化学化石表明，地球上最早的动物可能是海绵

麻省理工学院的地球化学家在非常古老的岩石中发现了新的证据，他们表示，地球上最早的一些动物可能是现代海绵的祖先。图片来源：麻省理工学院Jose Luis Olivares

（化石网cnfossil.com）据麻省理工学院（作者：Jennifer Chu）：麻省理工学院的一个地球化学家团队在非常古老的岩石中发现了新的证据，表明地球上最早的一些动物可能是现代海绵的祖先。

在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，研究人员报告说，他们已经确定了可能是古代海绵在5.41亿年前的岩石中留下的“化学化石”。化学化石是生物分子的残余物，起源于一个活的有机体，后来被埋藏、转化并保存在沉积物中，有时长达数亿年。

新发现的化学化石是特殊类型的甾烷，甾烷是地质上稳定的甾醇形式，如胆固醇，存在于复杂生物的细胞膜中。研究人员将这些特殊的甾烷追溯到一类被称为demosponges的海绵。如今，这种动物有各种各样的大小和颜色，作为柔软柔软的滤食性动物生活在整个海洋中。它们的古代对应物可能具有相似的特征。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系的斯伦贝谢地球生物学荣誉退休教授罗杰·萨蒙斯说：“我们不知道这些生物当时会是什么样子，但它们绝对会生活在海洋中，它们会是软体的，我们推测它们没有二氧化硅骨架。”。

该小组发现的海绵特有化学化石提供了强有力的证据，表明演示动物的祖先是最早进化的动物之一，而且它们可能比地球上其他主要动物群进化得早得多。

该研究的作者，包括Summons，是主要作者和前麻省理工学院EAPS Crosby博士后研究员Lubna Shawar，她现在是加州理工学院的研究科学家，还有加州大学河滨分校的Gordon Love、康奈尔大学的Benjamin Uveges、休斯顿GeoMark research的Alex Zumberge、瑞典乌普萨拉大学的Paco Cárdenas和纽约州立大学环境科学与林业学院的José-Luis Giner。

这项新研究建立在该小组2009年首次报告的发现之上。在这项研究中，研究小组确定了第一批似乎来自古代海绵的化学化石。他们分析了阿曼一处露头的岩石样本，发现了大量令人惊讶的甾烷，他们确定这些甾烷是30碳（C30）甾醇的保存遗迹，这是一种罕见的甾体，他们表明可能来自古代海绵。

甾烷是在埃迪卡拉纪时期形成的非常古老的岩石中发现的，该时期大约在5.41亿年至6.35亿年前。这一时期发生在寒武纪之前，当时地球经历了复杂多细胞生命的突然全球爆发。该团队的发现表明，古代海绵的出现比大多数多细胞生物早得多，可能是地球上最早的动物之一。

然而，在这些发现发布后不久，就出现了其他假说来解释C30甾烷的起源，包括这些化学物质可能是由其他生物群或非生命地质过程产生的。

该团队表示，这项新研究加强了他们早期的假设，即古代海绵留下了这种特殊的化学记录，因为他们在相同的前寒武纪岩石中发现了一种新的化学化石，几乎可以肯定是生物起源的。

正如他们之前的工作一样，研究人员在埃迪卡拉纪时期的岩石中寻找化学化石。他们从阿曼、印度西部和西伯利亚的钻孔岩芯和露头中采集了样本，并分析了岩石中甾烷的特征，甾烷是所有真核生物（植物、动物和任何具有细胞核和膜结合细胞器的生物体）中发现的地质稳定形式的甾醇。

“如果你没有甾醇或类似的膜脂质，你就不是真核生物，”Summons说。

甾醇的核心结构由四个稠合的碳环组成。额外的碳侧链和化学添加物可以附着并扩展甾醇的结构，这取决于生物体的特定基因可以产生什么。例如，在人类中，甾醇胆固醇含有27个碳原子，而植物中的甾醇通常含有29个碳原子。

Shawar说：“发现一种含有30个碳的甾醇是非常不寻常的。”。

研究人员在2009年发现的化学化石是一种30碳的甾醇。此外，研究小组确定，由于存在一种独特的酶，该酶由一种常见基因编码，因此可以合成这种化合物。

在他们的新研究中，研究小组专注于这些化合物的化学性质，并意识到同样的海绵衍生基因可以产生一种更稀有的甾醇，含有31个碳原子（C31）。当他们分析岩石样本中的C31甾烷时，他们发现它的丰度惊人，还有前面提到的C30甾烷。

“这些特殊的甾烷一直都在那里，”Shawar说。“需要问正确的问题才能找到它们，真正理解它们的含义和来源。”

研究人员还获得了现代样品，并分析了C31甾醇。他们发现，事实上，甾醇——岩石中发现的C31甾烷的生物前体——存在于当代的一些物种中。更进一步，他们在实验室中化学合成了八种不同的C31甾醇作为参考标准，以验证其化学结构。然后，他们以模拟甾醇在数亿年的沉积、埋藏和加压过程中如何变化的方式处理分子。

他们发现，只有两种此类甾醇的产物与他们在古代岩石样本中发现的C31甾醇的形式完全匹配。两种化合物的存在和另外六种化合物的不存在表明，这些化合物不是由随机的非生物过程产生的。

这些发现得到了多条调查线的证实，有力地支持了在古代岩石中发现的甾烷确实是由生物体产生的这一观点，而不是通过地质过程产生的。更重要的是，这些生物可能是demoponges的祖先，至今仍保留着产生相同系列化合物的能力。

Summons说：“这是岩石中的物质、海绵中的物质以及化学实验室中可以制造的物质的组合。”。“你有三条相互支持、相互同意的证据，表明这些海绵是地球上最早的动物之一。”

“在这项研究中，我们展示了如何验证生物标志物，验证信号确实来自生命，而不是污染或非生物化学，”Shawar补充道。

现在，该团队已经证明C30和C31甾醇是古代海绵的可靠信号，他们计划在世界其他地区的古代岩石中寻找化学化石。他们只能从迄今为止取样的岩石中判断沉积物和海绵是在埃迪卡拉纪时期形成的。有了更多的样本，他们将有机会缩小第一批动物形成的时间。