科学家们终于发现了整个动物王国的幽灵祖先

海绵及其骨针的多样性。海绵是首批造礁生物，并在现代海洋生态系统中保持着基础性作用。图片来源：uux.cn从左上到右下：桶状海绵（Xestospongia testudinaria）由Albert Kok拍摄于荷兰维基百科——已从nl.wikipedia转移至维基共享资源，公有领域，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3017391。海绵骨针由Ana Riesgo拍摄。管状海绵（Pseudoceratina crassa）由NURC/UNCW和NOAA/FGBNMS拍摄。——美国国家海洋和大气管理局（NOAA）照片库：expl0628，公有领域，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=17967456。分枝管状海绵（Aiolochroia crassa）由iNaturalist用户thibaudaronson拍摄——https://www.inaturalist.org/photos/12359922，知识共享署名-相同方式共享4.0国际协议，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=89131968。

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：在远古海洋的幽静深处，早在陆地上留下第一串足迹之前，一个谜团便已悄然酝酿。这个谜团几十年来一直萦绕在古生物学界，其核心是地球上最神秘、最古老的幸存者之一：海绵。尽管如今海绵看似简单且定居，但它们却是生命史上的一个基础篇章。然而，多年来，科学一直陷于令人沮丧的僵局。一方面，古代岩石中发现的化学痕迹和复杂的遗传密码表明，海绵至少已经存在了6.5亿年。另一方面，化石记录却冷酷而确凿地显示，直到近1亿年后才出现海绵的任何痕迹。

这种差异创造了一个庞大的“幽灵谱系”——一段根据生物学本应存在动物，但在地质学中却无迹可寻的时期。寻找孔体动物门缺失的祖先，就像在大教堂里寻找幽灵；它们存在的痕迹在其后代的DNA中随处可见，但在岩石中却找不到它们的实体。如今，由布里斯托尔大学的M. Eleonora Rossi博士领导的一个国际研究团队终于拨开了深邃时间的迷雾，解释了这些古老的先驱为何长期隐藏不现。

要理解海绵为何如此难以发现，我们必须探究现代海绵之所以为海绵的原因。如今的海绵以其骨骼而闻名，这些骨骼并非由骨骼构成，而是由数以百万计的微小、玻璃状的针状体（称为骨针）组成。这些微小结构极为耐用。当海绵死亡时，这些骨针会沉入海底，成为沉积物的一部分，从而形成极其可靠的化石记录。由于这些矿化的骨针极易保存，科学家们原本预计在任何海绵生存过的岩层中都能找到它们。

这些针状体中最古老的可以追溯到大约5.43亿年前，即埃迪卡拉纪晚期。如果海绵真的像一些遗传数据所暗示的那样，在6.5亿年前就进化出来了，那么为什么这些6亿年前的岩石中完全没有这些针状体呢？这种缺失让许多人开始质疑早期的进化估计，他们认为海绵可能比我们想象的要年轻得多。这场冲突不仅仅是年代测定的问题；它反映了DNA中的生物“时钟”与地壳中的物理“档案”之间存在根本性的分歧。

罗西博士及其团队决定通过从头开始重建海绵家族树来解决这一矛盾。他们并没有只关注少数几个特征；而是利用了来自大量物种中133个蛋白质编码基因的高质量数据。通过将这一庞大的基因数据集与已知的化石证据相结合，他们能够构建出一个精确的进化时间表。他们的发现略微改变了起源的时间窗口，将第一批海绵的诞生时间定位于6亿至6.15亿年前。

虽然这个新的日期有助于缩小与已知化石记录的差距，但它并没有完全解释清楚缺失的1亿年针状体的存在。为了找到答案，研究团队将注意力从动物的年龄转向了它们的身体结构。他们开始研究海绵骨骼的本质。他们的发现颠覆了传统假设：我们今天所认为的海绵标志性玻璃针状体并非“从一开始”就存在。相反，研究团队发现，针状体是在不同时间、不同海绵群体中独立进化的。

意识到骨骼是后来才出现的，这改变了一切。如果最早的海绵没有针，它们就不会留下传统的化石记录。根据罗西博士的说法，最早的海绵完全是软体动物。它们是肉质、脆弱的生物，没有任何矿化部分。当这些生物死亡时，它们会完全腐烂，在史前泥浆中不留任何痕迹。这就解释了地质上的沉默；根本没有硬质部分可以保存下来。

这一理论得到了安娜·里斯戈博士观察结果的支持，她指出，现代海绵骨骼的多样性令人惊讶。一些海绵用方解石（白垩中发现的同一种矿物）构建支撑结构，而另一些则使用硅石（本质上是玻璃）。当研究小组深入研究这些现代海绵的基因组时，他们发现，构建这些不同骨骼的是完全不同的基因组。这就是确凿的证据：如果所有海绵的骨骼都是从一个共同的祖先那里遗传下来的，它们很可能会使用相同的基因工具包和相同的矿物。相反，似乎不同的谱系在各自分化后很久才“发明”了自己的骨骼。

为了证明最早的海绵确实柔软且易碎，研究人员采用了一种被称为马尔可夫过程的复杂统计工具。这是一种预测模型，通常用于天气预报、搜索引擎算法和金融市场等复杂系统。通过向模型输入海绵骨骼在数百万年间可能发生的不同变化情景，研究团队可以计算出哪种路径最有可能。

结果令人震惊。几乎所有版本的统计模型都强烈否定了第一批海绵拥有矿化骨骼的观点。唯一提出不同观点的模型被认为是不切实际的，因为它们将所有类型的矿物质视为相同。数学模型证实了生物学上的观点：“缺失”的海绵并非因为它们不存在而缺失；而是因为它们过于柔软，无法被永久地记录在石头中。这一发现从根本上挑战了刺丝胞是早期海绵多样化主要驱动力的观点。如果它们不是为了生存而建造玻璃屋，那么其他一些未知因素正在推动这些动物在古代海洋中进化和扩散。

这项研究远不止探究海绵的起源，它更是一扇窥探动物王国黎明的窗户。海绵是地球上出现的第一个造礁动物谱系。事实上，许多科学家认为，海绵可能是所有动物谱系中进化出来的第一个。通过精确确定海绵出现的时间和方式，我们正在揭开随后所有动物生命的蓝图。

理解海绵的崛起对于理解生命与地球的共同演化至关重要。这些早期的软体生物先驱们是首批珊瑚礁系统的缔造者，它们改变了海洋的化学成分和海底的结构。它们的出现引发了连锁反应，永久地改变了环境，为更复杂的生命形式铺平了道路。从这些卑微、柔软的、没有骨骼的世界中的最初形态开始，整个动物王国得以出现，最终形成了我们今天所居住的多样化世界——包括人类在内。通过解开缺失化石之谜，我们不仅了解了海绵；我们还在揭示我们自身故事的第一章。

海绵刺的独立起源使海绵进化史的古生物学和分子证据相一致，《科学进展》（2026）。DOI：10.1126/sciadv.adx1754