科学家们无法就第一批动物何时进化达成一致研究希望结束争论

据估计，当今生活着近800万种动物，构成了地球上有记录的生物多样性的大部分，并且几乎栖息在地球的所有环境中。然而，在地球历史的大部分时间里，动物完全不存在。

第一批动物出现的日期标志着地球生命历史的转变。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截然不同的世界。

几个世纪以来，动物究竟何时进化的问题一直困扰着科学家。就连查尔斯·达尔文也被难住了。他预言了从简单的单细胞生物到复杂的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距今约5亿年前，其体积大到肉眼可见，并且通常有贝壳和骨骼。

我的团队的研究希望通过解决这个问题的新方法来帮助解决争论。

为什么动物进化存在争议

科学家们过去认为动物化石是在大约5亿年前的一个被称为寒武纪大爆发的时期突然出现的，之所以如此命名，是因为化石记录似乎显示出此时复杂生命的突然繁荣。我们知道第一批动物是在海洋中进化的，凭借它们的移动和挖洞能力，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块化石，其中一些比寒武纪大爆发还要古老。20世纪50年代，在岩石中发现了被称为埃迪卡拉生物群(EdiacaranBiota)的奇形怪状生物体，其历史可追溯到大约574-5.39亿年前(埃迪卡拉纪)。一些埃迪卡拉生物群化石代表了已知最古老的动物化石。

然而，最近的这些进展仅使动物化石记录恢复至今。关于更古老、更简单的类动物化石的报告已经发表。例如，加拿大麦肯齐山脉的海绵状化石距今约有8亿年。但这些较古老的化石还不能最终被证明是动物。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能证实动物进化起源的日期。只有一小部分生命被化石化，这意味着化石记录充满了空白。

由于没有明确的第一批动物化石，古生物学家转向分子生物学，利用遗传学来追踪祖先。这项技术被称为分子钟，其工作原理是对现代动物的遗传学进行采样并比较它们的DNA。物种之间DNA的差异显示了进化的程度。

虽然分子钟只能提供对动物起源时间的估计，但大多数都集中在大约800-7亿年前，远远早于动物化石记录的埃迪卡拉纪。

狄更逊水母是埃迪卡拉生物群中的物种。图片来源：AlizadaStudios/Shutterstock

这为我们提供了对动物起源的两个估计，相差两亿多年。一方面，化石可以追溯到5.74亿年前，而另一方面，分子钟表明动物的历史可能长达8亿年。

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。

动物的身体类型决定了哪种岩石可以将其变成化石。许多动物都有外壳和骨骼，这些外壳和骨骼可以保存在大多数类型的沉积岩(例如砂岩)中，这些沉积岩最初是河流中的沉积物。然而，最早的动物没有壳或骨骼。动物后来进化出了这些结构。

对加拿大伯吉斯页岩化石床(距今约5.08亿年)等沉积物的研究表明，缺乏壳或骨骼的动物(例如蠕虫)化石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(不可重复使用)

我们测试了比埃迪亚拉坎时期(6.35亿年前)更早的地质时代的岩石，以确定哪些岩石含有丰富的粘土成分，是形成第一批动物化石所必需的。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。

尽管这些岩石可以保存第一批动物，但没有一个能做到。这表明此时动物化石不存在，并不是因为它们无法保存下来，而是可能因为它们不存在——动物还没有进化。

古生物学家现在需要在地球上寻找更多的地质地点，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，但缺乏动物化石。这将帮助我们了解动物起源的真正时间。

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