肠道里的古老盟友：从一口酸奶说起
当一个人喝下一瓶酸奶或者享用一顿晚餐时，肠道里数以万亿计的微小菌群正在默默工作，协助身体分解食物并合成必需的维生素。这种动物与微生物紧密相依的生存方式，在今天的自然界中早已司空见惯。但在很长一段时间里，人们习惯将动物视作独立的演化主体，认为早期生命完全依靠自身器官的演化来适应环境变化。
生物学家一直好奇，动物究竟是从什么时候开始把生命的一部分代谢重任托付给微生物的。2026 年 8 月，中国南京大学地球科学与工程学院王振飞团队在学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一项研究成果。研究人员在距今 5.5 亿年前的岩石样品中，找到了迄今已知最古老的动物与细菌合作的化学痕迹。
细如吸管的石化微痕：海底管状生物 Conotubus
这项研究锁定的主角，是生活在埃迪卡拉纪（Ediacaran period，距今约 6.35 亿至 5.39 亿年的地质时代，也是复杂多细胞动物首次大范围出现的时期）海洋中的一种小型动物——Conotubus（Conotubus spp.，一种生活在 5 亿多年前海底的小型圆锥管状动物）。它的化石管径粗细只有几毫米，与日常使用的细塑料吸管相仿。在野外地层剖面上，这些化石看起来不过是沉淀在灰色泥岩里一道道不起眼的微小痕迹。
这些微小生物生活的年代距离今天超过 5.5 亿年——那时的地球陆地上没有任何植物或动物，辽阔的海洋里才刚刚萌发第一批多细胞生命，比第一头恐龙出现还要早 3 亿多年。长期以来，科学界虽然推测早期生命可能存在某种共生关系（symbiosis，两种不同生物长期生活在一起、互相依赖或互利共赢的合作方式），但此前在寒武纪之前的古老地层中，一直缺乏直接的化石证据。Conotubus 化石的发现，为破解这一谜题提供了宝贵的实体材料。
图：嵌在灰色岩石中的 Conotubus 管状化石近景。来源：Li & Schiffbauer / Nature
元素残留的蛛丝马迹：多同位素体系如何破案
要在一块经历了 5 亿多年地质变迁的坚硬石块中探寻细菌活动的蛛丝马迹，仅仅依靠普通显微镜观察化石的外观形态是无法给出结论的。南京大学研究团队采用了多同位素体系（multiple isotope systems，通过检测碳、硫等多种化学元素的不同原子量形式来追踪古生物饮食和代谢特征的方法）分析技术。研究人员针对化石管壁及其周边微区，进行了高精度的地球化学元素逐层扫描与比对。
分析结果表明，化石管壁内部保留了黄铁矿化过程中形成的特殊化学信号。管壁区域的碳与硫同位素数值展现出极其显著的异常偏离，这种独特的同位素特征无法归因于普通海水环境中的无机物理沉淀。 研究团队对比了多组不同剖面的化石样本，证实这种化学异常普遍存在于 Conotubus 管壁周围，排除了后期地质作用侵入污染的可能。
图：Conotubus 与硫氧化细菌共生的生态复原图。来源：Jiahao Li / 南京大学地球科学与工程学院
把生命的一部分交给细菌：早期动物的生存策略
这些偏离常态的同位素数据，精准地指向了一种特殊的生命生存模式：化能共生（chemosymbiosis，某种生物依靠体内或体表附着的化学反应细菌来获取养分的共生方式）。在远古海底缺乏充足游离氧的环境下，硫氧化细菌（sulfur-oxidizing bacteria，能依靠把硫化物氧化释放的能量将无机物合成有机养分的微小细菌）大量聚集在 Conotubus 的管壁上。细菌通过吸收泥沙中散发的硫化合物进行化学代谢并释放能量，同时将合成的有机营养物质源源不断地输送给宿主。
Conotubus 自身的身体构造非常简单，并没有发育出足以应对复杂猎食的消化系统。依靠与硫氧化细菌构成的营养同盟，这种管状生物不需要消耗大量能量去四处搜寻食物，便能在资源匮乏的海底泥沙界面扎根存活。这种合作方式降低了早期多细胞动物生存所需的生理门槛，使其在原始海洋的严酷竞争中赢得了宝贵的生存空间。
复杂生命并非单打独斗：5 亿年前的合作史
过去学术界主流观点认为，动物与微生物形成高度分工的共生伙伴关系，是在寒武纪生命大爆发之后随着生物多样性激增才演化出来的结果。国际学术期刊《自然》（Nature）在针对该研究的亮点报道（Research Highlight）中评价指出，南京大学团队的这项发现提供了迄今已知最早的动物-微生物共生实体证据。这一成果将跨物种合作的历史向前推进了数千万年，刷新了人们对早早期生命演化关系的认识。
动物与微生物的共生关系确立于埃迪卡拉纪，这表明复杂生命的起源与演化始终依赖跨物种的营养同盟。 早期动物并没有独自面对原始海洋的复杂环境，而是从演化开端就选择了与微观世界的细菌并肩作战。那些沉睡在岩层深处的管状化石清晰地记录着：早在 5 亿多年前，生命就已经掌握了合作共赢的生存智慧。
参考链接：
- Nature Research Highlight 报道
- 南京大学地球科学与工程学院新闻报道
- PNAS 论文原文 e2526201123
