生命史上最偉大的變革之一發生在 6 億多年前，當時單細胞生物產生了第一批動物。 憑藉多細胞體，動物演化出種類繁多的動物，例如重達 200 噸的鯨魚、翱翔六英里高空的鳥類以及在沙漠沙丘上滑行的響尾蛇。
長期以來，科學家們一直想知道第一批動物是什麼樣的，包括有關它們的解剖結構以及它們如何找到食物的問題。 在一個 學習 週三，科學家們在一組鮮為人知的凝膠狀生物中找到了誘人的答案，這些生物被稱為梳子果凍。 雖然第一批動物仍然是個謎，但科學家們發現梳狀水母屬於動物家族樹上最深的分支。
關於動物起源的爭論已經持續了幾十年。 起初，研究人員主要依靠化石記錄來尋找線索。 最古老的確定性動物化石可以追溯到大約 5.8億年，儘管一些研究人員聲稱找到了更古老的。 例如，2021 年，加拿大古生物學家伊麗莎白·特納 (Elizabeth Turner) 報告發現 8.9 億年前可能的海綿化石.
海綿作為最古老的動物是有道理的。 它們是簡單的生物，沒有肌肉或神經系統。 它們將自己固定在海底，在那裡它們通過迷宮般的孔隙過濾水，捕獲一些食物。
事實上，海綿是如此簡單，以至於它們根本就是動物，這讓人大吃一驚，但它們的分子構成揭示了它們的親緣關係。 它們製造某些只能由動物產生的蛋白質，例如膠原蛋白。 更重要的是，他們的 DNA 表明他們與動物的關係比與其他生命形式的關係更密切。
從 1990 年代開始，隨著科學家從更多動物物種中收集 DNA，他們試圖繪製動物家譜。 在一些研究中，海綿最終落在了樹最深的樹枝上。 在這種情況下，動物只有在海綿分支之後才進化出神經系統。
但在 2000 年代初，其他科學家得出了一個驚人的不同結論。 他們發現最深的動物分支是梳狀水母——纖細的橢圓形生物，通常長出一組獨特的虹彩帶，在深海的黑暗中閃爍。
許多專家不願意接受這個結論，因為這意味著動物進化比他們意識到的更奇怪。 一方面，梳狀果凍不像海綿那麼簡單。 他們有一個神經系統：環繞他們身體的神經元網絡控制著他們的肌肉。
為了解決梳狀果凍與海綿的爭論，來自世界各地的研究人員從更多種類的海洋動物中收集了 DNA。 研究人員並沒有研究單個基因，而是想出瞭如何對整個基因組進行測序。
但大量新數據未能平息爭論。 一些科學家最終組裝了一棵樹，其中海綿是最深的樹枝，而另一些科學家則最終組裝成梳狀水母。
這項發表在《自然》雜誌上的新研究依賴於一種使用 DNA 追踪動物進化的新方法。
在之前的研究中，科學家們研究了某些突變是如何在不同的動物分支中產生的。 突變可能導致單個遺傳字母（稱為鹼基）轉換為不同的字母。 然後，該突變將由動物的後代遺傳。
但這些突變可能是不可靠的歷史標記。 一個鹼基可能會從一個字母切換到另一個字母，然後數百萬年後，它可能會切換回原來的字母。 或者，相同的鹼基可能會在兩個不相關的譜系中轉換為相同的字母。 這種平行進化造成了兩個譜系密切相關的錯覺。
在這項新研究中，維也納大學的進化生物學家 Darrin Schultz 和他的同事轉而研究了一種不同類型的遺傳變化。 在極少數情況下，大量 DNA 會意外地從一條染色體移動到另一條染色體。
這種大規模突變不太可能欺騙科學家。 完全相同的 DNA 塊第二次移動到完全相同的位置的可能性非常低。 該塊也幾乎不可能完全移回它來自的位置。
“這是發生過的事情的直接證據，”舒爾茨博士說。
他的團隊跟踪了九種動物染色體中遺傳物質的運動，以及動物的三種單細胞親屬。 他們在海綿和其他動物基因組的同一位置發現了大量 DNA 塊。 但是這些塊在梳狀水母和動物的單細胞親緣動物中處於不同的位置。 這一發現使舒爾茨博士和他的同事得出結論，梳狀水母首先從其他動物中分離出來。
范德比爾特大學的進化生物學家 Antonis Rokas 說：“這是一個全新的視角，用一種全新的方法來解決這個問題。”他沒有參與這項研究。
在 2021 年的一項研究中，羅卡斯博士和他的同事們也贊成梳狀水母。 他說，新的分析提供了強有力的證實。
“我學會了永遠不要說辯論已經結束，”羅卡斯博士說。 “但這改變了現狀。”
這項研究為現存動物的共同祖先長什麼樣子提出了有趣的新可能性。 如果具有神經系統和肌肉的梳狀水母是動物樹上最深的分支，那麼早期的動物可能並不簡單且像海綿一樣。 他們也有神經系統和肌肉。 直到後來，海綿才放棄了它們的神經系統。
舒爾茨博士告誡不要將梳狀水母視為活化石，自動物誕生以來就沒有變化。 “今天還活著的東西不可能是今天還活著的東西的祖先，”他說。
相反，研究人員現在正在研究梳理水母，看看它們的神經系統與其他動物的神經系統有何相似之處和不同之處。 最近，牛津布魯克斯大學的細胞生物學家 Maike Kittelmann 和她的同事冷凍了梳狀果凍幼蟲，這樣他們就可以在顯微鏡下觀察它們的神經系統。 他們所看到的讓他們感到困惑。
在整個動物界，神經元之間通常被稱為突觸的微小間隙分隔開。 他們可以通過釋放化學物質跨越間隙進行交流。
但是當 Kittelmann 博士和她的同事們開始檢查梳狀果凍神經元時，他們很難找到神經元之間的突觸。 “那時，我們就像，’這很奇怪，’”她說。
最後，他們沒能找到它們之間的任何突觸。 相反，梳狀果凍神經系統形成了一個連續的網絡。
當 Kittelmann 博士和她的同事們 上個月報告了他們的發現，他們推測了動物起源的另一種可能性。 梳狀水母可能獨立於其他動物進化出自己奇怪的神經系統，使用一些相同的構建塊。
Kittelmann 博士和她的同事現在正在檢查其他種類的梳狀水母，看看這個想法是否成立。 但他們不會再驚訝了。 “你不必假設任何事情，”她說。
