科学家发现的一组奇怪化石可能是古老的海绵。如果确认，这将是迄今发现的最古老的动物化石。图源：RASMUS LOETH PETERSEN, ALAMY STOCK PHOTO
近日，科学家在《自然》上发表论文，称其发现的丝网状化石是8.9亿年前的海绵化石。该发现将地球上已知最古老的动物往前推3亿多年。但就像许多关于古生物的说法一样，该研究也引发了激烈的争论。
撰文：MAYA WEI-HAAS
在植物登上陆地之前很久，不起眼的海绵的亲缘物种就已经在地球上过滤海水长达数亿年甚至更久。这种简单的特性让科学家们推测海绵是地球上最早出现的动物，但是，它们的出现时间却仍有待商榷。
近日，发表在《自然》期刊上的一篇论文称，一个古老礁石上的丝网状的结构，可能就是8.9亿年前的海绵。如果确认，这块发现于加拿大西北部“小达尔（Little Dal）”礁石的海绵化石，将比任何动物的化石都早3亿多年。
然而，大多数关于极其古老生命的化石的主张都引起过争议。古代海洋中繁盛的生物看上去可能与当今海洋中游弋的生物大相径庭。至于要将动物与其他生命形态或地质结构区分开来需要多少以及哪种类型的证据，科学家们还存在分歧。加拿大的“小达尔”化石也不例外。
“我们所看到的东西本质上有点儿像是‘罗夏墨迹测验’，就是石头里有些杂乱的线条。”瑞士洛桑大学专门研究早期生命的古生物学者Jonathan Antcliffe说道。（罗夏墨迹测验，即使用毫无意义的一些墨迹图片来分析被试者的心理状态的一种心理测验方法，译者注。）
在线访谈过程中，该论文的唯一作者Elizabeth Turner举起一团黄绿色的天然沐浴海绵，它是新发现的海绵化石的现代亲属。她指出，是柔性管状网络使海绵产生了挤压感，并解释称，这种海绵的丝网不仅与她最近分析的化石“完全相同”，而且与其他科学家最近鉴别的、几种较年轻的丝网状化石也完全相同。
“这看上去几乎就是明摆着的事。”身为加拿大劳伦特大学野外地质学家的Elizabeth Turner说道。但她也承认，该论文提出的动物身份将会引发争议。她说：“现在就该将它发表出来，让学界去讨论和质疑。”
神秘的化石
此次新发现的化石曾藏在高耸的“小达尔”礁石的犄角旮旯里。在该化石的结构所形成的年代，温暖的浅海冲刷着北美地区大片的陆地，时间和地质构造排干了内陆的海洋，将礁石变成了岩石。与许多由微生物筑造的现代礁石不同，这种古老礁石的建造者是蓝细菌（cyanobacteria）。这种微生物以黏黏的层状生长，随着时间推移，沙子混入其黏性表面，溶解在水中的矿物质变成一点点坚固的小团，之后便形成层状的土丘。
变成化石后，这些层状的微生物结构就成了叠层石。一些叠层石能追溯到35亿年前，为我们提供了关于地球最早期生命形式的有说服力的遗迹。
Elizabeth Turner从几十年前在加拿大女王大学读研究生时就开始研究小达尔礁石。当时，她很感兴趣蓝细菌是如何筑造了礁石。但是，一系列结构复杂的奇怪样本吸引了她。
“里面有些奇怪的东西。”Elizabeth Turner说道。她说，小达尔礁石大多“只是一堆线状堆叠的东西。”然而，其中一些奇怪样本却显示，管状构造分支散开，然后重新连接在一起，形成一个多边形三维网络。她当时不知道该如何认定这种奇特结构。
“我当时只是想让它在我的脑海里烂掉。”她说。
然而，近年来，关于认定这种结构的线索越来越多。研究人员在多个地点的岩石中发现比小达尔礁石年轻得多的缠绕网络（winding networks），而且与其相似度极高。他们推测，这种分支的丝网构造可能是一种名为“角质海绵（keratosan sponges）”的化石遗存。
许多海绵的骨骼是由称为“骨针”的微小刚性结构构成的，而骨针是由碳酸钙或二氧化硅组成，形状类似铁蒺藜。在化石中，这些结构提供了早期海绵的迹象，但角质海绵缺少这种坚硬的骨架。相反，它们会用海绵硬蛋白来构建湿软的网络结构，其纹理柔软，像弹簧一样，是现代用于沐浴的理想物品。
Elizabeth Turner在显微镜下研究了这种薄如纸片的岩石结构，将小达尔礁石中的管状结构与之前鉴定为角质海绵的结构，以及现代海绵的结构进行了对比，并记录下其相似性。
在第一次发现这种奇特结构之后的几十年，Elizabeth Turner终于感到是时候将其发表。她说：“这就像是歌颂慢科学的颂歌。”
是海绵，还是其他东西？
关于最早的动物何时出现，关于什么证据能确定某个化石就是动物化石，科学界一直争论不断，这项新的研究又增添了新的话题。伦敦自然历史博物馆专门从事古微生物研究的专家Keyron Hickman-Lewis解释说，过去几十年间，对早期生命的生物标记技术，成了鉴定疑似生物的普遍做法。例如，各种类型的脂类化石遗迹通常被用作生物标记。
他说，但是自此之后，许多所谓的关于早期生命的证据都被证明是错的。一些疑似生物标记可能是由于污染形成的，而另一些化学标记却并非确切的动物标志物。例如，科学家最近在阿曼一处6.35亿年的沉积物种发现了远古海绵的证据，但地质变迁可能会产生同样的混合物。
因此，在经历了最初的兴奋之后，“我们对动物的早起起源变得非常谨慎。”Keyron Hickman-Lewis说道。
对小达尔礁石中丝网状结构的研究，有望再次引发热议。该论文的评审专家、美国田纳西大学的Robert Riding称：“我认为这个证据很有力。”它最近发表的一篇论文，记录了与纽约大约4.85亿年前的叠层石相关的类似化石。
Turner指出，这些海绵与微生物礁石的联系是说得通的。地球的大气层并非一直都富含氧气，早期的海绵在氧气在海洋中普遍存在之前就已出现。但是，所谓的“氧气绿洲”可能在蓝细菌礁石周围早已存在，那里的光合微生物可能已经分解出海绵能够利用的氧气。
Hickman-Lewis说：“这两件事同时发生的事实，增加了这两件事发生的可能性。”
其他专家对这件事却不那么信服，指出海绵状的网络并非Turner等人所称的那样专属于那个种群。Jonathan Antcliffe称：“基本上，所有有生物的区域，无论生物是细菌、藻类、真菌、植物、动物，都能产生外观与之类似的东西。”
2014年，Jonathan Antcliffe及其同事在一片关于早期海绵证据的综述中发现，最古老的令人信服的动物化石是在伊朗发现的海绵骨针，距今约有5.35亿年。他说目前尚无新研究能改变他的看法。
许多分析都鉴定出一些东西，他都称之为较早期的海绵状结构的“暗示和低语”，因为没有一项分析拥有无可辩驳的特征，比如骨针或气孔。气孔这一特征，是鉴定备受热议的古杯海绵（Archaeocyathid sponges）的关键特征。古杯海绵没有骨针，但它的化石可追溯到5.23亿年前。
美国康奈尔学院的古生物学者Drew Muscente认为，鉴定古海绵之所以困难，部分原因在于很难将古代海绵与其他动物进行比较。打个比方，恐龙拥有一系列与众不同的骨骼特征，比如骨臼、颅骨缝等等，都能让科学家们将其化石与其他无生物物体分辨开来。他说：“当你遇到海绵或类似海绵的有机体，这些小细节就全都没了。”
英国爱丁堡大学研究碳酸盐岩的地质学家Rachel Wood补充道，无生命的化学反应也能形成与生命极为相像的结构。她说：“她可能是对的。但是，我认为，你必须得探索并证伪其他所有的可能性，才能得出像这样强有力的结论。所以，目前来说，我并不认为她真的确定这些就是海绵。”
解决这一争论的唯一办法就是进一步分析。Rachel Wood指出，对管状网络构建三维模型将有助于更加仔细地研究这一结构。而Robert Riding希望这篇新论文能激励更多科学家更仔细地审视叠层石，搜寻更多此类丝网状结构。
Robert Riding说：“我认为这并非故事的结尾。这只是一个相当有趣的阶段的开始。”
（译者：高召锋）
