世界上最古老的动物距今有多少年?该数字一直在更新。目前最新研究指示,早在6.35亿年前,多细胞生物海绵就已经出现,这也是目前已发现的最古老动物,早于寒武纪生命大爆发一亿年。近日,来自美国加州大学河滨分校的研究人员发现了最古老动物的存在线索。其历史至少可以追溯到寒武纪生命大爆发前一亿年。这项研究由该校地球科学系教授Gordon Love领导完成。
2018年10月15日,该研究成果发表于《自然•生态学与进化》,组内博士生Alex Zumberge为第一作者。不同于寻找传统意义上的生物体化石,研究人员一直跟踪名为“生物标志物”(biomarker)的动物体分子标志。这种生物标志可以追溯到6.6—6.35亿年前的新元古代时期。从阿曼、西伯利亚和印度的古老岩石和石油中,研究人员发现了一种特殊的类固醇化合物。
这种化合物仅由海绵产生,从而证明了海绵是迄今为止最古老的动物。“‘分子化石’对追踪远古动物非常重要。这是由于早期的海绵体积可能非常小,又没有骨架,同时也没有留存完好或易于识别的生物体化石。”Zumberge说,“我们一直在寻找独特而又稳定的生物标志物,一些能够证实海绵和其他早期动物存在的生物标志物。而不是寻找单细胞生物体,尽管在多细胞生物出现之前,单细胞生物在地球上统治了数十亿年之久。
研究团队发现的生物标志物是一种名为26-甲基豆甾烷(26-mes)的类固醇化合物。它具有独特的化学结构,自然界中只有寻常海绵纲的海绵才能合成这种物质。“这种类固醇生物标志物是寻常海绵纲海绵在6.35亿年前存在的首个证据。这表明,早在6.35亿年前,多细胞动物就已经在海洋中繁衍生息了。” Zumberge说。这项工作基于Love团队2009年的一项研究。
该研究报告发现了第一种引人注目的生物标志物——24-异丙基胆甾烷(24-ipc)。这种类固醇标志物来自于南阿曼的岩石。然而,24-ipc作为生物标志物的地位存在争议。这是因为,24-ipc类固醇不仅存在于寻常海绵纲生物,在一些现代藻类中也发现了它们的踪迹。而26-mes生物标志物仅存在于寻常海绵纲的生物中。这两种物质作为生物分子化石,为古代海床中存在寻常海绵纲生物提供了有力证据。
寻常海绵纲生物能够产生上文中独特的类固醇物质,进而用作生物标记物。因此该研究还为划分现代寻常海绵纲生物提供了新的制约条件。研究人员发现,在现代的寻常海绵纲生物中,某些种群优先产生26-mes,而另外的种群则优先产生24-ipc。“24-ipc和26-mes这两种甾烷同时在古老岩石中出现,说明新元古代寻常海绵纲生物的甾醇不太可能来源于某个孤立分支或者已经灭绝的寻常海绵纲的干群。
”Love说,“恰恰相反,寻常海绵纲生物制造这种特殊类固醇的能力很可能在进化过程中得到了强化,并且这种能力已经遍及现代寻常海绵纲生物。”