
近日,有一个来自麻省理工学院(MIT)的地球化学家团队,在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上公布了最新的研究成果,他们发现的是距今5.41亿年前的化学化石,这一发现提供了有力的证据,表明现代海绵的祖先或许曾是地球上最早出现的动物当中的一员。有这样的一项研究,它不但进一步拓宽了人类对于生命起源的认知,而且还为理解地球早期复杂生命的演化给予了新线索。
于传统认知里,化石常常是骨骼、贝壳或者遗骸等能够以肉眼看见的硬质遗迹。可是,在本次研究当中,科学家们所追寻的,却是被称作“化学化石”的分子残迹。
存在着一种被称作化学化石的物质,它是古代生物体分子,在经历被埋藏、压缩以及转化这些过程之后,历经长达数亿年的时间,依旧保留下来的化学信号。研究团队于样本当中所发现的,恰恰是一类名为“甾烷”的化合物。甾烷属于甾醇的稳定地质形式,而甾醇广泛存在于复杂生物的细胞膜里,像人类体内的胆固醇就是其中的例子。
将这些特别甾烷追溯到“海绵纲”(demosponges)的一类海绵的是 MIT 团队,这类海绵在全球海洋里至今广泛存在,其形态不一样,色彩丰富且依靠柔软身体进行过滤摄食,研究人员推测其远古祖先可能同样柔软无骨且生活在史前浅海中 。
“我们没有办法去进行全面的重现这些古代海绵的样子,不过能够确定的是,它们是在海洋当中生存的,其身体是柔软的,并且不存在硅质骨架。”MIT 那边的地球、大气与行星科学系荣休教授 Roger Summons 这样说道 。
这项最新成果可不是无端出现,毫无依据的。早在 2009 年的时候,Summons 团队在阿曼的古岩石当中发现了异常丰富的 30 碳(C30)甾烷。他们进行了推测,觉得这些分子是来源于远古海绵的。因为这些岩石形成于埃迪卡拉纪,此地时间约为 6.35 亿年至 5.41 亿年前,而这个时期是在寒武纪大爆发之前的,故而此发现就意味着海绵有可能是最早的动物之一,并且比大多数多细胞生命出现的时间还要更早。
然而,当年得出的结论,曾在一段时间之内,引发了学界的争议,批评的人提出,C30甾烷存在着这样一种可能性,有可能来源于其他的生物群体,甚至极有可能是无机过程所产生的副产物。海绵是不是实实在在地流下了独特的分子印记?这在多年以来,一直是一个没有得到解决的问题。
于最新的研究里面,团队采集出了源自阿曼的钻探样本,还有来自西印度的钻探样本,以及来自西伯利亚的钻探样本和露头岩石,这些样本的年代都能够追溯到达埃迪卡拉纪 。他们于这些样本当中发现了全新的“化学化石”,它是 31 碳(C31)甾烷 。
研究人员做了进一步分析,有了新发现,那种罕见的甾烷,是能够由海绵合成的,而且它跟之前发现的C30甾烷一样,是来源于海绵特有的基因以及酶的。这所意味的是,C31甾烷跟C30甾烷合在一起,共同构成了远古海绵留下的分子“签名”。
Lubna Shawar,身为论文第一作者,同时还是加利福尼亚理工学院当下的研究员,宣称:“实则这些分子始终都处于那个地方,只不过往昔我们未曾提出恰当的问题,并且也未曾从正确的视角去寻觅。如今,我们能够更为明晰地领会其来源以及意义。”。
研究团队为确保结果可靠性,研究了古老岩石,在现代海绵样本中找到了 C31 甾醇的存在,还更进一步在实验室合成了 8 种不同的 C31 甾醇作为参照,模拟其在沉积、埋藏和地质压力下的长期转化过程。
结果呈现出来,仅仅是其中两种经过人工合成的甾烷,跟在古岩石里头所发现的情形是完全一样的,然而另外六种却都是未曾出现的。这样的一种结果显示出,这些分子是不太可能属于随机形态的地质副产物的,并且几乎能够确定那是远古生物遗留下来的信号。
“Summons总结指出,这存在岩石当中的证据,还有属于现代海绵的证据,甚至包括实验室合成出来的证据,此三者彼此之间形成相互印证的关系,一同朝着同一个结论指向而去:这些海绵极有可能是地球上最早出现的动物。”。
这项研究有着重要性,其不仅在于确认了远古海绵存在,还在于提供了一个科学方法,这个方法用于区分真正的生物标志物与污染,以及区分真正的生物标志物与非生物化学过程。
“我们展现了怎样去验证一个生物标志物,保证它的确源自生命,并非来自环境所产生的噪音这般的情况。”Shawar进行了补充说明,。
在 C30 和 C31 甾烷被认定为古代海绵的可靠信号后,研究团队打算在全球更多地区探寻这些化学化石,如此一来,他们有希望进一步缩减时间范围,去解答“第一批动物究竟何时在地球上出现”这个核心问题 。
此次研究,是由来自MIT的科学家,与来自加州理工学院的科学家,和来自加州大学河滨分校的科学家,以及来自康奈尔大学的科学家,还有来自瑞典乌普萨拉大学的科学家,以及来自美国纽约州立大学环境科学与林业学院的科学家联合完成的,并且得到了MIT Crosby基金的支持,还得到了NASA天体生物学计划的支持,也得到了Simons生命起源合作计划的支持。
原文链接:
https://news.mit.edu/将其链接形式保留,2025年,首次存在于地球上动物,可能是海海绵,有研究表明,如此这般,0929这一日期也有关联,其具体关联方式暂不明确,总之呈现出这样一种情况,有一段包含特定信息的内容,是关于一项与地球早期动物相关研究的报道,报道中指出首次出现在地球上的。
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