牙形動物復原圖（據Purnell et al,1995 ）
產地：貴州納饒 層位：石炭系格舍爾階
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報（張文靜）：2018年6月，國際地質科學聯合會以全票通過的牙形表決結果，批準把寒武系第三統和第五階的刺中
“金釘子”“釘”在了中國貴州劍河，即寒武系苗嶺統烏溜階，國顆結束了國際地層委員會寒武系分會對該“金釘子”長達20余年的金釘界定研究和選擇。隨著這顆“金釘子”的標準確立，中國以11顆的全能選手數量成為全球獲得“金釘子”最多的國家。
“金釘子”是牙形全球年代地層單位界線層型剖面和點位（GSSP）的俗稱。自46億年前地球形成開始，刺中滄海桑田，國顆層層的金釘界定巖石在原始的地殼上慢慢覆蓋起來。從地質學上來說，標準這些巖石就是全能選手地層。每一個地層都有其相應的牙形地質年代，“金釘子”就是刺中年代地層的“國際標準”，對照它，便可以標出它及其上下地層的“年齡”。
在中國的11顆“金釘子”中，有4個是以同一種化石作為界定標準的，這種重要的化石就是牙形刺。
身世謎題
1856年，德籍俄國人潘德爾最早在波羅的海地區發現并報道了牙形刺化石，此后這類化石的發現與研究源源不斷地涌現出來。
在早期發現者們的
眼中，這類化石的長相有些怪異，它們個頭很小，多刺，呈齒狀。這到底是哪種動物留下的骨骼？一時間，人們意見紛紛，爭執不休。最初，潘德爾認為牙形刺是魚類的牙齒，后來有人提出它們可能是環節動物的顎器，也有人認為它們是腹足類的齒舌。節肢動物、頭足動物、袋蟲類、毛顎類、動吻類，甚至植物都在人們的猜測對象之列。其中，魚類假說和環節動物假說占據了主流。這些假說基本上都是將牙形刺化石的形態特征與現生生物類比而作出的推斷。
直到1983年牙形動物軟體化石在蘇格蘭的下石炭統被發現以后，人們才恍然大悟，原來此前的類比方向有誤，其實，牙形刺屬于一類已經絕滅的海生動物的骨骼化石，它們的“主人”也就被稱為牙形動物。
此后，主流觀點認為這種已經滅絕的牙形動物，是一種最早期的脊椎動物。“它與現代的七鰓鰻（八目鰻）很相似，兩側對稱，肛門后位，有尾鰭、背鰭，并有鰭條，有兩個大眼睛，有肌節（并發現纖維肌肉組織）和脊索。重要的是，牙形刺中有與脊椎動物牙齒相似的齒質（牙本質）存在，并在牙形刺的口面，特別是臺型牙形刺的口面，發現微磨損，證明牙形刺是牙齒，起粉碎、剪切食物的作用，是食大粒食物的，牙形刺是牙形動物的口咽器官，兩側咬合。”中科院南京地質古生物研究所（以下簡稱南古所）研究員王成源在《化石精英——牙形刺》一文中寫道。
當時，英國幾位最著名的牙形刺專家都認為，牙形動物有良好的視力，兩側對稱，能像鰻類一樣快速游泳，并且很可能是積極捕食的、能適應于不同生境的動物。
古生物學家還將牙形刺分為三類，其中，原牙形類出現于前寒武紀，副牙形類始于早寒武世，而真牙形類則始于晚寒武世。晚寒武世正處于脊椎動物演化的早期，人們猜測，真牙形類的祖先很可能是來源于早寒武世多細胞動物的大輻射。
雖然也有人認為牙形動物并不屬于脊椎動物，而屬于原索動物，或屬于脊椎動物的姊妹群，但仍屬脊索動物。但更多的古生物學家支持其是脊椎動物的觀點。美國著名古生物學家諾爾發表文章，肯定了牙形動物是脊椎動物的觀點。我國牙形刺專家、北京大學教授董熙平也通過對寒武紀牙形刺組織學的研究，贊同牙形動物是脊椎動物的祖先的學說。“沒有牙形動物，就沒有現代的脊椎動物，也沒有人類，它是人類的遠祖。這已成為牙形刺專家的主流看法。”王成源寫道。
演化快、分布廣
“牙形刺化石的拉丁文原意有‘錐子’‘錐刺’的意思，翻譯成中文后，有專家認為應該叫牙形石，也有專家認為應該叫牙形刺，還有專家認為應當叫牙形類化石，其實指的都是這一類化石。”南古所研究員祁玉平告訴《中國科學報》記者，牙形刺化石形體很小，一般只有1毫米左右，最大也不過7毫米，形態多變，如角錐梳狀、耙狀、臺狀，顏色各異，廣泛分布于從寒武紀到三疊紀的海相地層中，在我國分布也極為廣泛。
我國牙形類化石研究始于20世紀50年代后期。1960年，中科院院士、南古所研究員金玉玕發表了中國第一篇牙形類論文。從1973年開始，全國科研機構、高校、石油和地質系統的微體古生物工作者，對全國各區域含牙形刺地層進行了系統采集和研究。
祁玉平就是這些研究隊伍中的一員。早年在石油系統工作時，他就開始從事牙形刺化石的相關研究，在勝利油田、江蘇油田等地都工作過。來到南古所之后，他的研究重心放在了貴州、廣西的牙形刺化石上。
由于牙形刺化石個頭很小，在野外很難直接觀察到。所以祁玉平等人常常要在野外采集大量石灰巖，運回研究所進行研究和分析。他們先用酸性溶液將化石化開，然后篩洗、晾干，最后在顯微鏡下挑選。“每次采樣可能會運幾噸回來，處理起來也要花費很長時間，有時需要一年。”祁玉平說。
目前的化石發現表明，牙形刺化石在奧陶系地層中非常豐富，這顯示出奧陶紀是其演化歷程中第一個繁盛時期。在距今約4億年的泥盆紀，牙形刺又經歷了一次大繁榮。進入二疊紀后，牙形刺風光不再，處于衰落時期。在三疊紀經歷了最后的繁盛期后，到約2億年前的三疊紀末，牙形刺便全部絕滅了。算下來，牙形動物作為一個大類在地球上繁衍了至少3.4億年，算是演化比較成功的動物。
牙形動物不僅存在時間長，它們存在的證據——牙形刺在地層中的分布也十分廣泛。“分布廣，全球都可以作對比，這正是牙形刺能成為‘金釘子’界定標準的一個原因。”祁玉平說。
為尋求世界對比的共同語言，“金釘子”必須選擇演化快、分布廣、特征明顯的化石作為標志，牙形刺顯然符合這樣的條件。在寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀和三疊紀七個地質時代，牙形刺都已成為主導化石門類。只要發現一個牙形刺化石，這些地層時代就能得到精確確定。
以色看油尋氣
除了能在全球地層界線層型和點位確定中發揮重要作用之外，牙形刺化石還是油氣勘探開發中的尖兵，后者依靠的其實是牙形刺的“色”。
牙形刺由碳磷灰石、細晶磷灰石組成，含有微量的有機質和氨基酸。“因為牙形刺含有有機質，被埋藏在地層中并經過漫長的時間后，在地熱的作用下，它的有機質會降解，它的顏色也會由淺色變成深色。利用牙形刺的色變指標，我們就可以判斷其所在地層中的石油有機成熟度，從而直觀地判斷出該地層保存的是油還是氣。”祁玉平解釋說。
美國科學家最先用實驗證實了牙形刺的不同顏色與有機變質程度有直接的關系，這種變化與溫度、埋藏深度和時間有關。這種顏色的變化由淺到深，逐漸變化，且是不可逆的。所以，利用牙形刺的色標指標，就可以圈定石油和天然氣的未成熟區、成熟區和過成熟區，也就可以知道哪些地區可能有油有氣，哪些地區無油有氣，哪些地區無油無氣。美國曾用這種方法在阿拉斯加地區圈定并找到重要的油氣藏，我國也用此方法大致圈定了華南、華北油氣勘探區。近年來，美國科學家還研究了牙形刺色變指標與卡琳型金礦的關系，預計在尋找碳酸巖地區卡琳型金礦方面，牙形刺同樣會起到重要作用。
由此看來，牙形刺確實是化石中的“全能選手”，在各個方面都能大顯身手，發揮重要的作用。
