加拿大发现近9亿年前的海绵化石可能是地球上最古老的动物 _加拿大

在加拿大发现的一组奇特化石可能是远古海绵。如果属实，这将是迄今发现最古老的动物化石。图中这些浴用海绵是它们的现代亲戚。PHOTOGRAPH BY RASMUS LOETH PETERSEN, ALAMY STOCK PHOTO
（）据美国国家地理（撰文：MAYA WEI-HAAS 编译：石颐珊）：一组奇特的丝网状化石，将地球已知最古老的动物化石纪录往前推进超过3亿年，却也引发了如火如荼的论战。
远在植物登上陆地以前，不起眼的海绵亲戚们就已在地球上过滤海水长达数亿年或更久。由于海绵构造单纯，科学家认为它们是地球上最早出现的动物，但确切出现年代仍有待商榷。
最近一篇发表于《自然》（Nature）期刊上的研究，认为一座古老礁体上的丝网状结构可能是8亿9000万年前的海绵。若获得证实，这些发现于加拿大西北部「小达尔」（Little Dal）石灰岩层的海绵化石，将比目前最早且无争议的动物化石早了超过3亿年。
然而，大部分关于极古老生物化石的主张都会引来争议，因为古代海洋中兴盛繁衍的生物和现在大洋中悠游的生物可能看起来截然不同。至于需要哪些（或多少）证据，才能将动物化石和其他生命形态──甚至地质型态──做出区别，科学家们也各持己见，就连在小达尔出土的化石也不例外。
「我们有的只是一些在岩石里的扭曲线条，本质有点类似罗夏克墨迹测验（Rorschach test）。」古生物学家强纳森．安特克里夫（Jonathan Antcliffe）说，他在瑞士洛桑大学研究早期生命体。
在一场Zoom会议中，该研究的唯一作者伊莉莎白．特纳（Elizabeth Turner）举起一块芥末黄的天然沐浴海绵──即新发现海绵化石的现代亲戚。她指出赋予这块海绵弹性的管状网路结构，解释该结构和最近分析的化石，以及最近由其他科学家辨识出的数枚较年轻的丝网状化石都「完全一致」。
「这似乎一目了然。」特纳说，他是安大略劳伦森大学的野外地质学家。不过她同意，该研究提出的「动物身份」会掀起争议。「是时候公诸于世，让学术圈讨论并提出挑战了。」
可疑的化石
这些新近获得描述的化石原本藏于小达尔礁体高耸的缝隙中。这个结构形成于一个温暖的时代，当时浅海淹没北美大陆的大片土地──时间与板块运动使内陆海道干涸，并且将礁体转化为岩石。有别于许多由珊瑚建构成的现代礁体，这个古老的结构由蓝绿菌（cyanobacteria）建筑而成。这些微生物会形成一片片菌席，而随着时间推移，沙子开始堆积于它们带有黏性的表面，并与溶解于水中的矿物质产生胶结，最终形成层状的堆垛结构。
变成化石后，这些层状的微生物结构就成了叠层石（stromatolite）。有些叠层石能追溯到35亿年前，为地球上一些最早的生命提供了有力证据。
数十年前，当特纳还在安大略皇后大学就读研究所时就开始研究小达尔礁体了。当时她感兴趣的是蓝绿菌如何建造出礁体，但一系列拥有复杂结构的奇异样本吸引了她的目光。
「这些样本有些可疑，」特纳说。小达尔礁体大多「只是条状的层纹构造。」她说。然而结构中有一些奇怪的样本是管状的，可在分岔后再度结合成一个多边的立体网路。她当时不知该如何认定这些奇特的结构。
「我当时想说，你知道的，我大概会让这个疑惑留在脑中化脓。」她说。
然而，关于这些结构的可能身分，近年内已有许多线索开始累积。研究人员在数处比小达尔礁体年轻许多的岩石中发现了非常相似的弯曲网状物。他们认为这些分岔的丝网状结构，可能是角质海绵（keratosan sponge）这类生物的化石遗骸。
许多海绵会以骨针（spicule）这种细小而坚硬的组织建构它们的骨骼；骨针由碳酸钙或二氧化矽构成，形似「铁蒺藜」，在化石中是辨别早期海绵的明显指标。但是角质海绵并没有这样坚硬的骨骼。它们的骨骼结构由柔软、富有弹性的海绵硬蛋白（spongin）构成，非常适合用于今日的沐浴用途。
透过在显微镜下研究薄如纸的岩石切片，特纳将小达尔样本的管状结构与先前辨识出的角质海绵化石，还有与当代海绵做出比较，并记录下其相似性。
在她发现这些奇异结构的数十年后，透纳终于准备好将结果出版。「这是一首献给慢科学的颂歌。」她说。
是海绵，还是其他东西？
长久下来，关于最早的动物何时出现──与需用哪种证据来判定某个化石是动物──科学家一直争议不断，这项新研究当然也没缺席。伦敦自然史博物馆专研古代微生物的生物学家凯荣．希克曼-路易斯（Keyron Hickman-Lewis）解释说，过去数十年间，地球化学追踪剂（geochemical tracer），即生物指标的使用，俨然成为辨别早期生物的常见方法。例如，各种脂质的化石遗留就经常被用作生物指标。
然而希克曼-路易斯说，后来有许多关于早期生物的证据都是错的。一些本来有潜力的生物指标可能来自污染，其他的化学指标也无法确信指向动物。例如，科学家最近发现藻类在特定的地质作用下可能产生的化合物，和之前从阿曼6亿3500万年前的沉积层中萃取出来，而被辨识为古代海绵证据的化合物相同。
所以在经历过最初的振奋之后，「我们对动物的早期起源变得很多疑。」希克曼-路易斯斯说。
对小达尔礁体中丝网状结构的研究，可望再度引发热议。「我认为证据很有力。」田纳西大学纳克斯维尔分校的罗伯特．莱?。≧obert Riding）说，他是这篇研究的审稿人。他最近发表的一篇论文，纪录了纽约一处叠层石上相似的化石，年代距今有4亿8500万年。
这些海绵和微生物礁体之间的关联可谓合理，特纳说明。地球的大气并不总是富含氧气，而这些海绵生存的年代之早，当时海洋中尚未富含这种「生命友善」气体。但是蓝绿菌礁体周围可能存在所谓的「氧气绿洲」，这种能行光合作用的微生物可能会释放出海绵能够使用的氧气。
「这两种化石同时存在的事实，再度强化了彼此的可信度。」希克曼-路易斯说。
其他专家则较不信服，认为这些海绵状的丝网结构并没有像透纳与其他学者说的那么独特。「基本上任何生物──细菌、藻类、真菌、植物、动物──都可以制造出长得像这样的东西。」安特克里夫说。
在2014年一篇检视早期海绵证据的论文中，安特克里夫和同事们发现最早且可信的动物化石是伊朗发现的海绵骨针，年代大约在5亿3500万年以前。他说目前尚无新研究能改变他的想法。
安特克里夫认为，许多分析辨识出的东西，仅仅是早期海绵状结构的「暗示与风声」，因为没有一篇研究可提出无可反驳的特征，如骨针或气孔。这两者是辨别备受争议的古杯动物（Archaeocyathid）的关键特征；它们是另一类没有骨针的海绵状动物，化石出现在5亿2300万年前的岩石中。
美国爱荷华州维农山康乃尔学院的古生物学家德鲁．穆先特（Drew Muscente）认为，这些挑战有部分原因是因为古代海绵比其他动物更难辨认。打个比方，恐龙有一系列突出的骨骼特征，如骨臼、颅缝等等，能帮助科学家将它们的化石和其他非生物物件分开。「如果你手上的是一块海绵或者似海绵的有机体，这些小细节可是一个都没有。」他说。
非生物化学反应也可以形成和生物惊人相似的构造，瑞秋．伍德（Rachel Wood）补充，她是爱丁堡大学的碳酸盐地质学家。「她可能是对的。但是我认为在做出这种非常强烈的宣称之前，真的应该探索，且反正其他所有的可能性。」所以伍德说，目前「我不认为她已经能确定这些是海绵了。」
唯有更进一步分析才能解决这场论战。伍德表示，把这些管状网路制成立体模型，将有助于更仔细地检视其中构造。而莱丁希望这篇新研究能启发更多科学家来更仔细地检视其他叠层石，找出更多的丝网状结构。
「我不认为故事已经完结了，」莱丁说：「现在有趣的阶段才正要开始。」

加拿大发现近9亿年前的海绵化石 可能是地球上最古老的动物

加拿大发现近9亿年前的海绵化石可能是地球上最古老的动物