生命史上最伟大的变革之一发生在 6 亿多年前，当时单细胞生物产生了第一批动物。 凭借多细胞体，动物演化出种类繁多的动物，例如重达 200 吨的鲸鱼、翱翔六英里高空的鸟类以及在沙漠沙丘上滑行的响尾蛇。
长期以来，科学家们一直想知道第一批动物是什么样的，包括有关它们的解剖结构以及它们如何找到食物的问题。 在一个 学习 周三，科学家们在一组鲜为人知的凝胶状生物中找到了诱人的答案，这些生物被称为梳子果冻。 虽然第一批动物仍然是个谜，但科学家们发现梳状水母属于动物家族树上最深的分支。
关于动物起源的争论已经持续了几十年。 起初，研究人员主要依靠化石记录来寻找线索。 最古老的确定性动物化石可以追溯到大约 5.8亿年，尽管一些研究人员声称找到了更古老的。 例如，2021 年，加拿大古生物学家伊丽莎白·特纳 (Elizabeth Turner)， 报告 发现 8.9 亿年前可能的海绵化石.
海绵作为最古老的动物是有道理的。 它们是简单的生物，没有肌肉或神经系统。 它们将自己固定在海底，在那里它们通过迷宫般的孔隙过滤水，捕获一些食物。
事实上，海绵是如此简单，以至于它们根本就是动物，这让人大吃一惊，但它们的分子构成揭示了它们的亲缘关系。 它们制造某些只能由动物产生的蛋白质，例如胶原蛋白。 更重要的是，他们的 DNA 表明他们与动物的关系比与其他生命形式的关系更密切。
从 1990 年代开始，随着科学家从更多动物物种中收集 DNA，他们试图绘制动物家谱。 在一些研究中，海绵最终落在了树最深的树枝上。 在这种情况下，动物只有在海绵分支之后才进化出神经系统。
但在 2000 年代初，其他科学家得出了一个惊人的不同结论。 他们发现最深的动物分支是梳状水母——纤细的椭圆形生物，通常长出一组独特的虹彩带，在深海的黑暗中闪烁。
许多专家不愿意接受这个结论，因为这意味着动物进化比他们意识到的更奇怪。 一方面，梳状果冻不像海绵那么简单。 他们有一个神经系统：环绕他们身体的神经元网络控制着他们的肌肉。
为了解决梳状果冻与海绵的争论，来自世界各地的研究人员从更多种类的海洋动物中收集了 DNA。 研究人员并没有研究单个基因，而是想出了如何对整个基因组进行测序。
但大量新数据未能平息争论。 一些科学家最终组装了一棵树，其中海绵是最深的树枝，而另一些科学家则最终组装成梳状水母。
这项发表在《自然》杂志上的新研究依赖于一种使用 DNA 追踪动物进化的新方法。
在之前的研究中，科学家们研究了某些突变是如何在不同的动物分支中产生的。 突变可能导致单个遗传字母（称为碱基）转换为不同的字母。 然后，该突变将由动物的后代遗传。
但这些突变可能是不可靠的历史标记。 一个碱基可能会从一个字母切换到另一个字母，然后数百万年后，它可能会切换回原来的字母。 或者，相同的碱基可能会在两个不相关的谱系中转换为相同的字母。 这种平行进化造成了两个谱系密切相关的错觉。
在这项新研究中，维也纳大学的进化生物学家 Darrin Schultz 和他的同事转而研究了一种不同类型的遗传变化。 在极少数情况下，大量 DNA 会意外地从一条染色体移动到另一条染色体。
这种大规模突变不太可能欺骗科学家。 完全相同的 DNA 块第二次移动到完全相同的位置的可能性非常低。 该块也几乎不可能完全移回它来自的位置。
“这是发生过的事情的直接证据，”舒尔茨博士说。
他的团队跟踪了九种动物染色体中遗传物质的运动，以及动物的三种单细胞亲属。 他们在海绵和其他动物基因组的同一位置发现了大量 DNA 块。 但是这些块在梳状水母和动物的单细胞亲缘动物中处于不同的位置。 这一发现使舒尔茨博士和他的同事得出结论，梳状水母首先从其他动物中分离出来。
范德比尔特大学的进化生物学家 Antonis Rokas 说：“这是一个全新的视角，用全新的方法来解决这个问题。”他没有参与这项研究。
在 2021 年的一项研究中，罗卡斯博士和他的同事们也赞成梳状水母。 他说，新的分析提供了强有力的证实。
“我学会了永远不要说辩论已经结束，”罗卡斯博士说。 “但这改变了方向。”
这项研究为现存动物的共同祖先长什么样子提出了有趣的新可能性。 如果具有神经系统和肌肉的梳状水母是动物树上最深的分支，那么早期的动物可能并不简单且像海绵一样。 他们也有神经系统和肌肉。 直到后来，海绵才放弃了它们的神经系统。
舒尔茨博士告诫不要将梳状水母视为活化石，自动物诞生以来就没有变化。 “今天还活着的东西不可能是今天还活着的东西的祖先，”他说。
相反，研究人员现在正在研究梳理水母，看看它们的神经系统与其他动物的神经系统有何相似之处和不同之处。 最近，牛津布鲁克斯大学的细胞生物学家 Maike Kittelmann 和她的同事冷冻了梳状果冻幼虫，这样他们就可以在显微镜下观察它们的神经系统。 他们所看到的让他们感到困惑。
在整个动物界，神经元之间通常被称为突触的微小间隙分隔开。 他们可以通过释放化学物质跨越间隙进行交流。
但是当 Kittelmann 博士和她的同事们开始检查梳状果冻神经元时，他们很难找到神经元之间的突触。 “那时，我们就像，’这很奇怪，’”她说。
最后，他们没能找到它们之间的任何突触。 相反，梳状果冻神经系统形成了一个连续的网络。
当 Kittelmann 博士和她的同事们 上个月报告了他们的发现，他们推测了动物起源的另一种可能性。 梳状水母可能独立于其他动物进化出自己奇怪的神经系统，使用一些相同的构建块。
Kittelmann 博士和她的同事现在正在检查其他种类的梳状水母，看看这个想法是否成立。 但他们不会再惊讶了。 “你不必假设任何事情，”她说。