 Facebook 上。
我看到了他的帖子，并意识到这是一个重大发现： 我研究化石无脊椎动物 ，在西班牙国家科学研究委员会工作。当我联系 Haefner 时，他同意将化石捐赠给伦敦自然历史博物馆。
与美国和英国的同事合作，我们确定这是一种生活在 5.1 亿年前、与今天的海星和海胆有关的生物。它非常独特，是科学界的新发现，并且只有部分骨骼。我们以其发现者命名它为 Yorkicystis haefneri。
约克海星 揭示了关于早期地球生命演化新信息，当时我们今天所知的绝大多数动物类群首次出现。
寒武纪大爆发
约克海星 生活在“寒武纪大爆发”时期，即 5.39 亿年前至 4.85 亿年前。在此之前，细菌和其他简单的微生物与 埃迪卡拉生物群 （一种神秘的、软躯体的生物，科学家们对其了解甚少）并存。
寒武纪带来了海洋中物种的大量增殖。它们包括最终将统治地球的生物类群以及今天大多数动物类群的代表。
在短短几百万年内，出现了拥有骨骼和硬壳的复杂动物。这一切发生的原因尚不清楚，但 海洋化学的重大变化 ，碳酸钙浓度升高，可能起到了关键作用。
棘皮动物并非在地质记录中发现的第一个此类生物。 腕足类 ——生活在贝壳内受保护的海洋动物——比它们更早出现。 节肢动物 也是如此，它们拥有发育良好的 方解石外骨骼 ，包括 三叶虫。
作为参考，恐龙出现在寒武纪开始后 2.94 亿年。
最早的棘皮动物
有超过 30,000 种灭绝的棘皮动物，但在拥有卓越寒武纪保存的地点，如加拿大的伯吉斯页岩和中国的 澄江，它们非常罕见。
一些最早的原始棘皮动物与其现存的近亲大不相同。今天的棘皮动物通常有五条手臂从身体中心延伸出来，这种结构称为“五辐射对称”。
寒武纪棘皮动物拥有广泛的 身体结构。 长尾海百合类 拥有瓶状的身体，由几何图案的板块保护，并有许多类似手臂的结构。 螺旋海百合类，形状像胖雪茄，外壳由方解石构成，有一个“嘴”在其身体周围螺旋排列。 海球类 物种有各种形状，常常像异国情调的花朵。
盾形棘皮动物看起来很像 今天的海星，它有五条从嘴部辐射出来的手臂，是 约克海星 最相似的生物。因此，我们在进化树上将它 归入此类。
约克海星，这只没有骨骼的棘皮动物
虽然许多寒武纪生物形成了复杂的骨骼和防御结构来保护它们免受捕食者的侵害，但 约克海星 却走向了相反的方向。它“去矿化”了它的骨骼。它是一种部分柔软的动物，身体大部分没有保护。
为了了解这种生物的解剖结构，我们与一位古生物插画师合作，根据我们拥有的化石证据来可视化这种生物。Hugo Salais 首先对骨骼的每个部分进行了 3D 建模，然后利用这些模型创作了一个高分辨率复制品。
从这个复制品中，我们观察到只有它的手臂，或称步带，被钙化，保护着它的“食物沟”——即其摄食部分，在化石中呈黄色。一系列的板覆盖着它的触手，在进食过程中会打开和关闭。身体的其余部分是柔软的，在化石中表现为一层富含碳的深色薄膜。
大多数现存的棘皮动物，从世界各地的海岸线到海洋幽深的深渊都有发现，它们都有内部骨骼。例外情况是海参和一些生活在海床下的物种。它们的骨骼，与 约克海星 一样，是由多孔的方解石板构成的。
让 约克海星 复活
作为古生物学家，我们试图了解已灭绝的生物。 约克海星 带来了巨大的挑战，因为我们不知道有任何类似的现存或已灭绝的动物。
关于一些棘皮动物为何以及如何失去部分骨骼，我们知之甚少。但分子生物学的进步表明，有一 组特定的基因 负责棘皮动物骨骼的形成。所有现存的棘皮动物都携带这些基因；我们假设已灭绝的类群也是如此。
但在 约克海星 中，其腕（或手臂）的钙化程度与其身体其余部分的钙化缺乏之间存在显著差异。这提出了一个假说，即参与骨骼形成的基因可能在 约克海星 身体的不同部位独立起作用。这是一个只有分子生物学家才能解开的谜团。
我们的研究使我们能够对这种动物形成一些假说，尽管还有许多问题悬而未决。我们认为，由于身体重要部分没有骨骼， 约克海星 能够节约能量用于其他代谢过程，如进食或呼吸。它还增强了灵活性，通过泵送作用实现了更积极的呼吸。
还有另一种有趣的可能：缺乏骨骼可能与某种蜇刺保护系统有关，就像今天的 海葵 那样，它们用触手上麻痹猎物的刺细胞来包围它们的嘴。然而，这个问题以及其他许多问题，仅凭化石无法回答。
但是，令人惊叹的 约克海星 的发现，为寒武纪大爆发初期一个分化演化的时期提供了更多见解，当时一些生物为了躲避捕食者而进化出了骨骼——而另一些生物则以截然不同的方式适应。
Samuel Zamora 是西班牙地质与矿产研究所（IGME – CSIC）的古生物学首席科学家。披露：Samuel Zamora 获得西班牙科学、创新与大学部的资助（项目号 CGL2017-87631），该项目由欧洲区域发展基金共同资助，并获得了阿拉贡政府资助的“Aragosaurus：地质与古环境资源”（E18_17R）项目。
