争议多年终实锤！5.41亿年甾烷作证，海绵是动物最早祖先？

地球上第一种动物究竟长什么样？是像小虾一样在水里窜来窜去，还是像水母那样随波漂浮？如果答案竟是一团看上去像石头的海绵，它又凭什么在最严酷的远古环境中活下来，还改变了整个地球？

要弄清这个问题，就得把时间拨回到6.4亿年前。那时的地球和今天截然不同，环境极其严酷，整个星球几乎不适合任何生命生存。

最致命的因素是寒冷：据一些估算，赤道气温可能低至零下43摄氏度，两极甚至可降到零下130摄氏度，地球很可能被冰层完全包裹。科学家把这段历史称为“雪球地球”。

然而，生命在这样的严寒中延续了下来。目前所知最早的一批动物，恰恰就出现在这个时期。其中有一类生物格外顽强，几乎可以说“杀不死”。

此后大自然带来的每一场灾难、每一次大灭绝，它们都挺了过来，一直繁衍到今天，至今仍和人类共享着这颗星球。这类动物，就是海绵。

海绵乍看像植物，又像形状古怪的石块，实际上却是动物演化树上最早分出的分支之一。如今从北极圈到赤道，从海洋到湖泊，从浅水区到深海热液喷口，几乎处处可见它们的身影。

它们能在零下80摄氏度的低温中熬过数月，被放在架子上搁置多年依然能活，有些个体的寿命据知可达两万年甚至更久。

这种顽强对海绵而言至关重要。作为最早的动物之一，它们登场的时期，可能正是复杂生命所能遇到的最糟糕的年代。

但海绵不仅熬过了雪球地球，还可能塑造了地球此后的走向。它们靠滤食为生，能够净化水体，让海洋变得更加宜居，为后来所有动物的出现铺平了道路，某种意义上可以说是“拯救了世界”。

提起海绵，很多人首先想到的是洗澡用的黄色海绵，或者动画片里那个和海星一起打闹的角色。但现实中的海绵并不是软绵绵的黄色方块。

它们种类繁多，却有几个共同点。首先，它们都是多细胞生物，却没有任何器官。

其次，它们身上布满孔洞和管道，也就是供水流通过的空腔，海绵借助细小的毛状结构把水泵进去，再从中滤出浮游生物等食物。

第三，许多海绵看似柔软，其实体内有骨骼，构成骨骼的基本单元叫作骨针。骨针形态多样，有的细长尖锐，有的短而粗壮，具体长成什么样，取决于它是用来支撑身体还是用来抵御外敌。

这些微小的骨针让海绵在水流中保持形态，也让一些捕食者望而却步，是它们能够长期在各种水域中立足的重要本钱。

海绵虽然长得不像动物，却完全符合动物界最基本的定义：它们是多细胞生物，细胞之间紧密连接，并在细胞外合成胶原蛋白，而不是像植物那样产生纤维素。

当然，海绵在动物中确实显得另类，这很可能正是因为它们很早就从动物演化树的主干上分了出去，保留了大量原始特征。

它们甚至可能是最早分出的那一支。不过学界对此并非没有分歧，也有科学家认为，栉水母可能比海绵更早从主干上分离。

无论哪种观点最终胜出，海绵的历史都相当悠久。问题在于，这样一种没有坚硬外壳、身体大多柔软的生物，要如何证明自己在几亿年前就已经存在？

过去，科学家追溯最早的动物，几乎全靠挖掘“硬骨头”：要么是古代生物的骨骼化石，要么是贝壳留下的印痕。这些坚硬的东西能在地下保存几亿年，肉眼也看得见。

可海绵大多身体柔软，死后很难留下完整形态，最早的海绵究竟出现在什么时候，单凭形态化石始终难以给出令人信服的答案。

于是，研究者把目光转向一种看不见的证据，即生物死后残留在岩石中的分子，也叫“化学化石”。早在2009年，麻省理工学院地球科学系荣休教授罗杰·萨蒙斯就带领团队，在阿曼一块距今5.41亿年以前的古老岩石中，发现了大量C30甾烷。

甾烷由生物体内的甾醇经过漫长的地质作用转化而来，等于是远古生命留下的分子指纹。

团队进一步研究了海绵的基因和酶，发现无论是C30甾烷还是C31甾烷，其前体都是海绵依靠自身特有的基因指导、特有的酶催化合成的。这意味着，如果古老岩层中确实存在这类分子，就很可能指向海绵的存在。

不过，质疑者始终担心，这些分子会不会来自其他生物，或者是在地质过程中被改造而成的，这场争论前后持续了14年。

为了给争论画上句号，研究者在实验室里人工合成了八种甾醇，模拟它们在地层中漫长的转化过程。结果相当明确：只有两种甾醇最终变成的甾烷，与从古老岩石中提取出的C31甾烷完全一致；其余六种要么分解了，要么变成了别的物质，根本对不上。

这项结果有力地支持了海绵在寒武纪之前就已经生活在海洋中的观点。

化学证据让海绵在远古海洋中的存在更加确凿，也与它们在雪球地球时期已经出现的推断相互呼应。可见尽管当时气候极度寒冷，海绵的确已经在冰封的世界里扎下了根。

不过，冰并不是那个时代唯一的难关。另一个巨大的挑战是，海洋中几乎没有氧气，而海绵很可能正是在这一点上彻底改变了地球。

大约从24亿年前起，大气中就已经有了氧气。但在雪球地球时期，海洋里的氧气少得可怜，仅有的一点主要由海面附近进行光合作用的蓝细菌产生。

海绵生活在海底，那里的氧气更加稀薄。好在海绵与大多数动物不同，能在氧含量只有今天约1%的环境中生存，它们形成的休眠结构芽球，甚至能在完全无氧的条件下存活。

一些研究者还认为，海绵为体型更大的产氧生物腾出了空间，从而帮助海洋逐步积累氧气。2014年，一个研究团队提出，地质记录中海洋氧含量的缓慢上升，正是海绵的取食习性直接造成的。

海绵以蓝细菌这类数量丰富的小型浮游生物为食，同时也会消耗蓝细菌生长所需的营养物质。

这就引出了一个看似矛盾的问题：吃掉产氧的细菌，怎么反而会让氧气变多？研究者的解释是，海绵有选择地吃掉这些小型细菌，相当于给其他体型更大的光合生物让出了生存空间，使它们有机会演化和扩张。

换句话说，海绵并不是直接制造氧气，而是悄悄改变了海洋中“谁来制造氧气”的格局。

化石记录显示，大约6.6亿年前，也就是第一次雪球地球事件结束时，蓝细菌逐渐失去了海洋头号光合生物的地位，被新兴的藻类取代。

这些藻类之所以能提高海洋氧含量，是因为它们生活在水体中稍深的位置，而且体型更大，死后会沉入海底，不会在海面附近被迅速分解，从而改变了氧气在海洋中的去向。

在藻类兴起之前，海洋中产生的氧气几乎都在海面附近被消耗殆尽。原因在于，食腐细菌会分解死去的蓝细菌，并在这个过程中耗尽氧气。

而体型更大的藻类死后会迅速下沉，表层的食腐细菌因此失去了食物来源，氧气便得以在水中慢慢积累。小小的滤食习惯，就这样牵动了整个海洋的化学面貌。

与此同时，陆地上也在发生剧变。新一轮火山活动释放出大量二氧化碳，导致气温回升、海洋变暖。

到6.35亿年前冰层最后一次开始消融时，海洋已经变得更清澈、含氧量更高。按照这一观点，这在很大程度上要归功于海绵，正是这种环境转变，让动物得以真正兴盛起来。

到大约5.8亿年前，海洋氧含量已上升到足够的水平，埃迪卡拉纪那些体型较大、形态优美的生物开始全面繁盛。分子钟估算显示，许多最早的动物祖先是在雪球地球时期分化出来的，随后在埃迪卡拉纪迅速多样化，所有脊椎动物的最后共同祖先就是其中之一。

许多科学家认为，如果没有早期海绵的滤食作用，这一切可能都不会发生。

海绵是否就是所有动物最早的祖先，学界仍有讨论，但它们在动物起源中的关键地位，已经越来越难以撼动。