近二十年来，科学家们一直在争论海绵和栉水母哪个才是最早的动物谱系。现在，一些人呼吁采取更加包容的态度。
哪些动物最早出现？一个多世纪以来，大多数证据表明，海绵——一种缺乏肌肉、神经元和其他特殊组织的、无法移动的滤食性动物——是最早出现的动物谱系。然而，2008年的一项基因组研究指出，还有一种令人费解的竞争对手¹：栉水母，一种拥有神经、肌肉和其他复杂结构的、令人眼花缭乱的半透明捕食者。远古海胶质使生命之树摇晃
那项研究引发了一场持续近20年的激烈辩论，引发了关于动物复杂性如何演化的激烈争论。但一些研究人员表示，经过数十项研究——其中一些研究分析并反复分析了相同的数据，却得出了不同的结论——这场辩论已经根深蒂固。
“原本人们可以出于好奇心和兴趣共同探索真相，这本应是一件好事，但现在却变成了一场战斗，”加州大学伯克利分校的进化生物学家妮可·金说道。她去年 11 月与人合著了一篇论文，谨慎地站在了“海绵队” 2一边。
她后来要求撤回论文，因为论文发表后发现了一些缺陷，并且正在重新考虑未来是否继续参与相关讨论。包括金在内的科学家们认为，需要采取不同的方法：让双方的研究人员共同合作，共同解答这个问题。
他们说，新的想法和态度将促进进步。“我们必须跳出固有思维模式，”佛罗里达大学盖恩斯维尔分校的神经科学家列昂尼德·莫罗兹说道，他的研究支持栉水母是动物家族树根部的谱系³。
第一批动物出现
大约6亿至8亿年前，出现了截然不同的生物。与以往所有生命都由单个细胞构成不同，这些生物由多个相互作用的细胞组成。多细胞性如此成功，以至于引发了生物体形态的爆炸式增长，并催生了感知和应对环境的新方式。
在进化史上，转瞬之间——或许在数千万年内——出现了五大类动物。除了现代海绵和栉水母的祖先之外，还有扁盘动物（现在以类似水滴状的海洋无脊椎动物为代表）；刺胞动物（现代成员包括水母和海葵）；以及两侧对称动物，它们在早期发育阶段表现出镜像对称的身体结构，最终演化出无脊椎动物（包括海星、蜗牛和蜘蛛）和脊椎动物（包括人类）（参见“生命之树——现在有两种选择”）。
最早动物的化石证据稀少且难以解读——这里一个多孔的空腔，那里一根分叉的管状物。确定最早的动物谱系，并了解其现代后代，是深入了解这些早期生物的另一种途径。“了解这一点可以告诉我们一些关于早期动物可能长什么样的信息，但并非全部，”伦敦大学学院的进化生物学家马克斯·特尔福德说道。进化生物学家有时将这种最早的动物称为其他动物类群的“姐妹群”，因为它与所有这些动物都拥有共同的祖先。
一个多世纪以来，大多数科学家都将海绵的谱系置于动物进化树的基部，这主要是因为现代海绵缺乏许多其他动物的特征，包括肌肉、神经和肠道等特化组织，而这些组织被认为是后来才进化出来的。“如果海绵的进化树是正确的，一切都会迎刃而解，”特尔福德说道。但当科学家们利用快速基因组测序来验证这一看似已成定论的图景时，它却土崩瓦解了。
进化生物学的史诗之战
现任职于康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的进化生物学家凯西·邓恩从未想过会引发一场持续数十年的辩论。但21世纪初更快更便宜的DNA测序技术的出现，激励着邓恩和他的同事们利用基因组数据构建动物生命之树——这是最早的此类尝试之一。
他们分析了来自77种生物的数千个基因序列，涵盖了从海绵到海蜘蛛，从鸡到珊瑚等各种生物。邓恩表示，这项研究首次纳入了栉水母的基因组数据，但“在开始这项研究之前，我们根本没想到会得出海绵是其他动物的姐妹群之外的结论”。他们2008年得出的结论——栉水母而非海绵才是第一个动物类群¹——犹如一枚重磅炸弹。
邓恩说，这一发现引发了两种截然不同的反应。一种是开放的好奇心。“也许动物学教科书前几章里那些所谓的常识并不正确，”他说。“另一种反应则是，很多人会说，‘嘿，海绵一直都是人类的姐妹，而且永远都会是。’”
随后又发表了数十篇论文，其中一些使用了新的数据集，采用了不同的分析方法，或者两者兼而有之。一些论文进一步支持栉水母是动物进化树根部的观点，另一些论文则重新确立了海绵是所有其他动物的姐妹群（参见“论文的拉锯战”）。期刊发表了论文、观点和其他专家分析，而机构新闻稿和媒体报道有时将每一项进展都描绘成最终定论。“这就陷入了一种你来我往的争论，双方试图反驳对方，然后又在随后的每一次声明中宣称这就是答案，”金说道。
与海绵姐妹假说（该假说与现代海绵看似简单的结构完美契合）不同，将栉水母置于动物进化树的根部会引发新的问题。其中之一是，神经、肌肉和肠道等复杂组织为何存在于最早的动物中，却在某些后来的谱系成员中缺失？一种可能性是，这些组织并非只进化了一次，而是在多个谱系中独立演化而来。另一种可能性是，这些特征存在于最早的动物中，但在包括海绵在内的后来谱系中丢失了。一些生物学家认为，扁盘动物谱系也发生了类似的丢失，其现代成员同样缺乏神经系统和肌肉。姐妹间的争执
范德比尔特大学（位于田纳西州纳什维尔）的进化遗传学家安东尼斯·罗卡斯观察到，这两个阵营往往按学科划分。海绵姐妹理论的支持者大多拥有动物学和进化发育生物学背景。对这些科学家而言，复杂性状的逐步积累和精细化极具说服力。
与此同时，那些主张存在栉水母姐妹物种的人通常接受过基因组学方面的训练，他们更容易接受复杂性可以独立演化，并且会反复获得和丢失的观点。罗卡斯也把自己归入这一群体。“我不会因为自己见识够久就断言这就是答案，”他说。
回首往事的挣扎
罗卡斯说，利用现代基因组序列拼凑出数亿年前动物的起源所面临的挑战，与天体物理学家从夜空中辨别宇宙早期历史所面临的挑战类似。“信号很弱，传播距离很远，而且有很多因素会削弱信号。”
为了确定栉水母和海绵哪个谱系才是动物进化树的根源，科学家们正在寻找在特定时间窗口内出现的少量基因变异的痕迹：即在第一个动物谱系分化之后、下一个谱系分支出现之前。正是这些变异将第一个谱系与后续分支区分开来，之后每个分支才开始走上各自的进化道路。
但要找到这种基因信号并非易事。研究人员表示，这个窗口期可能持续不到五百万年，甚至比人类和黑猩猩（Pan troglodytes）拥有共同祖先的时间还要短，这意味着没有足够的时间积累大量的基因变化。而且，这种信号的痕迹也很快消失：大约六亿年前，在动物谱系开始独立演化之后，这些早期的基因变异很快就会在特定谱系中出现的新变化中消失或被掩盖。
在寻找如此微弱的信号时，看似微小的决定可能会对结论产生重大影响。例如，在2021年的一项分析<sup> 4 </sup>中，Rokas及其同事发现，一项研究最终得出海绵姐妹群还是栉水母姐妹群的结论，取决于分析中包含哪些非动物类群（称为外群），以及关于不同基因序列如何演化的各种假设。
“这些人都是好人，他们真心实意地想要找到一个好的答案，但是这个谜题真的很难解，”马里兰大学帕克分校的进化生物学家肖恩·卡罗尔说。
改变策略
为了彻底揭开动物进化的奥秘，许多科学家认为需要采用全新的方法。其中最有前景的方法之一是利用基因在不同染色体上的物理位置来推断进化关系，而不是像以往那样依赖基因序列。这些位置变化发生的频率远低于序列变化，而且更难逆转，因此可能会在生物体的基因组中留下不可磨灭的痕迹。两只栉水母融合在一起，然后像一只栉水母一样行动。
在2023年发表的一篇论文<sup> 5</sup>中，现任职于加州帕洛阿尔托斯坦福大学的进化遗传学家达林·舒尔茨（Darrin Schultz）及其同事研究了栉水母、海绵和其他生物染色体上的基因排列，并发现了一些模式，这些模式有力地支持了栉水母谱系是其他动物的姐妹群。例如，栉水母与许多单细胞动物近亲共享着染色体尺度的排列方式。更重要的是，这些排列方式在海绵、水母和两侧对称动物中并不存在。
金表示，她于 11 月与人合著的《科学》论文标志着她正式加入这场辩论，该论文旨在为解决这个问题提出另一种方法——但撤回论文的必要性让她感到震惊。
她意识到，看似微小的数据分析决策都可能影响结论，因此她和她的合作者、同样来自加州大学伯克利分校的进化生物学家雅各布·斯蒂恩维克（Jacob Steenwyk）采取了一种“包罗万象”的方法。他们尽可能多地分析了新的和已有的数据集，以识别最有可能对海绵或栉水母谱系是否是其他类群的姐妹群给出一致答案的基因集。
他们的研究支持海绵姐妹的说法，但也指出这场争论远未结束。双方科学家都称赞其冷静客观的论调。“这很棒，”邓恩说。但对他而言，这项分析存在一些问题，于是邓恩开始与金和斯滕威克通信，以便更好地理解并复现他们的分析。这种海绵状化石可能是地球上已知最早的动物。
邓恩和他的几位同事发现了技术错误，并在12月底提交给《科学》杂志的一封信中详细说明了这些错误。他表示，修正后的数据有力地支持了栉水母是第一个动物谱系的观点。“我们肯定犯了个错误，”金说道。他和斯滕维克在1月9日发表于《科学》杂志的一封信中表示，他们打算撤回这项研究。《科学》杂志表示，他们将很快发表正式的撤稿声明。
金原本希望促成对立阵营之间的休战。虽然她现在可能不再继续寻找第一个动物谱系——一旦她与实验室博士后斯蒂恩维克的合作完成——但她仍然希望“栉水母阵营”和“海绵阵营”的研究人员能够携手合作，就最佳研究方法达成共识，并开始共同撰写论文。金表示，她希望当初能以预印本的形式发表这项研究，这样就能更早地发现错误。但她担心预印本会招致不公平的批评，因为这场争论根深蒂固。
邓恩认为这场争论被夸大了：“这个问题被渲染得比实际情况复杂得多。” 对舒尔茨2023年研究的回应表明，双方距离缓和还很远。去年12月发表的一篇文章（作者为法国国家科学研究中心（位于滨海自由城）的进化生物学家理查德·科普利）质疑了2023年研究中发现的共享染色体排列的统计显著性，以及其关于栉水母谱系首先分化的结论的可靠性。大数据再次引发关于动物起源的争论
舒尔茨坚持这项研究及其方法。但他表示，要平息这场争论可能需要数十年时间。“对于这些真正棘手的问题，科学的发展是一个缓慢的过程。”
短期内，更多的数据或许会有所帮助。罗卡斯表示，以往的研究过于依赖复杂的模型和理论，而忽略了新数据。栉水母和海绵的基因组测序数量极少。今年1月初，邓恩前往南大西洋的圣赫勒拿岛——世界上最偏远的岛屿之一——采集包括栉水母在内的无脊椎动物样本。
与此同时，寻找第一个动物谱系的探索也带来了关于栉水母和海绵的诸多新发现。例如，邓恩指出，这场争论引发的研究表明，栉水母的神经系统缺乏被称为突触的神经连接，这与其他动物的神经系统截然不同<sup> 7</sup>。“我们正在了解这些动物的方方面面，”他说道，“人们把这场争论描述成一场僵持不下的乒乓球比赛，但这与事实相去甚远。”
近二十年来，科学家们一直在争论海绵和栉水母哪个才是最早的动物谱系。现在，一些人呼吁采取更加包容的态度。
哪些动物最早出现？一个多世纪以来，大多数证据表明，海绵——一种缺乏肌肉、神经元和其他特殊组织的、无法移动的滤食性动物——是最早出现的动物谱系。然而，2008年的一项基因组研究指出，还有一种令人费解的竞争对手¹：栉水母，一种拥有神经、肌肉和其他复杂结构的、令人眼花缭乱的半透明捕食者。远古海胶质使生命之树摇晃
那项研究引发了一场持续近20年的激烈辩论，引发了关于动物复杂性如何演化的激烈争论。但一些研究人员表示，经过数十项研究——其中一些研究分析并反复分析了相同的数据，却得出了不同的结论——这场辩论已经根深蒂固。
“原本人们可以出于好奇心和兴趣共同探索真相，这本应是一件好事，但现在却变成了一场战斗，”加州大学伯克利分校的进化生物学家妮可·金说道。她去年 11 月与人合著了一篇论文，谨慎地站在了“海绵队” 2一边。
她后来要求撤回论文，因为论文发表后发现了一些缺陷，并且正在重新考虑未来是否继续参与相关讨论。包括金在内的科学家们认为，需要采取不同的方法：让双方的研究人员共同合作，共同解答这个问题。
他们说，新的想法和态度将促进进步。“我们必须跳出固有思维模式，”佛罗里达大学盖恩斯维尔分校的神经科学家列昂尼德·莫罗兹说道，他的研究支持栉水母是动物家族树根部的谱系³。
第一批动物出现
大约6亿至8亿年前，出现了截然不同的生物。与以往所有生命都由单个细胞构成不同，这些生物由多个相互作用的细胞组成。多细胞性如此成功，以至于引发了生物体形态的爆炸式增长，并催生了感知和应对环境的新方式。
在进化史上，转瞬之间——或许在数千万年内——出现了五大类动物。除了现代海绵和栉水母的祖先之外，还有扁盘动物（现在以类似水滴状的海洋无脊椎动物为代表）；刺胞动物（现代成员包括水母和海葵）；以及两侧对称动物，它们在早期发育阶段表现出镜像对称的身体结构，最终演化出无脊椎动物（包括海星、蜗牛和蜘蛛）和脊椎动物（包括人类）（参见“生命之树——现在有两种选择”）。
最早动物的化石证据稀少且难以解读——这里一个多孔的空腔，那里一根分叉的管状物。确定最早的动物谱系，并了解其现代后代，是深入了解这些早期生物的另一种途径。“了解这一点可以告诉我们一些关于早期动物可能长什么样的信息，但并非全部，”伦敦大学学院的进化生物学家马克斯·特尔福德说道。进化生物学家有时将这种最早的动物称为其他动物类群的“姐妹群”，因为它与所有这些动物都拥有共同的祖先。
一个多世纪以来，大多数科学家都将海绵的谱系置于动物进化树的基部，这主要是因为现代海绵缺乏许多其他动物的特征，包括肌肉、神经和肠道等特化组织，而这些组织被认为是后来才进化出来的。“如果海绵的进化树是正确的，一切都会迎刃而解，”特尔福德说道。但当科学家们利用快速基因组测序来验证这一看似已成定论的图景时，它却土崩瓦解了。
进化生物学的史诗之战
现任职于康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的进化生物学家凯西·邓恩从未想过会引发一场持续数十年的辩论。但21世纪初更快更便宜的DNA测序技术的出现，激励着邓恩和他的同事们利用基因组数据构建动物生命之树——这是最早的此类尝试之一。
他们分析了来自77种生物的数千个基因序列，涵盖了从海绵到海蜘蛛，从鸡到珊瑚等各种生物。邓恩表示，这项研究首次纳入了栉水母的基因组数据，但“在开始这项研究之前，我们根本没想到会得出海绵是其他动物的姐妹群之外的结论”。他们2008年得出的结论——栉水母而非海绵才是第一个动物类群¹——犹如一枚重磅炸弹。
邓恩说，这一发现引发了两种截然不同的反应。一种是开放的好奇心。“也许动物学教科书前几章里那些所谓的常识并不正确，”他说。“另一种反应则是，很多人会说，‘嘿，海绵一直都是人类的姐妹，而且永远都会是。’”
随后又发表了数十篇论文，其中一些使用了新的数据集，采用了不同的分析方法，或者两者兼而有之。一些论文进一步支持栉水母是动物进化树根部的观点，另一些论文则重新确立了海绵是所有其他动物的姐妹群（参见“论文的拉锯战”）。期刊发表了论文、观点和其他专家分析，而机构新闻稿和媒体报道有时将每一项进展都描绘成最终定论。“这就陷入了一种你来我往的争论，双方试图反驳对方，然后又在随后的每一次声明中宣称这就是答案，”金说道。
与海绵姐妹假说（该假说与现代海绵看似简单的结构完美契合）不同，将栉水母置于动物进化树的根部会引发新的问题。其中之一是，神经、肌肉和肠道等复杂组织为何存在于最早的动物中，却在某些后来的谱系成员中缺失？一种可能性是，这些组织并非只进化了一次，而是在多个谱系中独立演化而来。另一种可能性是，这些特征存在于最早的动物中，但在包括海绵在内的后来谱系中丢失了。一些生物学家认为，扁盘动物谱系也发生了类似的丢失，其现代成员同样缺乏神经系统和肌肉。姐妹间的争执
范德比尔特大学（位于田纳西州纳什维尔）的进化遗传学家安东尼斯·罗卡斯观察到，这两个阵营往往按学科划分。海绵姐妹理论的支持者大多拥有动物学和进化发育生物学背景。对这些科学家而言，复杂性状的逐步积累和精细化极具说服力。
与此同时，那些主张存在栉水母姐妹物种的人通常接受过基因组学方面的训练，他们更容易接受复杂性可以独立演化，并且会反复获得和丢失的观点。罗卡斯也把自己归入这一群体。“我不会因为自己见识够久就断言这就是答案，”他说。
回首往事的挣扎
罗卡斯说，利用现代基因组序列拼凑出数亿年前动物的起源所面临的挑战，与天体物理学家从夜空中辨别宇宙早期历史所面临的挑战类似。“信号很弱，传播距离很远，而且有很多因素会削弱信号。”
为了确定栉水母和海绵哪个谱系才是动物进化树的根源，科学家们正在寻找在特定时间窗口内出现的少量基因变异的痕迹：即在第一个动物谱系分化之后、下一个谱系分支出现之前。正是这些变异将第一个谱系与后续分支区分开来，之后每个分支才开始走上各自的进化道路。
但要找到这种基因信号并非易事。研究人员表示，这个窗口期可能持续不到五百万年，甚至比人类和黑猩猩（Pan troglodytes）拥有共同祖先的时间还要短，这意味着没有足够的时间积累大量的基因变化。而且，这种信号的痕迹也很快消失：大约六亿年前，在动物谱系开始独立演化之后，这些早期的基因变异很快就会在特定谱系中出现的新变化中消失或被掩盖。
在寻找如此微弱的信号时，看似微小的决定可能会对结论产生重大影响。例如，在2021年的一项分析<sup> 4 </sup>中，Rokas及其同事发现，一项研究最终得出海绵姐妹群还是栉水母姐妹群的结论，取决于分析中包含哪些非动物类群（称为外群），以及关于不同基因序列如何演化的各种假设。
“这些人都是好人，他们真心实意地想要找到一个好的答案，但是这个谜题真的很难解，”马里兰大学帕克分校的进化生物学家肖恩·卡罗尔说。
改变策略
为了彻底揭开动物进化的奥秘，许多科学家认为需要采用全新的方法。其中最有前景的方法之一是利用基因在不同染色体上的物理位置来推断进化关系，而不是像以往那样依赖基因序列。这些位置变化发生的频率远低于序列变化，而且更难逆转，因此可能会在生物体的基因组中留下不可磨灭的痕迹。两只栉水母融合在一起，然后像一只栉水母一样行动。
在2023年发表的一篇论文<sup> 5</sup>中，现任职于加州帕洛阿尔托斯坦福大学的进化遗传学家达林·舒尔茨（Darrin Schultz）及其同事研究了栉水母、海绵和其他生物染色体上的基因排列，并发现了一些模式，这些模式有力地支持了栉水母谱系是其他动物的姐妹群。例如，栉水母与许多单细胞动物近亲共享着染色体尺度的排列方式。更重要的是，这些排列方式在海绵、水母和两侧对称动物中并不存在。
金表示，她于 11 月与人合著的《科学》论文标志着她正式加入这场辩论，该论文旨在为解决这个问题提出另一种方法——但撤回论文的必要性让她感到震惊。
她意识到，看似微小的数据分析决策都可能影响结论，因此她和她的合作者、同样来自加州大学伯克利分校的进化生物学家雅各布·斯蒂恩维克（Jacob Steenwyk）采取了一种“包罗万象”的方法。他们尽可能多地分析了新的和已有的数据集，以识别最有可能对海绵或栉水母谱系是否是其他类群的姐妹群给出一致答案的基因集。
他们的研究支持海绵姐妹的说法，但也指出这场争论远未结束。双方科学家都称赞其冷静客观的论调。“这很棒，”邓恩说。但对他而言，这项分析存在一些问题，于是邓恩开始与金和斯滕威克通信，以便更好地理解并复现他们的分析。这种海绵状化石可能是地球上已知最早的动物。
邓恩和他的几位同事发现了技术错误，并在12月底提交给《科学》杂志的一封信中详细说明了这些错误。他表示，修正后的数据有力地支持了栉水母是第一个动物谱系的观点。“我们肯定犯了个错误，”金说道。他和斯滕维克在1月9日发表于《科学》杂志的一封信中表示，他们打算撤回这项研究。《科学》杂志表示，他们将很快发表正式的撤稿声明。
金原本希望促成对立阵营之间的休战。虽然她现在可能不再继续寻找第一个动物谱系——一旦她与实验室博士后斯蒂恩维克的合作完成——但她仍然希望“栉水母阵营”和“海绵阵营”的研究人员能够携手合作，就最佳研究方法达成共识，并开始共同撰写论文。金表示，她希望当初能以预印本的形式发表这项研究，这样就能更早地发现错误。但她担心预印本会招致不公平的批评，因为这场争论根深蒂固。
邓恩认为这场争论被夸大了：“这个问题被渲染得比实际情况复杂得多。” 对舒尔茨2023年研究的回应表明，双方距离缓和还很远。去年12月发表的一篇文章（作者为法国国家科学研究中心（位于滨海自由城）的进化生物学家理查德·科普利）质疑了2023年研究中发现的共享染色体排列的统计显著性，以及其关于栉水母谱系首先分化的结论的可靠性。大数据再次引发关于动物起源的争论
舒尔茨坚持这项研究及其方法。但他表示，要平息这场争论可能需要数十年时间。“对于这些真正棘手的问题，科学的发展是一个缓慢的过程。”
短期内，更多的数据或许会有所帮助。罗卡斯表示，以往的研究过于依赖复杂的模型和理论，而忽略了新数据。栉水母和海绵的基因组测序数量极少。今年1月初，邓恩前往南大西洋的圣赫勒拿岛——世界上最偏远的岛屿之一——采集包括栉水母在内的无脊椎动物样本。
与此同时，寻找第一个动物谱系的探索也带来了关于栉水母和海绵的诸多新发现。例如，邓恩指出，这场争论引发的研究表明，栉水母的神经系统缺乏被称为突触的神经连接，这与其他动物的神经系统截然不同<sup> 7</sup>。“我们正在了解这些动物的方方面面，”他说道，“人们把这场争论描述成一场僵持不下的乒乓球比赛，但这与事实相去甚远。”
