科学家们不能就第一批动物是何时进化的达成一致——研究希望结束这场争论 _科学

科学家们不能就第一批动物是何时进化的达成一致——研究希望结束这场争论。信用:Gorodenkoff/Shutterstock
据对话（罗斯·安德森）：据估计，目前有近800万种动物生活在地球上，构成了地球上有记录的生物多样性的大部分，并居住在几乎所有的环境中。然而，在地球历史的大部分时间里，动物是完全不存在的。
第一批动物的出现标志着地球生命史的转变。当然，作为动物，这也是我们起源的故事。如果没有动物，我们的星球将会是一个非常不同的世界。
几个世纪以来，动物最初进化的确切时间问题一直困扰着科学家。就连查尔斯·达尔文都被难住了。他预言了从简单的单细胞生物到复杂动物的漫长进化历史。然而，达尔文所知的最古老的动物化石，大约在5亿年前，大到肉眼可见，并且通常有外壳和骨骼。
我的团队的研究希望通过一种新的方法来解决这个问题。
为什么动物进化有争议
科学家们过去认为，动物化石是在大约5亿年前的一个时期突然出现的，这个时期被称为寒武纪大爆发，这样命名是因为化石记录似乎显示了这个时期复杂生命的突然繁荣。我们知道第一批动物在海洋中进化，凭借它们移动和挖掘的能力，它们从根本上改变了地球的碳循环。
然而，自达尔文以来，古生物学家又发现了数千种化石，其中一些比寒武纪大爆发还要古老。人们在20世纪50年代在岩石中发现了被称为埃迪卡拉生物群的外形奇特的生物，并将其追溯到大约5.74亿至5.39亿年前(埃迪卡拉纪) 。一些埃迪卡拉生物群化石代表了已知的最古老的动物化石。
然而，这些最新的进展只是将动物化石记录带回到目前为止。关于更古老和更简单的动物化石的报道已经发表。例如，来自加拿大麦肯齐山脉的海绵状化石大约有8亿年的历史。但是这些更古老的化石还不能最终证明是动物。它们可能是藻类，也可能根本不是化石。
此外，化石的存在并不一定证实了动物进化起源的日期。只有一小部分生命变成了化石，这意味着化石记录充满了空白。
由于没有确定的第一批动物化石，古生物学家转向分子生物学，利用遗传学追溯祖先。这项技术被称为分子钟，其工作原理是对现代动物的遗传基因进行采样，并比较它们的DNA 。物种间DNA的差异显示了进化的程度。
虽然分子钟只能提供动物起源时间的估计，但大多数都集中在大约8-7亿年前，远在动物化石记录的埃迪卡拉纪之前。

Dickinsonia是埃迪卡拉生物群中的物种。鸣谢:阿里萨达工作室/Shutterstock
这给了我们两个关于动物起源的估计，相隔超过2亿年。一方面，化石可以追溯到5.74亿年前，而另一方面，分子钟表明动物的年龄可能高达8亿年。
让时光倒流
在我们最近的论文中，我和我的同事提出了一种估计动物起源时间的新方法。我们没有记录最古老的动物化石，而是首先考虑哪种岩石可以保存这些动物。
动物的体型决定了什么样的岩石能使它变成化石。许多动物的外壳和骨骼可以保存在大多数类型的沉积岩中，如砂岩，它们最初是河流中的沉积物。然而，最初的动物没有壳和骨骼。动物在后来进化出了这些结构。
通过研究沉积物，例如大约有5 . 08亿年历史的加拿大伯吉斯页岩化石层，我的团队发现，缺少外壳或骨骼的动物化石，如蠕虫，通常局限于富含粘土矿物的岩石中。粘土具有抗菌特性，可以阻止动物软组织的腐烂。

作者提供
我们测试了比埃迪卡拉纪(6.35亿年前)更早的地质年代的岩石，以找出哪些岩石含有使第一批动物成为化石所必需的富含粘土的成分。来自加拿大、挪威和俄罗斯的大约7 . 9亿年前的稀有岩石具有必要的富含粘土的特性。
虽然这些岩石可以保存第一批动物，但它们都不行。这表明动物化石在这个时间点是不存在的，不是因为它们不能被保存下来，而是因为它们不存在——动物还没有进化。
古生物学家现在需要在地球上搜索更多的地质遗址，以确认最年轻的富含粘土的岩石，这些岩石可能保存了第一批动物，但没有动物化石。这将帮助我们找到动物起源的真正时间。