MIT破解5亿年前分子密码，远古海绵或是地球动物始祖

近日，麻省理工学院（MIT）地球化学家团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表最新研究，发现了距今 5.41 亿年前的化学化石，提供了有力证据表明：现代海绵的祖先可能是地球上最早出现的动物之一。这项研究不仅进一步拓展了人类对生命起源的认识，也为理解地球早期复杂生命的演化提供了新线索。

在传统认知中，化石往往是骨骼、贝壳或遗骸等肉眼可见的硬质遗迹。然而，本次研究中科学家们追寻的，却是被称为“化学化石”的分子残迹。

所谓化学化石，是指古代生物体分子在被埋藏、压缩和转化后，历经数亿年仍保留下来的化学信号。研究团队在样本中发现的，正是一类名为“甾烷”的化合物。甾烷是甾醇的稳定地质形式，而甾醇则广泛存在于复杂生物的细胞膜中，例如人类体内的胆固醇。

MIT 团队将这些特殊甾烷追溯到“海绵纲”（demosponges）的一类海绵。这类海绵至今仍在全球海洋中广泛存在，形态各异，色彩丰富，依靠柔软的身体进行过滤摄食。研究人员推测，它们的远古祖先或许同样柔软无骨，生活在史前的浅海中。

“我们无法完全重现这些古代海绵的样貌，但可以肯定，它们生活在海洋里，身体柔软，没有硅质骨架。”MIT 地球、大气与行星科学系荣休教授 Roger Summons 表示。

这项最新成果并非空穴来风。早在2009年，Summons 团队就在阿曼的古岩石中发现了异常丰富的30 碳（C30）甾烷。他们推测，这些分子来源于远古海绵。由于这些岩石形成于埃迪卡拉纪（约 6.35 亿年至 5.41 亿年前），也就是寒武纪大爆发之前，该发现暗示海绵可能是最早的动物之一，比大多数多细胞生命出现得更早。

然而，当年的结论一度引发学界争议。批评者提出，C30 甾烷也可能来源于其他生物群，甚至可能是无机过程的副产物。海绵是否真的留下了独特的分子印记？这成为多年来悬而未决的问题。

最新研究中，团队采集了来自阿曼、西印度和西伯利亚的钻探样本和露头岩石，年代均可追溯至埃迪卡拉纪。他们在其中发现了新的“化学化石”——31碳（C31）甾烷

研究人员进一步分析发现，这种罕见的甾烷也可由海绵合成，并且与此前发现的C30甾烷同样源自海绵特有的基因和酶。这意味着，C31 甾烷和 C30 甾烷一道，构成了远古海绵留下的分子“签名”。

论文第一作者、现任加州理工学院研究员 Lubna Shawar 表示：“这些分子其实一直都在那里，只是过去我们没有问对问题，也没有从正确的角度去寻找。现在，我们能够更清晰地理解它们的来源和意义。”

为了确保结果的可靠性，研究团队不仅研究了古老岩石，还在现代海绵样本中找到了 C31 甾醇的存在。更进一步，他们在实验室里合成了 8 种不同的 C31 甾醇作为参照，并模拟其在沉积、埋藏和地质压力下的长期转化过程。

结果显示，只有其中两种人工合成的甾烷与古岩石中发现的完全一致，而另外六种均未出现。这一结果表明，这些分子不可能是随机的地质副产物，而几乎可以肯定是远古生物留下的信号。

Summons 总结道：“这是岩石中的证据、现代海绵的证据，以及实验室合成的证据，三者互相印证，共同指向同一个结论：这些海绵很可能是地球上最早的动物。”

这项研究的重要性不仅在于确认了远古海绵的存在，更在于提供了一个科学方法，来区分真正的生物标志物与污染或非生物化学过程。

“我们展示了如何验证一个生物标志物，确保它确实来自生命，而不是来自环境的噪音。”Shawar 补充说。

随着 C30 和 C31 甾烷被确认是古代海绵的可靠信号，研究团队计划在全球更多地区寻找这些化学化石。这样，他们有望进一步缩小时间范围，解答“第一批动物究竟何时出现在地球上”的核心问题。

此次研究由 MIT、加州理工学院、加州大学河滨分校、康奈尔大学、瑞典乌普萨拉大学、美国纽约州立大学环境科学与林业学院等机构的科学家联合完成，并得到了 MIT Crosby 基金、NASA 天体生物学计划、Simons 生命起源合作计划等支持。

https://news.mit.edu/2025/first-animals-earth-may-have-been-sea-sponges-study-suggests-0929