誰才是最古老的動物？

共同祖先

根據進化論的奧義，地球上的所有生命都有一個共同的源頭，如此看來，地球上所有其他生物，都與我們有著或多或少的親緣關系。查爾斯·達爾文意識到，類人猿是與我們最近的祖先，但除此之外，生命之樹中盤根錯節的分支，讓整個進化的過程都變得并沒有那么清晰。

我們知道，生命是從一個共同的祖先進化而來的，細菌、古菌和真核生物（包括多細胞生物，如植物和動物）都是從它衍生而來。我們不禁好奇，最早的動物究竟長什么樣呢？這個問題在過去十年時間里引發了激烈的爭論，現在，一項發表于《科學進展》上的新研究為這一問題給出了答案，

海綿 vs 櫛水母

從19世紀到大約10年前的這段時間里，海綿曾普遍被認為與我們有著最遙遠的親緣關系，海綿看起來太不像動物了，它們與大多數動物都有所不同。一開始，海綿被歸為藻類，然而從海綿的基因和其他特征來看（例如它們能產生精子），發現它們確實是動物，海綿的獨特性和簡單性，使得其十分符合它們是最早的動物的想法，

但是在過去的十年里，這一模型受到了一些研究的挑戰，這些研究通過比較不同動物的DNA，發現了另一種可能成為我們最遙遠的動物親緣的候選——櫛水母。這是一種美麗的透明球形動物，其名字源于它們在水中會拍打著梳子狀的纖毛使自己向前推進。

櫛水母，| 圖片來源：Wikipedia

從表面上看，櫛水母與水母相似，它們和水母一樣都在海中漂浮。櫛水母無疑與人類相隔甚遠，但與海綿不同的是，櫛水母與我們擁有許多共同的高級特征，比如神經細胞、肌肉以及腸道等等，如果櫛水母真的是我們的最遠的親緣，那就意味著所有動物的祖先也擁有這些共同的特征，更奇怪的是，如果最早的動物果真已有這些重要的特征，那么我們不得不假設，海綿也曾經擁有過這些特征，只是最終失去了它們，

追溯進化樹

為了理解物種是如何進化的，科學家經常使用“系統發生樹”（亦稱“進化樹”）來展示這個過程，樹中的每個分支頂端都代表著物種，每個分支分叉的地方代表著一個共同祖先，圖中所示的是就兩個進化樹的例子，一個繪制的是最早出現的動物是海綿的情況，另一個繪制的是最早出現的動物是櫛水母的情況，

兩種不同的系統發生樹，A所示的進化樹表示最早出現的動物是海綿，B所示的進化樹表示最早出現的動物是之水母，| 圖片參考：Telford & Kapli

到底是先有海綿還是先有櫛水母呢？在過去，這兩種說法的進化樹都得到了不同基因研究的支持，與之相關的爭論甚至還造成了大西洋兩岸學者間的輕微分裂：大多數歐洲學者偏向于接受傳統的先有海綿的觀點，而北美學者則普遍更傾向于接受先有櫛水母的這種新觀點，

歸根結底，這些爭論關乎一個問題，即如何才能最好地分析現有的基因數據。“先有海綿論”支持者認為，推導出先有櫛水母的動物樹可能是由一個錯誤導致的結果。當被研究的種群中有一個進化得比其他快很多時，就會出現問題，櫛水母是一種快速進化的物種，而快速進化的種群往往會出現看起來像是已經存在了很長的時間，比真實存在時間更長的情況，

因此，櫛水母的快速進化是否有可能會誤導了我們，讓我們誤以為它們源自于某次更早的分裂？

櫛水母“欺騙”了我們嗎？

在新研究中，研究人員采用了一種新的方式來處理這個問題——他們直接調查快速進化的櫛水母“欺騙”我們的可能性，他們想知道，在這些動物身上呈現出的不均等進化速度，是否有可能導致一個錯誤結果。

為了解答這個問題，他們采用計算機來模擬DNA的進化過程，他們從一個隨機合成的DNA序列開始，這個DNA序列代表了一種動物的祖先，接著，他們在遵循先有海綿的模型，以及遵循先有櫛水母的模型這兩種不同的設定下，通過積累突變來讓DNA序列進化，這些序列的進化會根據每棵進化樹的分支模式而展開。

最終，研究人員得到了一組物種，這些物種的DNA序列之間都相互有基因相關性，能夠在某種程度上反映它們的進化樹，接著，他們再使用這些合成的數據來重建進化樹。

研究發現，當使用根據先有櫛水母的設定而模擬出數據來構建進化樹時，他們總能輕易地就重建正確的進化樹，這是因為由快速進化速率導致的偏差，實際上會強化源自于進化樹的資訊（表明它們是最古老的分支的資訊）。當進化樹的資訊和偏差都指向同一個方向時，就能保證得到正確的結果，

簡而言之，研究表明先有櫛水母的模型，受到存在系統誤差的分析過程的強烈支持，即支持了先有櫛水母的模型的進化樹，很可能是由系統誤差造成的，在重建進化樹時的實際數據時，研究人員的確發現櫛水母的長長的分支會導致它們看起來比實際年齡更老，

而當研究人員用海綿作為第一個分支來模擬數據時，發現進化樹的重建過程中經常出錯，這顯然是一棵更難以得到正確結果的進化樹，原因是樹的資訊（也就是表明海綿是最古老的分支的資訊）與源自快速進化的櫛水母的偏差（支持了先有櫛水母）相矛盾，系統誤差在先有海綿的模型中被最小化了，

那么，到底是誰更早出現的呢？一種可能的情況是，那些表明了櫛水母最先出現的基因分析，實際上可能沒有考慮到使櫛水母看起來比實際年齡更老的偏差，而將這一因素納入了考量的新研究表明，海綿才是是我們最遙遠的動物親緣。

撰文：

Max Telford （倫敦大學部學院動物學教授）

Paschalia Kapli（倫敦大學部學院研究員）

原文標題為“Is our most distant animal relative a sponge or a comb jelly? Our study provides an answer”，于2020年12月11日首發于The Conversation，原文鏈接：https:http://theconversation.com/is-our-most-distant-animal-relative-a-sponge-or-a-comb-jelly-our-study-provides-an-answer-151889，中文內容略有編輯，僅供參考，一切內容以原文為準。