新争议:发现最古老的动物?

科学家认为,地球上的生命大约出现在36亿年前,所有的生命都有一个共同的祖先。而动物出现的时间则要晚得多,但最古老的动物究竟是何时出现的,这一直是古生物家研究和争论的焦点问题之一。

生命起源和早期进化的大致“时间轴”(横轴时间单位:十亿年)。| 图片设计:雯雯子;参考来源:《进化》

大多数动物首次出现在化石记录中的时间是在5.4亿年前左右,也就是著名的寒武纪时期。而寒武纪之前留下的化石证据非常有限。因为寒武纪是动物首次发育出硬骨骼、外骨骼和壳外的时期,这些部位更有机会形成化石被保存下来。

然而,这类化石往往属于更复杂的动物,可以肯定的是,它们一定有一些更简单的动物作为“前身”,比如看起来非常不像动物的动物——海绵。

角质海绵Chelonaplysilla violacea。|图片来源:PHILIPPE BOURJON under CC BY

许多科学家认为,最早的动物群包括了软海绵或类似海绵的生物,它们仍缺乏肌肉和神经,但已经具有简单动物的其他特征,包括已分化出功能的细胞和精子。

迄今为止,最古老的海绵化石同样可以追溯到寒武纪时期。但一些科学家使用了一种被称为分子钟的推理手段,利用基因突变的速率追溯两个物种可能出现分化的时间。有证据显示,海绵出现的时间应该比现有的化石记录早得多,甚至可能在约10亿年前。但到目前为止,支持这一观点的实体证据还没有出现。

然而,根据近日发表于《自然》杂志上的一份颇具争议的报道,一位加拿大地质学家可能已经发现了地球上最古老的动物化石记录。一些岩石中隐藏的微小虫状结构,或许就是生活在8.9亿年前的古老海绵

自上世纪末,加拿大地质学家伊丽莎白·特纳(Elizabeth Turner)一直在西北地区的偏远山区进行发掘工作。那里重峦叠嶂,与世隔绝,唯一的交通工具只有直升机。

别看这片区域如今充满了陡峭山脉的地区,但在久远的史前时期,这里曾经历过海洋环境。

特纳进行野外考察的地区。|图片来源:Elizabeth Turner/Laurentian University

早在1992年,特纳首次在古老的小达尔蓝藻礁的岩石中发现了一些管状网络。但当时,她还没有找到更多证据能把这些歪歪扭扭的结构和海绵联系在一起,她也并没有报道这些发现。

直到最近,更多研究显示,海绵确实可能被保存在类似小达尔那样的岩石中。特纳又再次进行了更详细的研究。她发现,岩石薄片里包含着类似现代海绵骨骼的三维结构,在显微镜下,保存下来的有机组织展现出一种网状结构。这些特点被她认为是这类生物特有的。

岩石中的虫状结构(左)可能是8.9亿年前的海绵的类似胶原蛋白骨架在腐烂和变成化石的过程中形成的。同时岩石中也有一些支架结构(右)和现代海绵类似。|图片来源:E. Turner

同时,对邻近岩层的定年数据表明,这些样本大约有8.9亿年的历史,也就是说,如果它们真的是海绵,那比先前发现的确定的最古老的海绵化石早了约3.5亿年。

当然,可以预料到的是,即使特纳谨慎地称她发现的化石为“假定的海绵”,这种大胆的说法仍然颇具争议

一些古生物学家和海绵研究的专家认同特纳的推论,并认为这是一次惊人的发现。

如果真的能够证实这一结论,这将是第一次发现寒武纪之前的海绵化石——不仅是寒武纪之前,而且是比寒武纪要早得多。它有机会大大提高我们对早期动物进化的理解。此外,这一发现似乎也印证了先前分子钟研究的估计。

不认同的声音同样很多。比如,一个典型的疑问便是,在8.9亿年前的地球上,氧气水平依旧非常低。许多科学家认为,直到5.4亿年前到8亿年前的新元古代氧化事件后,动物生命才成为可能。

对此,特纳认为,蓝藻或许能够为海洋生命形式创造一种“氧气绿洲”,海绵或许在数亿年间缓慢演变,并没有在进化上出现什么重大变化,直到大气和海洋中的氧气水平激增,生命迎来了一次进化的大爆发。

但对于这些解释,需要或许的远不止“一块海绵”那么简单。一些科学家在接受采访时评论道,找到一些看起来像海绵的结构本身并没那么难,关键的是需要发现更多支持这一结论的证据。有古生物学家同时表示,这一研究仍然是值得发表的,它是把证据放在那里,让更多人继续思考和探究。

一直有人预测,动物生命首次出现的证据一定是微小而神秘的,它很有可能是一个非常微妙的线索,引领我们走向动物生命的开端。

不过这一证据究竟在哪里,现在可能还很难定论。

#创作团队:

文字:Måka

#参考来源:

https://phys.org/news/2021-07-oldest-fossils-animals-canada.html

https://www.sciencenews.org/article/oldest-animal-fossils-tubes-890-million-year-old-rock-ancient-sea-sponge

https://www.sciencemag.org/news/2021/07/do-these-fossilized-structures-belong-earth-s-first-animals

https://www.nature.com/articles/d41586-021-02066-9

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03773-z

#图片来源

封面:E. Turner

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科学,照亮黑暗的蜡烛。
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