说海绵是海洋里的“老住户”,并且它的进化历程藏着地球的故事,主要是因为以下几个关键原因:
极其古老的存在:
- 化石证据: 最古老的海绵化石可以追溯到大约6亿年前的埃迪卡拉纪末期,甚至可能更早(有争议的化石证据指向7亿年前)。这远早于著名的“寒武纪大爆发”(约5.41亿年前),那时绝大多数现代动物门类才突然出现。
- 分子钟证据: 通过比较不同生物基因序列差异来估算分化时间的“分子钟”研究也表明,海绵的起源非常古老,是现存动物中最基础的分支之一(属于冠群动物的最基部)。
- “活化石”特性: 现代海绵的基本身体结构(多孔、滤食、无真正的组织器官)与数亿年前的化石海绵惊人地相似,它们是名副其实的“活化石”,见证了地球生命的漫长变迁。
基础而成功的生存策略:
- 简单即强大: 海绵没有复杂的神经系统、肌肉组织或真正的器官。它们依靠水流通过身体上无数的小孔(故名“多孔动物”),由特殊的领细胞捕捉水中的微小有机颗粒(如细菌、碎屑)为食。这种极其简单的滤食性生活方式非常高效且适应性强。
- 强大的适应性与韧性: 这种简单结构使海绵能够:
- 在各种海洋环境中生存(从浅海到数千米的深海,从热带到极地)。
- 耐受较宽的环境变化(如温度、盐度、含氧量的波动)。
- 具有惊人的再生能力(即使被撕成碎片,许多种类也能重新长成完整的个体)。
- 有些种类甚至能在恶劣条件下(如缺氧)进入休眠状态,等待环境好转。
- 成功的关键: 正是这种简单、高效、适应性强的生活方式,让海绵在数亿年的地球环境剧变中(如大灭绝事件)得以幸存并繁衍至今,成为海洋生态系统中不可或缺的组成部分。
藏着地球的故事: 海绵的进化历程和存在本身,为科学家提供了研究地球早期环境和生命演化的重要窗口:
- 早期生命与环境的关键证据:
- 生物标志物: 科学家在非常古老的岩石(远早于明确的海绵化石出现)中发现了被认为只能由海绵或与其密切相关的生物合成的复杂有机分子,即24-异丙基胆甾烷。这些分子痕迹在澳大利亚等地约6.5亿年前的岩石中被发现,是目前最有力的证据,表明多细胞动物的祖先(很可能就是原始海绵)在寒武纪大爆发之前很久就已经存在并演化。这改写了我们对早期复杂生命出现时间的认识。
- 古氧合作用研究: 海绵作为高效的滤食者,大量消耗海水中的有机颗粒和细菌。有理论认为,早期海绵的繁盛可能通过减少海水中的有机质和细菌负荷,间接促进了光合藻类的繁盛和全球氧气水平的上升,对地球大气的氧化进程产生了深远影响。
- 早期海洋生态系统构建者:
- 提供栖息地: 海绵礁是重要的海底栖息地,为无数小型海洋生物(如虾、蟹、小鱼)提供庇护所和食物来源。这种生态角色在远古海洋中就已存在。
- 营养循环: 海绵通过滤食大量细菌和有机碎屑,促进了海洋中的营养循环(尤其是碳和氮的循环)。
- 共生关系先驱: 许多海绵体内共生着大量微生物(细菌、古菌、藻类),这种复杂的共生关系可能非常古老,是研究早期生命间相互作用(互惠共生)的模型。
- 理解动物演化树的基础: 作为现存动物中最基础的分支(后生动物基干类群),研究海绵的基因组、发育生物学和生理学,对于理解多细胞动物如何从单细胞祖先进化而来,以及动物身体蓝图的最初构建至关重要。它们是解开动物起源之谜的关键钥匙。
总结来说:
海绵被称为海洋里的“老住户”,是因为它们起源极其古老(至少6亿年),是地球上最早出现的多细胞动物之一,并且凭借其简单、高效、适应性强的滤食生活方式,成功穿越了数亿年的地球环境剧变,一直存活至今。
它们的进化历程之所以“藏着地球的故事”,是因为:
- 它们的存在(尤其是独特的生物标志物分子)是揭示前寒武纪晚期复杂生命起源和早期演化的最直接证据之一。
- 它们可能是推动地球早期氧气含量上升的重要生态力量。
- 它们是构建早期海洋生态系统的基础成员,扮演着重要的栖息地提供者和营养循环者角色。
- 它们是理解多细胞动物起源和早期演化的关键模型生物。
因此,研究海绵,就是在阅读一本记录着地球生命早期演化、环境变迁和生态系统构建的珍贵“史书”。