科学家们可能已经发现了地球上的第一种动物——但这不是你想象的那样

麻省理工学院地球化学家表示，地球上的一些最早动物可能是现代海绵的祖先，他们在非常古老的岩石中挖掘出新的证据。图片来源：麻省理工学院的 Jose-Luis Olivares

（蜘蛛网eeook.com）据今日科学新闻：自从人类研究生命以来，我们就一直在想：第一种动物是什么？化石记录为我们提供了一系列令人惊叹的古代生物，从三叶虫到菊石，但我们越往后看，这条踪迹就会逐渐消失在阴影中。超过一定程度，骨头和贝壳就会消失，只留下软体生物的低语。当生命的第一章消失时，你如何揭开它的故事？

麻省理工学院的一组地球化学家最近将这个故事的界限推得比以往任何时候都更远。通过寻找的不是骨头或印记，而是寻找化学化石——保存在石头中的分子回波——他们发现了地球上最早的动物之一可能是当今海绵的卑微祖先的证据。他们的工作发表在《美国国家科学院院刊》上，表明像海绵这样的动物在 5.41 亿多年前就已经出现，在我们称之为寒武纪大爆发的生命大爆发之前。

这一发现不仅改变了我们看待海绵的方式，还改变了我们看待动物生命本身的曙光。

当我们想到化石时，我们会想到嵌入岩石中的骨头或贝壳的精致印记。但还有另一种化石，一种肉眼看不见的化石。化学化石是生命的分子残余物——一种留在沉积物中的生物分子，被掩埋，并经过巨大的压力和时间的转化，直到它成为岩石本身的一部分。这些幽灵般的信号可以持续数亿年，并带有曾经生活的生物的指纹。

麻省理工学院的团队确定了这些分子特征中的一类特殊类别，称为甾烷。甾烷是甾醇的地质稳定版本，甾醇是形成复杂细胞膜的分子，如胆固醇。研究人员发现的特殊甾烷在其结构上不寻常，直接指向一类被称为海绵的海绵。

海绵是软体滤食性动物，如今分布在全球海洋中。它们种类繁多——绚丽的红色和橙色、分枝的形状或在水流中摇曳的精致管子。它们的古代亲戚虽然无法确定地重建，但很可能拥有相同的海洋栖息地和同样的海绵般的简单。

发现这些分子化石的岩石可以追溯到 541 至 6.35 亿年前的埃迪卡拉时期。这是寒武纪大爆发之前的时期，当时地球的海洋主要居住着微生物垫和神秘的软体生物。

直到最近，人们还认为动物是在寒武纪黎明时才开始繁衍生息的。但在埃迪卡拉岩石中发现的海绵甾烷表明情况并非如此：动物已经出现，在地球原始海洋的阴影下悄悄地过滤海水。

麻省理工学院斯伦贝谢地球生物学名誉教授、该研究的合著者之一罗杰·萨蒙斯 （Roger Summons） 将这些早期海绵描述为“软体”，并且可能没有许多现代海绵用作支撑的二氧化硅骨架。它们是简单的有机体，但它们的出现却是生命史的转折点。这些生物标志着从一个完全由微生物统治的世界到一个多细胞动物开始塑造生态系统的星球的转变。

这项新研究建立在同一团队早期工作的基础上，该团队于 2009 年报告了在阿曼岩石中发现不寻常的 30 碳甾烷。这些稀有分子似乎与海绵有关，但这一说法存在争议。它们可能是由其他生物产生的吗？地质学本身会创造出没有生命的它们吗？

这场争论酝酿了多年。批评者提出了其他解释，认为藻类、原生生物，甚至纯粹的非生物化学都可以产生类似的分子。但麻省理工学院的团队坚持不懈，寻找新的证据。

在他们的最新工作中，研究人员不仅鉴定了他们早期研究中的 C30 甾烷，还鉴定了一种新的、更罕见的类型：31 碳甾烷 （C31）。两者的大量存在加强了这些化学信号确实来自海绵的论证。

为了测试这个想法，他们求助于现代海绵。通过分析它们的组织，他们证实活的海绵今天仍然会产生这些不寻常的甾醇。然后，在实验室里，他们合成了八种可能版本的 C31 甾醇，并对它们进行了模拟数百万年埋葬的化学处理。只有两个版本转化为在古代岩石中发现的确切的甾烷。

结论很明确：这些分子不是随机的地质伪影。它们是生命的痕迹，而生命就像海绵一样。

这一发现之所以如此强大，是因为证据的汇聚。这些石体存在于来自多个地点（阿曼、印度、西伯利亚）的岩石中，这表明这些早期的海绵不是孤立的怪异物种，而是地球海洋的广泛居民。这些分子与今天海绵产生的分子相匹配，化学合成表明仅靠地质过程无法解释它们。

“它是岩石中的东西、海绵里的东西以及你可以在化学实验室中制造的东西的组合，”萨蒙斯解释道。“你有三条支持性的、双方同意的证据，表明这些海绵是地球上最早的动物之一。”

在科学中，确定性很少见，但这种三角测量——岩石、生物学和化学——建立了一个令人信服的案例。

其影响远远超出了海绵本身。如果海绵在 5.41 亿多年前就已经繁衍生息，那么动物早在寒武纪大爆发之前就已经出现了。这意味着“爆炸”不是动物的开始，而是它们戏剧性的多样化。动物生命的真正曙光更加微妙，隐藏在古代海洋的安静过滤中。

这推迟了地球上复杂性的时间线，表明生命可能比曾经想象的更早地开始实验多细胞性。它还提出了新的问题：是什么触发了动物的进化？环境变化，例如氧气含量上升，是否为海绵的出现创造了条件？这些简单的动物是如何为随后生命的惊人多样性铺平道路的？

第一种动物不是雄伟的生物，而是海绵，一种没有神经系统、没有肌肉、没有眼睛的软体滤食性动物，这似乎虎头蛇尾。然而，这种简单中蕴含着诗意。海绵体现了动物生命的本质：它们是多细胞的，它们依赖氧气，它们过滤周围环境中的食物。在它们安静的存在中，它们携带着复杂的火花，有朝一日将导致鱼类、鸟类、哺乳动物，并最终导致我们。

今天看着海绵，就像透过时光的窗户回望。其简单的身体结构是生命最早实验的活生生的遗物，证明了韧性和适应性。

C30 和 C31 甾烷的发现并不是故事的结束，而是新搜索的开始。有了可靠的生物标志物，研究人员就可以从世界其他地区搜索岩石，以完善海绵进化的时间表。隐藏在古代海洋沉积物中的某个地方，是确定第一批动物何时真正出现的关键。

主要作者、现任加州理工学院研究科学家 Lubna Shawar 强调了验证生物标志物的重要性。“在这项研究中，我们展示了如何验证生物标志物，验证信号是否真正来自生命，而不是污染或非生物化学。”该团队的严谨方法为未来寻找古代生命化学阴影的研究提供了一个模型。

这一发现很重要，因为它将我们与最遥远的祖先联系起来。海绵对于我们的日常经历来说可能看起来很陌生，但它们属于我们所拥有的同一棵生命之树。通过揭开它们古老的化学指纹，我们正在揭开我们自己深厚的历史。

这对于寻找地球以外的生命也很重要。如果化学化石能够在地球上持续存在数亿年，也许可以在火星岩石或木卫二和土卫二的冰冷海洋中找到类似的信号。这项研究中改进的技术有朝一日可能会帮助我们识别其他星球上生命的指纹。

如今，海绵仍然在海洋中茁壮成长，悄悄地过滤水并支持生态系统。它们是幸存者，在难以想象的时间段内适应。它们的坚持提醒着生命的韧性，它们的化学化石提醒我们，即使是最简单的生物体也能在地球历史上留下深刻的印记。

从埃迪卡拉海的软体祖先到今天令人眼花缭乱的动物多样性，生命的故事悠久而曲折。然而，在这一切中，海绵仍然存在——生命开始的卑微但至关重要的见证。

麻省理工学院团队的发现让我们更生动地想象了那个古老的世界：一片宁静的海洋，氧气慢慢充满其中的水域，海绵在深处过滤，却没有意识到它们是新时代的第一个预示者。

也许这是最美丽的教训——生命中最伟大的革命往往不是从噪音和奇观开始的，而是从沉默、耐心和坚持开始的。

更多信息：Shawar， Lubna，海绵和新元古代甾烷化石对应物中 C31 甾醇的化学表征，美国国家科学院院刊（2025 年）。DOI：10.1073/pnas.2503009122。doi.org/10.1073/pnas.2503009122