A new geochemical analysis of ancient rocks reopens an old question: who were the first animal inhabitants of Earth? The latest interpretations of molecular traces suggest that the ancestors of modern sponges—specifically demosponges—belonged to exceptionally early branches of the animal tree. At the heart of the story are "chemical fossils" in the form of steranes, durable remnants of sterols (such as cholesterol), which have been preserved in sediments hundreds of millions of years old.

Why sponges are an important candidate for the "first animal"

Sponges (Porifera) are among the simplest multicellular animals. They lack a nervous or digestive system in the form we know from most animals, and their biology is dedicated to filtering seawater through a network of canals and chambers. Precisely because of this simplicity, they have long been considered a potentially earliest branch of the animal kingdom. Demosponges, as the most numerous group today, appear in an incredible morphological and ecological diversity—from tiny, soft forms that encrust rocks to larger, vividly colored colonies. Their ancient relatives, although they did not leave us an abundance of classic fossils, very likely shared the same key traits: a soft body, a marine lifestyle, and a reliance on specific sterol-rich membranes.

Chemical fossils as a window into the Ediacaran Period

The Ediacaran (approximately 635–541 million years ago) was the period just before the Cambrian "explosion" of life. During this era, we find few hard skeletal remains in the rocks, but we do occasionally encounter molecular traces that have survived geological pressure, temperature, and time. This is where steranes come in—stable, saturated variants of sterols. Since sterols are fundamental building blocks of eukaryote membranes, and bacteria mostly use different lipids, the presence of steranes in old sediments is a signal that a eukaryotic world, including early animals, was already flourishing in the seas at that time.

What geochemists are looking for exactly: C30 and C31 signals

Sterols differ in the number of carbon atoms and in the structural "additions" on their side chain. In humans, for example, cholesterol is a C27 sterol, while plant sterols are most commonly C29. What intrigued researchers about fifteen years ago, and again today, is the frequent occurrence of very rare C30 steranes in Ediacaran rocks. These C30 steranes were interpreted as products of 24-isopropylcholesterol, an unusual sterol that, in today's oceans, is synthesized in significant quantities only by some demosponges. In more recent works, attention has also been focused on even rarer C31 derivatives, whose biological precursors have also been recorded in certain demosponge species. The combined occurrence of C30 and C31 steranes in the same stratigraphic sequences increases the likelihood that the source of the signals was animal, rather than abiotic or exclusively algal.

From Oman to Siberia: where molecular traces are sought

To confirm the continuity and source of the sterane signals, geochemical teams acquire samples from various geological provinces and lithological facies. Drill cores and outcrops from Oman's Huqf Supergroup, basins in western India, or Siberian platform sequences are often analyzed. Such a spatial "mosaic" allows for checking whether the occurrence of C30/C31 steranes is a local anomaly or a broader, repeatable pattern characteristic of a specific period and environment. When the signal is detected in multiple distant areas and across different rock types, the reliability of the paleobiological interpretation increases.

How to "read" a chemical fossil

The analytical procedure usually begins with the isolation of organic fractions from the sedimentary rock. Solvents and fractionation are used to separate the saturated molecules, followed by the application of gas chromatography combined with mass spectrometry. This identifies specific sterane isomers and homologs in the complex mixture. Special attention is paid to stereochemistry (e.g., configurations at C-20 or C-14), as the ratio of stereochemical pairs sometimes carries information about the source and degree of thermal maturity. Additional verification includes comparison with reference standards—either commercially available or synthesized in the laboratory—to confirm the structure and avoid confusion with closely related but biologically different molecules.

What living sponges tell us

To rule out the possibility that ancient C30 and C31 steranes come from a wide range of modern or extinct organisms, researchers also analyze the tissues of present-day demosponges. It has been shown that some species do indeed produce unusual sterols with an increased number of carbon atoms (C30 and even C31), including structural motifs that, after diagenetic changes, lead to the very same steranes found in old sediments. If we combine this with geological findings, we get a strong indication of evolutionary continuity: modern demosponges have retained the biochemical legacy of their ancient ancestors.

Three lines of evidence: rocks, sponges, and the laboratory

The thesis of demosponges as possible earliest animals is not based on a single observation, but on a triple verification. The first line is the "chemical fossils" themselves in Precambrian rocks (with an emphasis on the Ediacaran), where C30 steranes are consistently found, and not infrequently C31 equivalents as well. The second line comes from the biology of living sponges, where sterols with the same number of carbon atoms and specific side chains have been documented. The third line is organic synthesis and experimental diagenetic transformation: when chemically synthesized precursors subjected to heat and pressure yield the exact sterane patterns detected in the rocks, the statistical probability of a chance coincidence drops sharply.

But science does not advance without debate

Of course, the hypothesis of demosponges as the main source of C30 steranes has also prompted alternatives. Some studies, for example, have pointed out that traces of similar compounds can be found in some algae or that microbial symbionts could play a larger role in the methylation of the sterol side chain. It has also been suggested that certain biosynthetic and diagenetic pathways might be more complex than initially assumed. This is precisely why recent works combine geochemistry, genomics, and biochemistry: the genes for methyltransferase enzymes in sponges and their symbionts are being examined, it is being tested whether bacterial enzymes can replicate the "sponge" signatures, and the results are then compared with the geological record across time and space.

Why the distinction between C30 and C31 is important

C31 sterols and their diagenetic products (C31 steranes) have so far been less frequently documented in nature than their C30 analogs, but their recognition in modern demosponges and in the fossil record is valuable for at least two reasons. First, the additional "signature" reduces the risk of misattribution that can occur if we rely on a single biomarker. Second, the C30:C31 ratio, in combination with other markers (e.g., the proportion of C29 steranes characteristic of green algae), can tell us something about the paleoenvironment: whether it was dominated by coastal, shallow-sea conditions, stronger algal production, or niches where sponges could thrive without competition.

What the Ediacaran tells us about the origin of complex life

The Ediacaran biota is known for its soft-bodied, often flat organisms whose relationships with modern groups are not always clear. In this world of soft bodies, the absence of hard skeletons makes it difficult for us to interpret evolution solely based on classic fossils. That is why molecular traces like steranes are particularly important: they fill in the gaps and provide an unprecedented insight into when the first animals truly appeared. If demosponges indeed left a C30/C31 signature before the "big bang" of Cambrian diversity, then their appearance would precede many later flourishing groups—which completely changes the arrangement on the "timeline" of early animal evolution.

Methodological rigor: how false leads are avoided

In the meantime, the geochemical community has tightened its protocols to avoid contamination and misinterpretation. Laboratories work with "blank" control samples, use isotopic and stereochemical analyses, and sample series come from multiple independent sources. Of particular importance is the consistency of the signal in stratigraphic sequences of the same area and its correlation with other paleobiological indicators. Only when a sufficient number of puzzle pieces are assembled—from geology and sedimentology to biochemistry and genetic data—does the hypothesis move from suggestive to convincing.

What modern enzymes tell us

A key breakthrough was the work on enzymes that "methylate" the sterol side chain. The identified genes and enzymes in demosponges, as well as in their symbionts, have been experimentally verified in vitro. This confirmed that natural biochemical pathways can indeed produce the unusual sponge sterols, which then, over time and under geological conditions, transform into the recorded C30 and C31 steranes. If the same functionality can be consistently linked to demosponges, and alternative sources are limited to traces without geological robustness, the hypothesis of sponges as the first animals gains additional weight.

The global picture: from individual sites to a planetary story

When the same or similar biomarkers emerge in the rocks of Oman, India, Siberia, and other regions, and their profiles match the expected diagenetic transformation and paleoenvironmental variations, we get a global mosaic of the early biosphere. In some sequences, the signal appears in higher concentrations, elsewhere it is more discreet, but what is repeated is the presence of sponges as silent but persistent protagonists of the pre-Cambrian seas.

What's next: the search for a finer time needle

To date, based on the analyzed samples, it can be said with certainty that the sedimentary records with C30 and (in certain cases) C31 steranes are located within the vast window of the Ediacaran. But the exact moment of the appearance of the earliest animals is still being calibrated. The next step is a systematic, global search for additional sequences—including less explored ones—to "sharpen" the time scale: did demosponges establish themselves in the mid-Ediacaran or only in its final phase, just before the Cambrian?

For readers: a short glossary

• Sterols/Steranes: sterols are membrane lipids of eukaryotes; in the geological record, we find their stable, saturated derivatives—steranes—as molecular fossils.


• C30/C31: a designation for the number of carbon atoms in sterols/steranes; they are more unusual than the common C27–C29 and are therefore used as a "signature" of certain biological sources.


• Demosponges: the largest group of sponges, very diverse, with proven abilities to synthesize unusual sterols.


• Ediacaran: the period between about 635 and 541 million years ago, immediately before the sudden increase in the complexity of life in the Cambrian.

Is this the end of the debate?

No; and it shouldn't be. Science progresses through verification, repetition, and re-examination. The fact that C30 steranes have been discovered in a wide range of Proterozoic and early Cambrian sediments is a strong argument in favor of demosponges, but every claim must be re-tested on new samples, with even stricter controls and increasingly sophisticated instruments. Parallels with modern demosponges, including the discoveries of rare C31 sterols in certain species, provide a consistent picture, but researchers are still actively mapping where this signal is unequivocal and where it could be confused with algal or microbial traces.

To whom the answer matters

The seemingly esoteric question of whether the first animal was a sponge is actually fundamental to understanding our own origins. If sponges were indeed the pioneers of the animal world, then key innovations—multicellularity, cell coordination, early forms of communication—are pushed deeper into the past than macrofossil collections alone have suggested. This, in turn, affects the ways we interpret the evolution of other animal groups, as well as environmental conditions: oxygen levels in the oceans, food webs, and the geochemical cycles of carbon and sulfur.

Looking ahead: what this means for future research

As new samples from different basins are accumulated and detection techniques advance, we can expect a finer "resolution" of the molecular record. Interdisciplinary syntheses are also in play: combining biomarkers with stable isotope signals, with traces of early bioturbation, with microfossils, and with analyses of ancient genomes. Although the story of C30 and C31 steranes is currently the most coherent narrative we have for the early trace of animals, it is still being supplemented. Every new sample, every new analysis can push the boundaries of understanding who and when first walked the path that leads to today's animal diversity.

For readers who want to delve deeper into the context, introductory concepts about the Ediacaran and sponges can be further explored through general encyclopedic overviews or educational websites. For example, an overview of the Ediacaran period is available here: Ediacaran Period – Britannica, and a concise description of demosponges here: Demosponges. Note: the links serve as an introduction to the topic and basic definitions of terms.

Eine neue geochemische Analyse alter Gesteine wirft eine alte Frage wieder auf: Wer waren eigentlich die ersten tierischen Bewohner der Erde? Die neuesten Interpretationen molekularer Spuren deuten darauf hin, dass die Vorfahren der heutigen Schwämme – insbesondere der Hornkieselschwämme (Demospongiae) – zu außergewöhnlich frühen Zweigen des tierischen Stammbaums gehörten. Im Mittelpunkt der Geschichte stehen „chemische Fossilien“ in Form von Steranen, langlebigen Überresten von Sterolen (zum Beispiel Cholesterin), die in jahrhundertealten Sedimenten erhalten geblieben sind.

Warum Schwämme ein wichtiger Kandidat für das „erste Tier“ sind

Schwämme (Porifera) gehören zu den einfachsten mehrzelligen Tieren. Sie besitzen kein Nerven- oder Verdauungssystem, wie wir es von den meisten Tieren kennen, und ihre Biologie ist darauf ausgerichtet, Meerwasser durch ein Netzwerk von Kanälen und Kammern zu filtern. Genau wegen dieser Einfachheit wurden sie lange Zeit als potenziell frühester Zweig des Tierreichs angesehen. Die Hornkieselschwämme, als die heute artenreichste Gruppe, zeigen eine unglaubliche morphologische und ökologische Vielfalt – von winzigen, weichen Formen, die Felsen überwachsen, bis hin zu größeren Kolonien in leuchtenden Farben. Ihre alten Verwandten, obwohl sie uns keine Fülle an klassischen Fossilien hinterlassen haben, teilten höchstwahrscheinlich dieselben Schlüsselmerkmale: einen weichen Körper, eine marine Lebensweise und die Abhängigkeit von spezifischen, sterolreichen Membranen.

Chemische Fossilien als Fenster in das Ediacarium

Das Ediacarium (vor etwa 635–541 Millionen Jahren) war die Periode unmittelbar vor der kambrischen „Explosion“ des Lebens. Während dieser Epoche finden wir in den Gesteinen nur wenige feste Skelettreste, aber wir stoßen gelegentlich auf molekulare Spuren, die geologischen Druck, Temperatur und Zeit überstanden haben. Hier kommen die Sterane ins Spiel – stabile, gesättigte Varianten von Sterolen. Da Sterole grundlegende Bausteine der eukaryotischen Membranen sind und Bakterien hauptsächlich andere Lipide verwenden, ist das Vorhandensein von Steranen in alten Sedimenten ein Signal dafür, dass zu dieser Zeit in den Meeren bereits eine blühende eukaryotische Welt, einschließlich früher Tiere, existierte.

Wonach Geochemiker genau suchen: C30- und C31-Signale

Sterole unterscheiden sich in der Anzahl der Kohlenstoffatome und in den strukturellen „Anhängen“ an ihrer Seitenkette. Beim Menschen ist beispielsweise Cholesterin ein C27-Sterol, während pflanzliche Sterole meist C29-Sterole sind. Was Forscher vor etwa fünfzehn Jahren und auch heute noch fasziniert, ist das häufige Vorkommen sehr seltener C30-Sterane in Gesteinen aus dem Ediacarium. Diese C30-Sterane wurden als Produkte von 24-Isopropylcholesterin interpretiert, einem ungewöhnlichen Sterol, das in den heutigen Ozeanen in nennenswerten Mengen nur von einem Teil der Hornkieselschwämme synthetisiert wird. In neueren Arbeiten wurde die Aufmerksamkeit zusätzlich auf noch seltenere C31-Derivate gelenkt, deren biologische Vorläufer ebenfalls in bestimmten Arten von Hornkieselschwämmen nachgewiesen wurden. Das kombinierte Auftreten von C30- und C31-Steranen in denselben stratigraphischen Abfolgen erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Quelle der Signale tierisch und nicht abiotisch oder ausschließlich algal war.

Von Oman bis Sibirien: Wo nach molekularen Spuren gesucht wird

Um die Kontinuität und den Ursprung der Steran-Signale zu bestätigen, beschaffen geochemische Teams Proben aus verschiedenen geologischen Provinzen und lithologischen Fazies. Oft werden Bohrkerne und Aufschlüsse aus der Huqf-Supergruppe im Oman, Becken in Westindien oder sibirische Plattformsequenzen analysiert. Ein solches räumliches „Mosaik“ ermöglicht die Überprüfung, ob das Vorkommen von C30/C31-Steranen eine lokale Anomalie oder ein weiter verbreitetes, wiederholbares Muster ist, das für einen bestimmten Zeitraum und eine bestimmte Umwelt charakteristisch ist. Wenn das Signal in mehreren weit entfernten Gebieten und in verschiedenen Gesteinsarten nachgewiesen wird, steigt die Zuverlässigkeit der paläobiologischen Interpretation.

Wie man ein chemisches Fossil „liest“

Das analytische Verfahren beginnt in der Regel mit der Isolierung organischer Fraktionen aus dem Sedimentgestein. Lösungsmittel und Fraktionierung werden verwendet, um die gesättigten Moleküle abzutrennen, und anschließend wird die Gaschromatographie in Kombination mit der Massenspektrometrie eingesetzt. Dadurch werden in der komplexen Mischung genau bestimmte Steran-Isomere und -Homologe identifiziert. Besondere Aufmerksamkeit wird der Stereochemie gewidmet (z. B. den Konfigurationen an C-20 oder C-14), da das Verhältnis stereochemischer Paare manchmal Informationen über die Herkunft und den Grad der thermischen Reife liefert. Eine zusätzliche Überprüfung umfasst den Vergleich mit Referenzstandards – entweder kommerziell erhältlichen oder im Labor synthetisierten –, um die Struktur zu bestätigen und Verwechslungen mit nahe verwandten, aber biologisch unterschiedlichen Molekülen zu vermeiden.

Was lebende Schwämme uns sagen

Um die Möglichkeit auszuschließen, dass die alten C30- und C31-Sterane von einer Vielzahl moderner oder ausgestorbener Organismen stammen, analysieren Forscher auch das Gewebe heutiger Hornkieselschwämme. Es hat sich gezeigt, dass einige Arten tatsächlich ungewöhnliche Sterole mit einer erhöhten Anzahl von Kohlenstoffatomen (C30 und sogar C31) produzieren, einschließlich struktureller Motive, die nach diagenetischen Veränderungen zu genau denselben Steranen führen, die in alten Sedimenten gefunden werden. Verbindet man dies mit geologischen Befunden, erhält man einen starken Hinweis auf evolutionäre Kontinuität: Moderne Hornkieselschwämme haben das biochemische Erbe ihrer uralten Vorfahren bewahrt.

Drei Beweislinien: Gesteine, Schwämme und das Labor

Die These, dass Hornkieselschwämme die möglicherweise frühesten Tiere waren, beruht nicht auf einer einzigen Beobachtung, sondern auf einer dreifachen Verifizierung. Die erste Linie sind die „chemischen Fossilien“ selbst in präkambrischen Gesteinen (mit Schwerpunkt auf dem Ediacarium), in denen konsistent C30-Sterane und nicht selten auch C31-Äquivalente gefunden werden. Die zweite Linie stammt aus der Biologie lebender Schwämme, wo Sterole mit der gleichen Anzahl an Kohlenstoffatomen und spezifischen Seitenketten dokumentiert wurden. Die dritte Linie ist die organische Synthese und die experimentelle diagenetische Umwandlung: Wenn chemisch synthetisierte Vorläufer, die Hitze und Druck ausgesetzt werden, genau jene Steran-Muster ergeben, die in den Gesteinen nachgewiesen wurden, sinkt die statistische Wahrscheinlichkeit eines zufälligen Zusammentreffens rapide.

Aber die Wissenschaft schreitet nicht ohne Debatte voran

Natürlich hat die Hypothese, dass Hornkieselschwämme die Hauptquelle für C30-Sterane sind, auch Alternativen hervorgerufen. Einige Studien haben beispielsweise darauf hingewiesen, dass Spuren ähnlicher Verbindungen in einigen Algen gefunden werden können oder dass mikrobielle Symbionten eine größere Rolle bei der Methylierung der Sterol-Seitenkette spielen könnten. Es wurde auch darauf hingewiesen, dass bestimmte Wege der Biosynthese und Diagenese komplexer sein könnten als ursprünglich angenommen. Genau aus diesem Grund kombinieren neuere Arbeiten Geochemie, Genomik und Biochemie: Es werden die Gene für die Enzyme Methyltransferase bei Schwämmen und ihren Symbionten untersucht, es wird geprüft, ob bakterielle Enzyme die „Schwamm“-Signaturen replizieren können, und die Ergebnisse werden dann mit dem geologischen Befund über Zeit und Raum verglichen.

Warum die Unterscheidung zwischen C30 und C31 wichtig ist

C31-Sterole und ihre diagenetischen Produkte (C31-Sterane) sind bisher in der Natur seltener dokumentiert als ihre C30-Analoga, aber ihre Erkennung in modernen Hornkieselschwämmen und in fossilen Aufzeichnungen ist aus mindestens zwei Gründen wertvoll. Erstens verringert die zusätzliche „Signatur“ die Gefahr einer falschen Zuordnung, die auftreten kann, wenn man sich auf einen einzigen Biomarker verlässt. Zweitens kann das C30:C31-Verhältnis in Kombination mit anderen Markern (z. B. dem Anteil an C29-Steranen, die für Grünalgen charakteristisch sind) etwas über die Paläoumwelt aussagen: ob es sich um küstennahe, von flachem Meer dominierte Bedingungen, eine stärkere Algenproduktion oder um Nischen handelte, in denen Schwämme ohne Konkurrenz gedeihen konnten.

Was das Ediacarium über die Entstehung komplexen Lebens aussagt

Die ediacarische Biota ist bekannt für weichkörperige, oft flache Organismen, deren Beziehung zu heutigen Gruppen nicht immer klar ist. In dieser Welt der Weichkörper erschwert das Fehlen harter Skelette die Interpretation der Evolution ausschließlich auf der Grundlage klassischer Fossilien. Deshalb sind molekulare Spuren wie Sterane besonders wichtig: Sie füllen die Lücken und geben einen ungeahnten Einblick, wann die ersten Tiere wirklich auftauchten. Wenn Hornkieselschwämme tatsächlich vor dem „Urknall“ der kambrischen Vielfalt eine C30/C31-Signatur hinterlassen haben, dann ginge ihr Erscheinen vielen später aufblühenden Gruppen voraus – was die Anordnung auf der „Zeitleiste“ der frühen tierischen Evolution vollständig verändert.

Methodische Strenge: Wie falsche Spuren vermieden werden

Inzwischen hat die geochemische Gemeinschaft die Protokolle verschärft, um Kontaminationen und Fehlinterpretationen zu vermeiden. Labore arbeiten mit „leeren“ Kontrollproben, es werden Isotopen- und stereochemische Analysen verwendet, und Probenserien stammen aus mehreren unabhängigen Quellen. Besonders wichtig ist die Konsistenz des Signals in stratigraphischen Abfolgen desselben Gebiets und seine Korrelation mit anderen paläobiologischen Indikatoren. Erst wenn genügend Puzzleteile gesammelt sind – von der Geologie und Sedimentologie bis hin zur Biochemie und genetischen Daten – wird die Hypothese von einer suggestiven zu einer überzeugenden.

Was uns moderne Enzyme sagen

Ein entscheidender Fortschritt war die Arbeit an Enzymen, die die Seitenkette von Sterolen „methylieren“. Die identifizierten Gene und Enzyme in Hornkieselschwämmen, aber auch bei ihren Symbionten, wurden experimentell in vitro überprüft. Damit wurde bestätigt, dass natürliche biochemische Wege tatsächlich die ungewöhnlichen Schwamm-Sterole produzieren können, die sich dann im Laufe der Zeit und unter geologischen Bedingungen in die nachgewiesenen C30- und C31-Sterane umwandeln. Gelingt es, dieselbe Funktionalität konsequent mit Hornkieselschwämmen in Verbindung zu bringen und alternative Quellen auf Spuren ohne geologische Robustheit zu beschränken, gewinnt die Hypothese von Schwämmen als den ersten Tieren an zusätzlichem Gewicht.

Das globale Bild: von einzelnen Fundorten zu einer planetaren Geschichte

Wenn dieselben oder ähnliche Biomarker in den Gesteinen von Oman, Indien, Sibirien und anderen Regionen auftauchen und ihre Profile mit der erwarteten diagenetischen Umwandlung und den paläoökologischen Variationen übereinstimmen, erhalten wir ein globales Mosaik der frühen Biosphäre. In einigen Sequenzen erscheint das Signal in höheren Konzentrationen, anderswo ist es diskreter, aber was sich wiederholt, ist die Präsenz von Schwämmen als stille, aber hartnäckige Protagonisten der präkambrischen Meere.

Was als Nächstes kommt: die Suche nach einer feineren Zeitnadel

Bisher lässt sich auf der Grundlage der analysierten Proben mit Sicherheit sagen, dass die sedimentären Aufzeichnungen mit C30- und (in bestimmten Fällen) C31-Steranen in das weite Fenster des Ediacariums fallen. Aber der genaue Zeitpunkt des Erscheinens der frühesten Tiere wird noch kalibriert. Der nächste Schritt ist eine systematische, globale Suche nach zusätzlichen Sequenzen – einschließlich weniger erforschter –, um die Zeitskala zu „schärfen“: Haben sich die Hornkieselschwämme bereits in der Mitte des Ediacariums etabliert oder erst in seiner Endphase, unmittelbar vor dem Kambrium?

Für die Leser: ein kurzes Glossar

• Sterole/Sterane: Sterole sind Membranlipide von Eukaryoten; in der geologischen Aufzeichnung finden wir ihre stabilen, gesättigten Derivate – Sterane – als molekulare Fossilien.


• C30/C31: Bezeichnung für die Anzahl der Kohlenstoffatome in Sterolen/Steranen; sie sind ungewöhnlicher als die üblichen C27–C29 und werden daher als „Signatur“ bestimmter biologischer Quellen verwendet.


• Hornkieselschwämme: die größte Gruppe von Schwämmen, sehr vielfältig, mit nachgewiesenen Fähigkeiten zur Synthese ungewöhnlicher Sterole.


• Ediacarium: die Periode zwischen etwa 635 und 541 Millionen Jahren, unmittelbar vor dem plötzlichen Anstieg der Lebenskomplexität im Kambrium.

Ist dies das Ende der Debatte?

Nein; und das sollte es auch nicht sein. Die Wissenschaft schreitet durch Überprüfung, Wiederholung und Hinterfragung voran. Die Tatsache, dass C30-Sterane in einer Vielzahl von proterozoischen und frühkambrischen Sedimenten entdeckt wurden, ist ein starkes Argument für Hornkieselschwämme, aber jede Behauptung muss an neuen Proben, mit noch strengeren Kontrollen und immer ausgefeilteren Instrumenten erneut getestet werden. Parallelen zu modernen Hornkieselschwämmen, einschließlich der Entdeckungen seltener C31-Sterole in bestimmten Arten, liefern ein konsistentes Bild, aber Forscher kartieren weiterhin aktiv, wo dieses Signal eindeutig ist und wo es mit algen- oder mikrobiellen Spuren verwechselt werden könnte.

Für wen die Antwort wichtig ist

Die scheinbar esoterische Frage, ob das erste Tier ein Schwamm war, ist eigentlich grundlegend für das Verständnis unserer eigenen Herkunft. Wenn Schwämme tatsächlich die Pioniere der Tierwelt waren, dann verschieben sich Schlüssel-Innovationen – Mehrzelligkeit, Zellkoordination, frühe Formen der Kommunikation – tiefer in die Vergangenheit, als es die Makrofossilien-Sammlungen allein vermuten ließen. Dies wiederum beeinflusst die Art und Weise, wie wir die Evolution anderer Tiergruppen interpretieren, aber auch die Umweltbedingungen: den Sauerstoffgehalt in den Ozeanen, die Nahrungsnetze und die geochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff und Schwefel.

Blick nach vorn: Was das für zukünftige Forschungen bedeutet

Mit der Anhäufung neuer Proben aus verschiedenen Becken und dem Fortschritt der Nachweistechniken können wir eine feinere „Auflösung“ der molekularen Aufzeichnung erwarten. Auch interdisziplinäre Synthesen spielen eine Rolle: die Verknüpfung von Biomarkern mit Signalen stabiler Isotope, mit Spuren früher Bioturbation, mit Mikrofossilien und mit Analysen alter Genome. Obwohl die Geschichte der C30- und C31-Sterane derzeit die kohärenteste Erzählung ist, die wir für die frühen Spuren von Tieren haben, wird sie weiterhin ergänzt. Jede neue Probe, jede neue Analyse kann die Grenzen des Verständnisses darüber verschieben, wer und wann als Erster den Weg betrat, der zur heutigen Tiervielfalt führt.

Für Leser, die tiefer in den Kontext eintauchen möchten, können einführende Begriffe zum Ediacarium und zu Schwämmen durch allgemeine enzyklopädische Darstellungen oder Bildungswebsites weiter erforscht werden. Zum Beispiel ist ein Überblick über die Ediacaran-Periode hier verfügbar: Ediacaran Period – Britannica, und eine zusammenfassende Beschreibung der Hornkieselschwämme hier: Demosponges. Hinweis: Die Links dienen als Einführung in das Thema und zur grundlegenden Definition der Begriffe.

Nowa analiza geochemiczna dawnych skał na nowo otwiera stare pytanie: kim właściwie byli pierwsi zwierzęcy mieszkańcy Ziemi? Najnowsze interpretacje śladów molekularnych wskazują, że przodkowie dzisiejszych gąbek — w szczególności gąbek pospolitych (demospongiae) — należeli do wyjątkowo wczesnych gałęzi drzewa rodowego zwierząt. W centrum tej historii znajdują się „chemiczne skamieniałości” w postaci steranów, trwałych pozostałości steroli (na przykład cholesterolu), które zachowały się w osadach sprzed setek milionów lat.

Dlaczego gąbki są ważnym kandydatem na „pierwsze zwierzę”

Gąbki (porifera) zaliczane są do najprostszych zwierząt wielokomórkowych. Nie posiadają układu nerwowego ani pokarmowego w formie, jaką znamy u większości zwierząt, a ich biologia podporządkowana jest filtrowaniu wody morskiej przez sieć kanalików i komór. Właśnie ze względu na tę prostotę od dawna uważano je za potencjalnie najwcześniejszą gałąź królestwa zwierząt. Gąbki pospolite, jako najliczniejsza dziś grupa, występują w niewiarygodnej różnorodności morfologicznej i ekologicznej — od drobnych, miękkich form porastających skały po większe kolonie o żywych barwach. Ich dawni krewni, chociaż nie pozostawili nam obfitości klasycznych skamieniałości, najprawdopodobniej dzielili te same kluczowe cechy: miękkie ciało, morski tryb życia i zależność od specyficznych błon bogatych w sterole.

Chemiczne skamieniałości jako okno na okres ediakarański

Ediakar (około 635–541 milionów lat temu) był okresem bezpośrednio poprzedzającym kambryjską „eksplozję” życia. W skałach z tej epoki znajdujemy niewiele twardych szczątków szkieletowych, ale za to od czasu do czasu natrafiamy na ślady molekularne, które przetrwały ciśnienie geologiczne, temperaturę i czas. Tu właśnie pojawiają się sterany — stabilne, nasycone warianty steroli. Ponieważ sterole są podstawowymi elementami budulcowymi błon eukariotów, a bakterie używają głównie innych lipidów, obecność steranów w starych osadach jest sygnałem, że w owym czasie w morzach kwitł już świat eukariotyczny, włączając w to wczesne zwierzęta.

Czego dokładnie szukają geochemicy: sygnały C30 i C31

Sterole różnią się liczbą atomów węgla i „dodatkami” strukturalnymi w łańcuchu bocznym. U człowieka na przykład cholesterol jest sterolem C27, podczas gdy sterole roślinne najczęściej mają C29. To, co zaintrygowało badaczy piętnaście lat temu, a także dzisiaj, to częste występowanie bardzo rzadkich steranów C30 w skałach z ediakaru. Te sterany C30 zinterpretowano jako produkty 24-izopropylocholesterolu, nietypowego sterolu, który w dzisiejszych oceanach w znaczących ilościach syntetyzuje tylko część gąbek pospolitych. W nowszych pracach uwagę zwrócono również na jeszcze rzadsze pochodne C31, których biologiczne prekursory również odnotowano u niektórych gatunków gąbek pospolitych. Połączone występowanie steranów C30 i C31 w tych samych sekwencjach stratygraficznych zwiększa prawdopodobieństwo, że źródło sygnałów było zwierzęce, a nie abiotyczne czy wyłącznie glonowe.

Od Omanu po Syberię: gdzie poszukuje się śladów molekularnych

Aby potwierdzić ciągłość i źródło sygnałów steranowych, zespoły geochemiczne pobierają próbki z różnych prowincji geologicznych i facji litologicznych. Często analizowane są rdzenie wiertnicze i odsłonięcia z supergrupy Huqf w Omanie, basenów w zachodnich Indiach czy sekwencji platformowych na Syberii. Taka przestrzenna „mozaika” pozwala sprawdzić, czy występowanie steranów C30/C31 jest lokalną anomalią, czy szerszym, powtarzalnym wzorcem właściwym dla określonego okresu i środowiska. Kiedy sygnał jest wykrywany na wielu odległych obszarach i w różnych typach skał, wzrasta wiarygodność interpretacji paleobiologicznej.

Jak „czyta się” chemiczną skamieniałość

Procedura analityczna zazwyczaj rozpoczyna się od izolacji frakcji organicznych ze skały osadowej. Używa się rozpuszczalników i frakcjonowania, aby wydzielić nasycone cząsteczki, a następnie stosuje się chromatografię gazową w połączeniu ze spektrometrią mas. Dzięki temu w złożonej mieszaninie identyfikuje się dokładnie określone izomery i homologi steranów. Szczególną uwagę zwraca się na stereochemię (np. konfiguracje na C-20 lub C-14), ponieważ stosunek par stereochemicznych czasami niesie informację o źródle i stopniu dojrzałości termicznej. Dodatkowa weryfikacja obejmuje porównanie ze standardami referencyjnymi — albo dostępnymi komercyjnie, albo zsyntetyzowanymi w laboratorium — w celu potwierdzenia struktury i uniknięcia pomyłek z bliskimi, ale biologicznie różnymi cząsteczkami.

Co mówią żywe gąbki

Aby wykluczyć możliwość, że dawne sterany C30 i C31 pochodzą z szerokiego spektrum współczesnych lub wymarłych organizmów, badacze analizują również tkanki dzisiejszych gąbek pospolitych. Okazało się, że niektóre gatunki rzeczywiście produkują nietypowe sterole o zwiększonej liczbie atomów węgla (C30, a nawet C31), w tym motywy strukturalne, które po zmianach diagenetycznych prowadzą do tych samych steranów, jakie znajdujemy w starych osadach. Jeśli połączymy to z odkryciami geologicznymi, otrzymamy silną wskazówkę ewolucyjnej ciągłości: współczesne gąbki pospolite zachowały biochemiczne dziedzictwo swoich pradawnych przodków.

Trzy linie dowodowe: skały, gąbki i laboratorium

Teza o gąbkach pospolitych jako możliwych najwcześniejszych zwierzętach nie opiera się na jednej obserwacji, lecz na potrójnej weryfikacji. Pierwsza linia to same „chemiczne skamieniałości” w skałach prekambryjskich (z naciskiem na ediakar), w których konsekwentnie znajdowane są sterany C30, a nierzadko także ekwiwalenty C31. Druga linia pochodzi z biologii żywych gąbek, gdzie udokumentowano sterole o tej samej liczbie atomów węgla i specyficznych łańcuchach bocznych. Trzecia linia to synteza organiczna i eksperymentalna transformacja diagenetyczna: kiedy chemicznie zsyntetyzowane prekursory poddane działaniu ciepła i ciśnienia dają dokładnie te same wzorce steranowe, które wykryto w skałach, statystyczne prawdopodobieństwo przypadkowej zbieżności gwałtownie spada.

Ale nauka nie postępuje bez dyskusji

Oczywiście, hipoteza o gąbkach pospolitych jako głównym źródle steranów C30 wywołała również alternatywy. Niektóre badania wskazywały na przykład, że ślady podobnych związków można znaleźć w niektórych glonach lub że symbionty mikrobiologiczne mogą odgrywać większą rolę w metylacji łańcucha bocznego steroli. Wskazywano również na możliwość, że pewne szlaki biosyntezy i diagenezy są bardziej złożone, niż pierwotnie zakładano. Właśnie dlatego najnowsze prace łączą geochemię, genomikę i biochemię: bada się geny enzymów metylotransferazy u gąbek i ich symbiontów, sprawdza się, czy enzymy bakteryjne mogą replikować „gąbczaste” sygnatury, a wyniki porównuje się następnie z zapisem geologicznym w czasie i przestrzeni.

Dlaczego rozróżnienie między C30 a C31 jest ważne

Sterole C31 i ich produkty diagenetyczne (sterany C31) są jak dotąd rzadziej dokumentowane w przyrodzie niż ich analogi C30, ale ich rozpoznanie we współczesnych gąbkach pospolitych i w zapisach kopalnych jest cenne z co najmniej dwóch powodów. Po pierwsze, dodatkowa „sygnatura” zmniejsza ryzyko błędnej atrybucji, która może wystąpić, jeśli polegamy na jednym biomarkerze. Po drugie, stosunek C30:C31, w połączeniu z innymi markerami (np. udziałem steranów C29 charakterystycznych dla zielenic), może powiedzieć coś o paleośrodowisku: czy były to warunki przybrzeżne, zdominowane przez płytkie morze, czy intensywniejsza produkcja glonów, czy też nisze, w których gąbki mogły prosperować bez konkurencji.

Co ediakar mówi nam o powstaniu złożonego życia

Fauna ediakarańska znana jest z miękkich, często płaskich organizmów, których relacje z dzisiejszymi grupami nie zawsze są jasne. W tym świecie miękkich ciał brak twardych szkieletów utrudnia nam interpretację ewolucji wyłącznie na podstawie klasycznych skamieniałości. Dlatego ślady molekularne, takie jak sterany, są szczególnie ważne: wypełniają luki i dają nieoczekiwany wgląd w to, kiedy naprawdę pojawiły się pierwsze zwierzęta. Jeśli gąbki pospolite rzeczywiście pozostawiły sygnaturę C30/C31 przed „wielkim wybuchem” różnorodności kambryjskiej, to ich pojawienie się poprzedzałoby wiele później rozkwitających grup — co całkowicie zmienia układ na „osi czasu” wczesnej ewolucji zwierząt.

Rygor metodologiczny: jak unikać fałszywych tropów

W międzyczasie społeczność geochemiczna zaostrzyła protokoły, aby uniknąć zanieczyszczeń i błędnych interpretacji. Laboratoria pracują z „pustymi” próbkami kontrolnymi, stosują analizy izotopowe i stereochemiczne, a serie próbek pochodzą z wielu niezależnych źródeł. Szczególnie ważna jest spójność sygnału w sekwencjach stratygraficznych tego samego obszaru i jego korelacja z innymi wskaźnikami paleobiologicznymi. Dopiero gdy zbierze się wystarczającą liczbę elementów układanki — od geologii i sedymentologii po biochemię i dane genetyczne — hipoteza przechodzi z sugestywnej w przekonującą.

Co mówią nam nowoczesne enzymy

Kluczowym krokiem naprzód były prace nad enzymami, które „metylują” łańcuch boczny steroli. Zidentyfikowane geny i enzymy u gąbek pospolitych, a także u ich symbiontów, zostały eksperymentalnie zweryfikowane in vitro. Potwierdzono w ten sposób, że naturalne szlaki biochemiczne rzeczywiście mogą produkować nietypowe sterole gąbczaste, które następnie z czasem i w warunkach geologicznych przekształcają się w odnotowane sterany C30 i C31. Jeśli uda się konsekwentnie powiązać tę samą funkcjonalność z gąbkami pospolitymi, a alternatywne źródła ograniczyć do śladów bez geologicznej solidności, hipoteza o gąbkach jako pierwszych zwierzętach zyska dodatkową wagę.

Globalny obraz: od pojedynczych znalezisk do planetarnej opowieści

Kiedy te same lub podobne biomarkery pojawiają się w skałach Omanu, Indii, Syberii i innych regionów, a ich profile pasują do oczekiwanej transformacji diagenetycznej i zmienności paleośrodowiskowej, otrzymujemy globalną mozaikę wczesnej biosfery. W niektórych sekwencjach sygnał pojawia się w wyższych stężeniach, w innych jest bardziej dyskretny, ale to, co się powtarza, to obecność gąbek jako cichych, ale wytrwałych protagonistów mórz przedkambryjskich.

Co dalej: poszukiwanie dokładniejszej igły czasu

Do dziś, na podstawie przeanalizowanych próbek, można z całą pewnością stwierdzić, że zapisy osadowe ze steranami C30 i (w niektórych przypadkach) C31 mieszczą się w szerokim oknie ediakaru. Jednak dokładny moment pojawienia się najwcześniejszych zwierząt jest wciąż kalibrowany. Następnym krokiem jest systematyczne, globalne poszukiwanie dodatkowych sekwencji — w tym tych mniej zbadanych — aby „wyostrzyć” skalę czasową: czy gąbki pospolite zadomowiły się już w środkowym ediakarze, czy dopiero pod jego koniec, tuż przed kambrem?

Dla czytelników: krótki słowniczek

• Sterole/sterany: sterole to lipidy błonowe eukariotów; w zapisie geologicznym znajdujemy ich stabilne, nasycone pochodne — sterany — jako molekularne skamieniałości.


• C30/C31: oznaczenie liczby atomów węgla w sterolach/steranach; są bardziej nietypowe niż powszechne C27–C29 i dlatego są używane jako „sygnatura” określonych źródeł biologicznych.


• Gąbki pospolite: największa grupa gąbek, bardzo zróżnicowana, z udowodnionymi zdolnościami do syntezy nietypowych steroli.


• Ediakar: okres między około 635 a 541 milionów lat, bezpośrednio przed gwałtownym wzrostem złożoności życia w kambrze.

Czy to koniec dyskusji?

Nie; i nie powinien być. Nauka postępuje poprzez weryfikację, powtarzanie i ponowne badanie. Fakt, że sterany C30 odkryto w szerokim zakresie osadów proterozoicznych i wczesnokambryjskich, jest silnym argumentem na rzecz gąbek pospolitych, ale każde twierdzenie należy ponownie testować na nowych próbkach, z jeszcze surowszymi kontrolami i coraz bardziej zaawansowanymi instrumentami. Paralele ze współczesnymi gąbkami pospolitymi, w tym odkrycia rzadkich steroli C31 u niektórych gatunków, tworzą spójny obraz, ale badacze nadal aktywnie mapują, gdzie ten sygnał jest niepodważalny, a gdzie można go pomylić ze śladami glonów lub drobnoustrojów.

Dla kogo ważna jest odpowiedź

Z pozoru ezoteryczne pytanie o to, czy pierwszym zwierzęciem była gąbka, jest w rzeczywistości fundamentalne dla zrozumienia naszego własnego pochodzenia. Jeśli gąbki rzeczywiście były pionierami świata zwierząt, to kluczowe innowacje — wielokomórkowość, koordynacja komórek, wczesne formy komunikacji — przesuwają się głębiej w przeszłość, niż sugerowały same zbiory makroskamieniałości. To z kolei wpływa na sposoby, w jakie interpretujemy ewolucję innych grup zwierząt, a także na warunki środowiskowe: poziomy tlenu w oceanach, sieci pokarmowe oraz geochemiczne cykle węgla i siarki.

Spojrzenie w przyszłość: co to oznacza dla przyszłych badań

W miarę gromadzenia nowych próbek z różnych basenów i postępu w technikach detekcji możemy oczekiwać dokładniejszej „rozdzielczości” zapisu molekularnego. W grę wchodzą również syntezy interdyscyplinarne: łączenie biomarkerów z sygnałami izotopów stabilnych, ze śladami wczesnej bioturbacji, z mikroskamieniałościami i z analizami dawnych genomów. Chociaż historia steranów C30 i C31 jest obecnie najbardziej spójną narracją, jaką mamy na temat wczesnych śladów zwierząt, wciąż jest ona uzupełniana. Każda nowa próbka, każda nowa analiza może przesunąć granice zrozumienia tego, kto i kiedy jako pierwszy wkroczył na ścieżkę prowadzącą do dzisiejszej różnorodności zwierząt.

Dla czytelników, którzy chcą głębiej zanurzyć się w kontekst, podstawowe pojęcia dotyczące ediakaru i gąbek mogą dalej zgłębiać poprzez ogólne opracowania encyklopedyczne lub strony edukacyjne. Na przykład przegląd okresu ediakarańskiego jest dostępny tutaj: Ediacaran Period – Britannica, a zwięzły opis gąbek pospolitych tutaj: Demosponges. Uwaga: linki służą jako wprowadzenie do tematu i podstawowych definicji pojęć.

Une nouvelle analyse géochimique de roches anciennes rouvre une vieille question : qui étaient réellement les premiers habitants animaux de la Terre ? Les interprétations les plus récentes des traces moléculaires suggèrent que les ancêtres des éponges actuelles — en particulier les démosponges — appartenaient à des branches exceptionnellement précoces de l'arbre de la vie animale. Au cœur de cette histoire se trouvent des « fossiles chimiques » sous forme de stéranes, des vestiges durables de stérols (comme le cholestérol), qui ont été préservés dans des sédiments vieux de plusieurs centaines de millions d'années.

Pourquoi les éponges sont un candidat important pour le titre de « premier animal »

Les éponges (porifères) comptent parmi les animaux multicellulaires les plus simples. Elles n'ont ni système nerveux ni système digestif tels que nous les connaissons chez la plupart des animaux, et leur biologie est dédiée à la filtration de l'eau de mer à travers un réseau de canaux et de chambres. C'est précisément en raison de cette simplicité qu'elles ont longtemps été considérées comme une branche potentiellement la plus ancienne du règne animal. Les démosponges, en tant que groupe le plus nombreux aujourd'hui, présentent une diversité morphologique et écologique incroyable — des formes minuscules et molles qui encroûtent les rochers aux colonies plus grandes aux couleurs vives. Leurs anciens parents, bien qu'ils ne nous aient pas laissé une abondance de fossiles classiques, partageaient très probablement les mêmes traits clés : un corps mou, un mode de vie marin et une dépendance à des membranes spécifiques riches en stérols.

Les fossiles chimiques comme fenêtre sur l'Édiacarien

L'Édiacarien (il y a environ 635 à 541 millions d'années) était la période précédant immédiatement l'« explosion » cambrienne de la vie. Au cours de cette ère, nous trouvons peu de restes squelettiques durs dans les roches, mais nous rencontrons occasionnellement des traces moléculaires qui ont survécu à la pression géologique, à la température et au temps. C'est là qu'interviennent les stéranes — des variantes stables et saturées de stérols. Étant donné que les stérols sont les éléments de base des membranes des eucaryotes, et que les bactéries utilisent principalement des lipides différents, la présence de stéranes dans les sédiments anciens est un signe qu'un monde eucaryote, y compris les premiers animaux, prospérait déjà dans les mers à cette époque.

Ce que les géochimistes recherchent exactement : les signaux C30 et C31

Les stérols diffèrent par le nombre d'atomes de carbone et par les « ajouts » structurels sur leur chaîne latérale. Chez l'homme, par exemple, le cholestérol est un stérol en C27, tandis que les stérols végétaux sont le plus souvent en C29. Ce qui a intrigué les chercheurs il y a une quinzaine d'années, et encore aujourd'hui, est la présence fréquente de stéranes en C30 très rares dans les roches de l'Édiacarien. Ces stéranes en C30 ont été interprétés comme des produits du 24-isopropylcholestérol, un stérol inhabituel qui, dans les océans actuels, n'est synthétisé en quantités significatives que par une partie des démosponges. Dans des travaux plus récents, l'attention s'est également portée sur des dérivés en C31 encore plus rares, dont les précurseurs biologiques ont également été enregistrés chez certaines espèces de démosponges. La présence combinée de stéranes en C30 et C31 dans les mêmes séquences stratigraphiques augmente la probabilité que la source des signaux soit animale, et non abiotique ou exclusivement algale.

D'Oman à la Sibérie : où cherche-t-on les traces moléculaires

Pour confirmer la continuité et la source des signaux de stéranes, les équipes de géochimistes se procurent des échantillons de diverses provinces géologiques et faciès lithologiques. On analyse souvent des carottes de forage et des affleurements du supergroupe de Huqf à Oman, des bassins de l'ouest de l'Inde ou des séquences de plateforme de Sibérie. Une telle « mosaïque » spatiale permet de vérifier si l'apparition de stéranes C30/C31 est une anomalie locale ou un schéma plus large et reproductible, caractéristique d'une période et d'un environnement spécifiques. Lorsque le signal est détecté dans plusieurs zones éloignées et à travers différents types de roches, la fiabilité de l'interprétation paléobiologique augmente.

Comment « lire » un fossile chimique

La procédure analytique commence généralement par l'isolement des fractions organiques de la roche sédimentaire. Des solvants et un fractionnement sont utilisés pour séparer les molécules saturées, puis on applique la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Cela permet d'identifier des isomères et des homologues de stéranes spécifiques dans le mélange complexe. Une attention particulière est accordée à la stéréochimie (par exemple, les configurations en C-20 ou C-14), car le rapport des paires stéréochimiques porte parfois des informations sur la source et le degré de maturité thermique. Une vérification supplémentaire comprend la comparaison avec des étalons de référence — disponibles dans le commerce ou synthétisés en laboratoire — pour confirmer la structure et éviter les confusions avec des molécules proches mais biologiquement différentes.

Ce que disent les éponges vivantes

Pour exclure la possibilité que les anciens stéranes C30 et C31 proviennent d'un large éventail d'organismes modernes ou éteints, les chercheurs analysent également les tissus des démosponges actuelles. Il a été démontré que certaines espèces produisent en effet des stérols inhabituels avec un nombre accru d'atomes de carbone (C30 et même C31), y compris des motifs structuraux qui, après des changements diagénétiques, conduisent aux mêmes stéranes que ceux trouvés dans les sédiments anciens. Si nous combinons cela avec les découvertes géologiques, nous obtenons une forte indication de continuité évolutive : les démosponges modernes ont conservé l'héritage biochimique de leurs lointains ancêtres.

Trois lignes de preuve : les roches, les éponges et le laboratoire

La thèse des démosponges comme possibles premiers animaux ne repose pas sur une seule observation, mais sur une triple vérification. La première ligne est constituée par les « fossiles chimiques » eux-mêmes dans les roches précambriennes (avec un accent sur l'Édiacarien), où l'on trouve de manière constante des stéranes C30, et assez fréquemment des équivalents C31. La deuxième ligne vient de la biologie des éponges vivantes, où des stérols avec le même nombre d'atomes de carbone et des chaînes latérales spécifiques ont été documentés. La troisième ligne est la synthèse organique et la transformation diagénétique expérimentale : lorsque des précurseurs synthétisés chimiquement et soumis à la chaleur et à la pression donnent précisément les mêmes profils de stéranes détectés dans les roches, la probabilité statistique d'une coïncidence fortuite diminue considérablement.

Mais la science n'avance pas sans débat

Bien sûr, l'hypothèse des démosponges comme source principale des stéranes C30 a également suscité des alternatives. Certaines études, par exemple, ont souligné que des traces de composés similaires peuvent être trouvées dans certaines algues ou que les symbiontes microbiens pourraient jouer un rôle plus important dans la méthylation de la chaîne latérale des stérols. Il a également été suggéré que certaines voies de biosynthèse et de diagenèse pourraient être plus complexes qu'on ne le pensait initialement. C'est précisément pourquoi les travaux récents combinent la géochimie, la génomique et la biochimie : on examine les gènes des enzymes méthyltransférases chez les éponges et leurs symbiontes, on vérifie si les enzymes bactériennes peuvent répliquer les signatures « spongieuses », et les résultats sont ensuite comparés à l'enregistrement géologique à travers le temps et l'espace.

Pourquoi la distinction entre C30 et C31 est importante

Les stérols C31 et leurs produits diagénétiques (stéranes C31) sont pour l'instant moins fréquemment documentés dans la nature que leurs analogues C30, mais leur reconnaissance dans les démosponges modernes et dans les archives fossiles est précieuse pour au moins deux raisons. Premièrement, la « signature » supplémentaire réduit le risque de mauvaise attribution qui peut survenir si l'on se fie à un seul biomarqueur. Deuxièmement, le rapport C30:C31, en combinaison avec d'autres marqueurs (par exemple, la proportion de stéranes C29 caractéristiques des algues vertes), peut nous renseigner sur le paléoenvironnement : s'agissait-il de conditions côtières, dominées par une mer peu profonde, d'une production algale plus forte, ou de niches où les éponges pouvaient prospérer sans concurrence.

Ce que l'Édiacarien nous dit sur l'origine de la vie complexe

La faune de l'Édiacarien est connue pour ses organismes à corps mou, souvent plats, dont les relations avec les groupes actuels ne sont pas toujours claires. Dans ce monde de corps mous, l'absence de squelettes durs nous empêche d'interpréter l'évolution uniquement sur la base des fossiles classiques. C'est pourquoi les traces moléculaires comme les stéranes sont particulièrement importantes : elles comblent les lacunes et offrent un aperçu inattendu du moment où les premiers animaux sont réellement apparus. Si les démosponges ont effectivement laissé une signature C30/C31 avant le « big bang » de la diversité cambrienne, alors leur apparition précéderait de nombreux groupes qui ont prospéré plus tard — ce qui change complètement l'agencement sur la « chronologie » de l'évolution animale précoce.

Rigueur méthodologique : comment éviter les fausses pistes

Entre-temps, la communauté géochimique a renforcé ses protocoles pour éviter la contamination et les interprétations erronées. Les laboratoires travaillent avec des échantillons de contrôle « à blanc », utilisent des analyses isotopiques et stéréochimiques, et les séries d'échantillons proviennent de plusieurs sources indépendantes. La cohérence du signal dans les séquences stratigraphiques d'une même zone et sa corrélation avec d'autres indicateurs paléobiologiques sont particulièrement importantes. Ce n'est que lorsqu'un nombre suffisant de pièces du puzzle est assemblé — de la géologie et la sédimentologie à la biochimie et aux données génétiques — que l'hypothèse passe de suggestive à convaincante.

Ce que nous disent les enzymes modernes

Une avancée clé a été le travail sur les enzymes qui « méthylent » la chaîne latérale des stérols. Les gènes et les enzymes identifiés chez les démosponges, ainsi que chez leurs symbiontes, ont été vérifiés expérimentalement in vitro. Cela a confirmé que les voies biochimiques naturelles peuvent en effet produire les stérols inhabituels des éponges, qui se transforment ensuite au fil du temps et dans des conditions géologiques en stéranes C30 et C31 enregistrés. Si l'on parvient à lier de manière cohérente cette même fonctionnalité aux démosponges, et à limiter les sources alternatives à des traces sans robustesse géologique, l'hypothèse des éponges comme premiers animaux gagne en poids.

La vue d'ensemble : des sites individuels à une histoire planétaire

Lorsque des biomarqueurs identiques ou similaires apparaissent dans les roches d'Oman, d'Inde, de Sibérie et d'autres régions, et que leurs profils correspondent à la transformation diagénétique attendue et aux variations paléoenvironnementales, nous obtenons une mosaïque globale de la biosphère primitive. Dans certaines séquences, le signal apparaît à des concentrations plus élevées, ailleurs il est plus discret, mais ce qui se répète, c'est la présence des éponges comme protagonistes silencieux mais persistants des mers pré-cambriennes.

Et ensuite : la recherche d'une aiguille temporelle plus fine

À ce jour, sur la base des échantillons analysés, on peut affirmer avec certitude que les enregistrements sédimentaires contenant des stéranes C30 et (dans certains cas) C31 se situent dans la vaste fenêtre de l'Édiacarien. Mais le moment exact de l'apparition des tout premiers animaux est encore en cours de calibrage. La prochaine étape est une recherche systématique et mondiale de séquences supplémentaires — y compris celles moins explorées — afin d'« affûter » l'échelle de temps : les démosponges se sont-elles établies dès le milieu de l'Édiacarien ou seulement à sa fin, juste avant le Cambrien ?

Pour les lecteurs : un petit glossaire

• Stérols/stéranes : les stérols sont des lipides membranaires des eucaryotes ; dans l'enregistrement géologique, nous trouvons leurs dérivés stables et saturés — les stéranes — comme des fossiles moléculaires.


• C30/C31 : désignation du nombre d'atomes de carbone dans les stérols/stéranes ; ils sont plus inhabituels que les C27–C29 courants et sont donc utilisés comme « signature » de certaines sources biologiques.


• Démosponges : le plus grand groupe d'éponges, très diversifié, avec des capacités prouvées de synthèse de stérols inhabituels.


• Édiacarien : période comprise entre environ 635 et 541 millions d'années, juste avant l'augmentation soudaine de la complexité de la vie au Cambrien.

Est-ce la fin du débat ?

Non, et il ne le devrait pas. La science progresse par la vérification, la répétition et le réexamen. Le fait que des stéranes C30 aient été découverts dans un large éventail de sédiments du Protérozoïque et du Cambrien inférieur est un argument de poids en faveur des démosponges, mais chaque affirmation doit être testée à nouveau sur de nouveaux échantillons, avec des contrôles encore plus stricts et des instruments de plus en plus sophistiqués. Les parallèles avec les démosponges modernes, y compris les découvertes de rares stérols C31 chez certaines espèces, fournissent une image cohérente, mais les chercheurs continuent de cartographier activement où ce signal est sans équivoque et où il pourrait être confondu avec des traces algales ou microbiennes.

Pour qui la réponse est importante

La question apparemment ésotérique de savoir si le premier animal était une éponge est en fait fondamentale pour comprendre nos propres origines. Si les éponges étaient vraiment les pionnières du monde animal, alors les innovations clés — la multicellularité, la coordination cellulaire, les formes précoces de communication — sont repoussées plus loin dans le passé que ne le suggéraient les seules collections de macrofossiles. Cela, à son tour, affecte la manière dont nous interprétons l'évolution des autres groupes d'animaux, ainsi que les conditions environnementales : les niveaux d'oxygène dans les océans, les réseaux trophiques et les cycles géochimiques du carbone et du soufre.

Perspectives d'avenir : ce que cela signifie pour la recherche future

À mesure que de nouveaux échantillons provenant de différents bassins s'accumulent et que les techniques de détection progressent, nous pouvons nous attendre à une « résolution » plus fine de l'enregistrement moléculaire. Des synthèses interdisciplinaires sont également en jeu : combiner les biomarqueurs avec les signaux d'isotopes stables, avec des traces de bioturbation précoce, avec des microfossiles et avec des analyses de génomes anciens. Bien que l'histoire des stéranes C30 et C31 soit actuellement le récit le plus cohérent que nous ayons sur les premières traces d'animaux, elle continue d'être complétée. Chaque nouvel échantillon, chaque nouvelle analyse peut repousser les limites de la compréhension de qui et quand a foulé pour la première fois le chemin qui mène à la diversité animale d'aujourd'hui.

Pour les lecteurs qui souhaitent approfondir le contexte, les concepts introductifs sur l'Édiacarien et les éponges peuvent être explorés plus en détail à travers des ouvrages encyclopédiques généraux ou des sites web éducatifs. Par exemple, un aperçu de la période édiacarienne est disponible ici : Ediacaran Period – Britannica, et une description concise des démosponges ici : Demosponges. Note : les liens servent d'introduction au sujet et de définitions de base des termes.

Un nuevo análisis geoquímico de rocas antiguas reabre una vieja pregunta: ¿quiénes fueron en realidad los primeros habitantes animales de la Tierra? Las interpretaciones más recientes de trazas moleculares sugieren que los ancestros de las esponjas actuales —específicamente las demosponjas— pertenecieron a ramas excepcionalmente tempranas del árbol de la vida animal. En el centro de la historia se encuentran los «fósiles químicos» en forma de esteranos, restos duraderos de esteroles (por ejemplo, el colesterol), que se han conservado en sedimentos de cientos de millones de años de antigüedad.

Por qué las esponjas son un candidato importante para ser el «primer animal»

Las esponjas (poríferos) se encuentran entre los animales multicelulares más simples. Carecen de un sistema nervioso o digestivo en la forma que conocemos en la mayoría de los animales, y su biología está dedicada a filtrar el agua de mar a través de una red de canales y cámaras. Precisamente por esta simplicidad, durante mucho tiempo se las consideró una rama potencialmente muy temprana del reino animal. Las demosponjas, como el grupo más numeroso en la actualidad, se presentan en una increíble diversidad morfológica y ecológica, desde formas pequeñas y blandas que incrustan rocas hasta colonias más grandes de colores vivos. Sus antiguos parientes, aunque no nos dejaron una abundancia de fósiles clásicos, muy probablemente compartían los mismos rasgos clave: un cuerpo blando, un estilo de vida marino y una dependencia de membranas específicas ricas en esteroles.

Los fósiles químicos como una ventana al Período Ediacárico

El Ediacárico (hace aproximadamente 635–541 millones de años) fue el período inmediatamente anterior a la «explosión» cámbrica de la vida. Durante esta era, encontramos pocos restos esqueléticos duros en las rocas, pero ocasionalmente encontramos trazas moleculares que han sobrevivido a la presión geológica, la temperatura y el tiempo. Aquí es donde entran los esteranos: variantes estables y saturadas de los esteroles. Dado que los esteroles son componentes fundamentales de las membranas de los eucariotas, y las bacterias utilizan principalmente lípidos diferentes, la presencia de esteranos en sedimentos antiguos es una señal de que en ese momento ya florecía en los mares un mundo eucariota, incluyendo los primeros animales.

Qué buscan exactamente los geoquímicos: señales C30 y C31

Los esteroles se diferencian por el número de átomos de carbono y por las «adiciones» estructurales en su cadena lateral. En los humanos, por ejemplo, el colesterol es un esterol C27, mientras que los esteroles vegetales son más comúnmente C29. Lo que intrigó a los investigadores hace unos quince años, y también hoy, es la frecuente aparición de esteranos C30 muy raros en rocas del Ediacárico. Estos esteranos C30 se interpretaron como productos del 24-isopropilcolesterol, un esterol inusual que, en los océanos actuales, solo una parte de las demosponjas sintetiza en cantidades significativas. En trabajos más recientes, la atención también se ha centrado en derivados C31 aún más raros, cuyos precursores biológicos también se han registrado en ciertas especies de demosponjas. La aparición combinada de esteranos C30 y C31 en las mismas secuencias estratigráficas aumenta la probabilidad de que la fuente de las señales fuera animal, y no abiótica o exclusivamente algal.

De Omán a Siberia: dónde se buscan las trazas moleculares

Para confirmar la continuidad y el origen de las señales de esteranos, los equipos de geoquímicos obtienen muestras de diversas provincias geológicas y facies litológicas. A menudo se analizan núcleos de perforación y afloramientos del Supergrupo Huqf de Omán, cuencas en el oeste de la India o secuencias de plataforma siberiana. Este «mosaico» espacial permite verificar si la aparición de esteranos C30/C31 es una anomalía local o un patrón más amplio y repetible, característico de un período y un entorno específicos. Cuando la señal se detecta en múltiples áreas distantes y a través de diferentes tipos de rocas, aumenta la fiabilidad de la interpretación paleobiológica.

Cómo se «lee» un fósil químico

El procedimiento analítico generalmente comienza con el aislamiento de fracciones orgánicas de la roca sedimentaria. Se utilizan disolventes y fraccionamiento para separar las moléculas saturadas, y luego se aplica la cromatografía de gases combinada con la espectrometría de masas. Con esto, se identifican isómeros y homólogos de esteranos específicos en la mezcla compleja. Se presta especial atención a la estereoquímica (por ejemplo, las configuraciones en C-20 o C-14), ya que la relación de pares estereoquímicos a veces contiene información sobre el origen y el grado de madurez térmica. Una verificación adicional incluye la comparación con estándares de referencia, ya sea disponibles comercialmente o sintetizados en el laboratorio, para confirmar la estructura y evitar confusiones con moléculas cercanas pero biológicamente diferentes.

Lo que nos dicen las esponjas vivas

Para descartar la posibilidad de que los antiguos esteranos C30 y C31 provengan de una amplia gama de organismos modernos o extintos, los investigadores también analizan los tejidos de las demosponjas actuales. Se ha demostrado que algunas especies realmente producen esteroles inusuales con un mayor número de átomos de carbono (C30 e incluso C31), incluyendo motivos estructurales que, después de cambios diagenéticos, conducen a los mismos esteranos que se encuentran en los sedimentos antiguos. Si combinamos esto con los hallazgos geológicos, obtenemos una fuerte indicación de continuidad evolutiva: las demosponjas modernas han conservado el legado bioquímico de sus ancestros primigenios.

Tres líneas de evidencia: rocas, esponjas y el laboratorio

La tesis de que las demosponjas son los posibles animales más antiguos no se basa en una sola observación, sino en una triple verificación. La primera línea son los propios «fósiles químicos» en rocas precámbricas (con énfasis en el Ediacárico), donde se encuentran consistentemente esteranos C30 y, no con poca frecuencia, también equivalentes C31. La segunda línea proviene de la biología de las esponjas vivas, donde se han documentado esteroles con el mismo número de átomos de carbono y cadenas laterales específicas. La tercera línea es la síntesis orgánica y la transformación diagenética experimental: cuando los precursores sintetizados químicamente y sometidos a calor y presión producen exactamente los mismos patrones de esteranos detectados en las rocas, la probabilidad estadística de una coincidencia casual disminuye drásticamente.

Pero la ciencia no avanza sin debate

Por supuesto, la hipótesis de que las demosponjas son la principal fuente de esteranos C30 también ha provocado alternativas. Algunos estudios, por ejemplo, han señalado que se pueden encontrar trazas de compuestos similares en algunas algas o que los simbiontes microbianos podrían desempeñar un papel más importante en la metilación de la cadena lateral de los esteroles. También se ha señalado la posibilidad de que ciertas vías de biosíntesis y diagénesis sean más complejas de lo que se suponía inicialmente. Es precisamente por eso que los trabajos recientes combinan geoquímica, genómica y bioquímica: se examinan los genes de las enzimas metiltransferasas en las esponjas y sus simbiontes, se comprueba si las enzimas bacterianas pueden replicar las firmas de las «esponjas», y los resultados se comparan luego con el registro geológico a través del tiempo y el espacio.

Por qué es importante la distinción entre C30 y C31

Los esteroles C31 y sus productos diagenéticos (esteranos C31) están, por ahora, menos documentados en la naturaleza que sus análogos C30, pero su reconocimiento en las demosponjas modernas y en los registros fósiles es valioso por al menos dos razones. Primero, la «firma» adicional reduce el peligro de una atribución errónea que puede ocurrir si nos basamos en un único biomarcador. Segundo, la relación C30:C31, en combinación con otros marcadores (por ejemplo, la proporción de esteranos C29 característicos de las algas verdes), puede decir algo sobre el paleoambiente: si se trataba de condiciones costeras, dominadas por un mar poco profundo, de una mayor producción de algas, o de nichos en los que las esponjas podían prosperar sin competencia.

Lo que el Ediacárico nos dice sobre el origen de la vida compleja

La biota de Ediacara es conocida por sus organismos de cuerpo blando, a menudo planos, cuyas relaciones con los grupos actuales no siempre están claras. En este mundo de cuerpos blandos, la ausencia de esqueletos duros nos dificulta interpretar la evolución basándonos únicamente en los fósiles clásicos. Por eso, las trazas moleculares como los esteranos son especialmente importantes: llenan los vacíos y proporcionan una visión sin precedentes sobre cuándo aparecieron realmente los primeros animales. Si las demosponjas realmente dejaron una firma C30/C31 antes del «big bang» de la diversidad cámbrica, entonces su aparición precedería a muchos grupos que florecieron más tarde, lo que cambia por completo la disposición en la «línea de tiempo» de la evolución animal temprana.

Rigor metodológico: cómo se evitan las pistas falsas

Mientras tanto, la comunidad geoquímica ha endurecido los protocolos para evitar la contaminación y las interpretaciones erróneas. Los laboratorios trabajan con muestras de control «en blanco», utilizan análisis isotópicos y estereoquímicos, y las series de muestras provienen de múltiples fuentes independientes. De especial importancia es la consistencia de la señal en las secuencias estratigráficas de la misma área y su correlación con otros indicadores paleobiológicos. Solo cuando se reúne un número suficiente de piezas del rompecabezas —desde la geología y la sedimentología hasta la bioquímica y los datos genéticos— la hipótesis pasa de ser sugestiva a ser convincente.

Lo que nos dicen las enzimas modernas

Un avance clave fue el trabajo sobre las enzimas que «metilan» la cadena lateral de los esteroles. Los genes y enzimas identificados en las demosponjas, así como en sus simbiontes, han sido verificados experimentalmente in vitro. Con esto se confirmó que las vías bioquímicas naturales pueden producir realmente los inusuales esteroles de las esponjas, que luego, con el tiempo y bajo condiciones geológicas, se transforman en los esteranos C30 y C31 registrados. Si se logra vincular consistentemente la misma funcionalidad con las demosponjas, y limitar las fuentes alternativas a trazas sin robustez geológica, la hipótesis de las esponjas como los primeros animales gana un peso adicional.

La imagen global: de yacimientos individuales a una historia planetaria

Cuando los mismos o similares biomarcadores surgen en las rocas de Omán, India, Siberia y otras regiones, y sus perfiles coinciden con la transformación diagenética esperada y las variaciones paleoambientales, obtenemos un mosaico global de la biosfera temprana. En algunas secuencias, la señal aparece en concentraciones más altas, en otras es más discreta, pero lo que se repite es la presencia de las esponjas como protagonistas silenciosos pero persistentes de los mares precámbricos.

Qué sigue: la búsqueda de una aguja temporal más fina

Hasta la fecha, basándose en las muestras analizadas, se puede decir con certeza que los registros sedimentarios con esteranos C30 y (en ciertos casos) C31 se sitúan dentro de la amplia ventana del Ediacárico. Pero el momento exacto de la aparición de los primeros animales aún se está calibrando. El siguiente paso es una búsqueda sistemática y global de secuencias adicionales —incluyendo las menos exploradas— para «afinar» la escala de tiempo: ¿se establecieron las demosponjas ya a mediados del Ediacárico o solo en su fase final, justo antes del Cámbrico?

Para los lectores: un breve glosario

• Esteroles/esteranos: los esteroles son lípidos de membrana de los eucariotas; en el registro geológico encontramos sus derivados estables y saturados —los esteranos— como fósiles moleculares.


• C30/C31: designación para el número de átomos de carbono en los esteroles/esteranos; son más inusuales que los comunes C27–C29 y por eso se utilizan como una «firma» de ciertas fuentes biológicas.


• Demosponjas: el grupo más grande de esponjas, muy diverso, con capacidades demostradas para sintetizar esteroles inusuales.


• Ediacárico: el período entre hace unos 635 y 541 millones de años, inmediatamente antes del rápido aumento de la complejidad de la vida en el Cámbrico.

¿Es este el fin del debate?

No; y no debería serlo. La ciencia avanza a través de la verificación, la repetición y el reexamen. El hecho de que se hayan descubierto esteranos C30 en una amplia gama de sedimentos proterozoicos y del Cámbrico temprano es un argumento sólido a favor de las demosponjas, pero cada afirmación debe ser probada de nuevo con nuevas muestras, con controles aún más estrictos e instrumentos cada vez más sofisticados. Los paralelismos con las demosponjas modernas, incluyendo los descubrimientos de raros esteroles C31 en ciertas especies, proporcionan una imagen consistente, pero los investigadores siguen mapeando activamente dónde esta señal es incuestionable y dónde podría confundirse con trazas algales o microbianas.

A quién le importa la respuesta

La pregunta aparentemente esotérica sobre si el primer animal fue una esponja es en realidad fundamental para entender nuestro propio origen. Si las esponjas fueron realmente las pioneras del mundo animal, entonces las innovaciones clave —multicelularidad, coordinación celular, formas tempranas de comunicación— se desplazan más profundamente en el pasado de lo que sugerían las colecciones de macrofósiles por sí solas. Esto, a su vez, afecta a la forma en que interpretamos la evolución de otros grupos de animales, así como a las condiciones ambientales: los niveles de oxígeno en los océanos, las redes tróficas y los ciclos geoquímicos del carbono y el azufre.

Mirando hacia adelante: qué significa esto para futuras investigaciones

A medida que se acumulan nuevas muestras de diferentes cuencas y avanzan las técnicas de detección, podemos esperar una «resolución» más fina del registro molecular. También están en juego las síntesis interdisciplinarias: la combinación de biomarcadores con señales de isótopos estables, con trazas de bioturbación temprana, con microfósiles y con análisis de genomas antiguos. Aunque la historia de los esteranos C30 y C31 es actualmente la narrativa más coherente que tenemos sobre las primeras trazas de animales, sigue siendo complementada. Cada nueva muestra, cada nuevo análisis puede ampliar los límites de la comprensión de quién y cuándo pisó por primera vez el camino que conduce a la diversidad animal actual.

Para los lectores que deseen profundizar en el contexto, pueden explorar más a fondo los conceptos introductorios sobre el Ediacárico y las esponjas a través de resúmenes enciclopédicos generales o sitios web educativos. Por ejemplo, una descripción general del período Ediacárico está disponible aquí: Ediacaran Period – Britannica, y una descripción concisa de las demosponjas aquí: Demosponges. Nota: los enlaces sirven como una introducción al tema y a las definiciones básicas de los términos.