最早动物之争
当最早的动物在古代海洋中首次出现时，它们是什么样子的？一个多世纪以来，这个问题一直困扰着生物学家。
为了解答这个谜题，科学家们一直在试图寻找那些在动物的生命之树上最早出现的分支，并发现在动物进化的早期，有五个重要的分支，分别是：海绵（多孔动物）、栉板动物、扁盘动物、刺胞动物、双侧对称动物。
通过搜寻那些看起来最原始的动物，他们逐渐将可能性缩小到了两类：海绵和栉板动物。
科学家一直在争论，究竟是栉板动物（左）还是海绵（右）是动物的生命之树上出现的最早分支。（图/MBARI via berkeley.edu）
那么，究竟是海绵更先分化，还是栉板动物更先分化？这是一个充满争议的问题。现在，在一项于近期发表于《自然》杂志的新研究中，科学家通过一种基于染色体结构的新方法，得出了一个明确的答案：最早从动物的系统树中分支出去的是栉板动物，然后才是海绵。
栉板动物 vs 海绵
光从外表来看，海绵似乎是很原始的，它们没有神经系统，没有肌肉，看起来有点像一些单细胞原生动物，因此被广泛认为是动物树中最早存活的分支。
在加利福尼亚中部近海约3970米的深度捕发现的一种未被描述过的生物发光的深海海绵。（图/MBARI via berkeley.edu）
在结束了能自由游动的幼虫阶段后，海绵通常会安定下来，在同一个地方“安营扎寨”，度过完整个成年期。它们通过轻轻地将水扫过它们的毛孔，捕捉溶解在海水中的微小的食物颗粒。
栉板动物则是一种更贪婪的捕食者，它们可以为了寻找食物而游遍世界各地的海洋。从外观上看，它们与水母很像，通常都有着像钟一样的形状。
一种名为Hormiphora californensis的栉板动物，常见于加利福尼亚沿海水域。它们的身体两侧有八组纤毛，这些纤毛可以推动它们的身体在海洋中寻找食物。（图/MBARI via berkeley.edu）
但它们其实和水母只是远亲，与水母不同，它们有两个裂片，通常还有触手。水母在水中喷射前行，而栉板动物则是用像梳子一样排列在身体两侧的八排跳动的纤毛来推动自己。
染色体研究
要想确定这些动物之间的进化关系，也就是它们从动物的生命之树分支出来的顺序，是件非常困难的事。因为它们是软体动物，难以留下直接的化石记录。
但随着DNA测序技术的兴起，生物学家得以通过比较现有动物的基因组，进而构建出能说明动物及其基因是如何随时间的推移而进化的系统树。在新的研究中，为了揭开究竟是海绵还是栉板动物是最早的动物分支，研究人员将目光聚焦在了基因组织成染色体的方式上。
在2022年初的一项研究中，同一个团队的研究人员通过比较不同物种的基因组序列发现，尽管两侧对称动物（包括蠕虫、软体动物、脊椎动物）、刺胞动物（如水母、海葵）和海绵已经独立进化了5亿多年，但它们有几组基因在同一条染色体上是连接在一起的，这种染色体相连的基因被称为同线基因。
在不同动物谱系中观察到的这种同线基因表明，这些基因在它们的共同祖先中已经是同线的，而且这些同线基因进化得很慢。因此，研究人员认为，通过追踪这些古老的同线基因的进化史，可以用计算机模拟重建这些不同动物的祖先的染色体，进而帮助解决关于“谁才是最早的动物”的分歧。
Bolinopsis microptera，一种存在于世界各地的栉板动物。（图/MBARI via Berkeley.edu）
在新的研究中，他们对一种栉板动物（Bolinopsis microptera）、两种海绵，以及三种单细胞生物（非动物）的基因组进行了测序，发现了解答这一问题的确凿证据。
通过比较这些生物的染色体，发现栉板动物和非动物之间具有明显的同线性；而海绵以及所有其他动物（双侧对称动物、刺胞动物）都表现出有独特的混合，这些动物共有的同线性可能是在它们的共同祖先从栉板动物分化出来后，通过染色体重排产生的。
这意味着，相比之下，栉板动物与非动物相似。这有力地支持了这样一个模型，在动物的生命之树的“根”部，存在一个属于栉板动物的分支。换句话说，栉板动物在染色体重排发生之前，就已经分支出去了。
确凿的证据
这项研究为我们理解动物之所以成为动物提供了背景。它将帮助我们了解动物共有的基本功能，比如如何感知周围环境，如何进食以及如何移动。
了解动物的生命之树的早期分支具有非常重要的意义，它不仅能揭示动物是如何产生、进化、多样化的，还有助于我们了解动物生物学的一些关键特征（如神经系统、肌肉、消化道等）是如何随时间的推移而变化的。
参考来源：
https://news.berkeley.edu/2023/05/17/what-did-the-earliest-animals-look-like/
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05936-6
https://www.nature.com/articles/d41586-023-00807-6#ref-CR5
封面图&首图：MBARI via /berkeley.edu/
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