Kambrická exploze: co to bylo a jak ovlivnila biologickou evoluci

Evoluce živých bytostí, tedy soubor změn ve fenotypových a genetických charakteristikách populací v průběhu generací, je něco, co je dnes považováno za samozřejmost. Fosilní záznamy a genetické analýzy nás o tom nenechají na pochybách: všechny současné bytosti mají řadu předků a živé bytosti jsou seskupeny do taxonů podle stupňů příbuzenství.

Tento koncept byl v roce 1859 v plenkách a Darwin postuloval v knize „Původ druh“ mechanismus přirozeného výběru, který vysvětlil biologickou evoluci, ale ne zcela jistě Rezervace.

Zde přichází na řadu nepříliš známé „Darwinovo dilema“, které bylo pro myslitele v jeho postulátech evoluční povahy skutečnou hádankou. Dnes mluvíme o bezprecedentním biologickém záření v minulé a nepřátelské době: vítejte kambrický výbuch.

• Související článek: "Teorie biologické evoluce: co to je a co vysvětluje"

Co je kambrická exploze?

Kambrická exploze resp kambrický výbuch přeloženo do angličtiny je termín, který odkazuje na náhlý výskyt a rychlá diverzifikace makroskopických organismů asi před 540 miliony let

. Podle výzkumných zdrojů bylo toto záření zvláště významné pro „větší“ taxony (tj. kmeny).

Je tomu tak proto, že během této doby vznikla většina živočišných skupin: členovci, měkkýši, ostnokožci a strunatci a 75 % reprezentativních pododdílů na Zemi. Jednodušeji řečeno, dalo by se říci velké „vrcholky“ života byly založeny během kambria plus malé větve, které se z nich odštěpily, jako by dnes mohli být hlavonožci nebo mlži v rámci velké skupiny měkkýšů. Kromě této neuvěřitelné diverzifikace došlo k dalším událostem:

• Došlo k eskalaci hojnosti planktonu.
• Rozšířila se přítomnost mineralizovaných koster u živých bytostí.
• Vznikly první útesy.
• Zvířata začala využívat nepovrchové vrstvy substrátu, to znamená, že začala praktikovat kopání jako způsob získávání potravy.
• Začaly složité ekologické interakce as nimi ustavení trofických řetězců.

Během tohoto evolučního záření, které trvalo asi 20 milionů let, se objevilo alespoň 11 z 20 dnes zaznamenaných metazoálních (zvířecích) kmenů. Samozřejmě to není jediný „výbuch života“ zaznamenaný v celé historii Země. No, například masové vymírání triasu-jury umožnilo následnou dominanci dinosauři. Náhrada druhů, jakmile se uvolní mnoho ekologických výklenků, není nic nového, ačkoli žádný z nich nebyl srovnatelný s kambrickou explozí.

Mezi nejznámější živé bytosti patřící do této geologické divize najdeme trilobity, nekt již vyhynulí členovci, kteří zahrnovali asi 4 000 druhů a z nichž se k nám naštěstí dostalo velké množství zkamenělin. Dalšími běžnými zástupci byli určití ramenonožci, podobní škeblem a srdcovkám, nebo známí anomalocaris, rod dravců podobných krevetám, kteří svou kořist chytali svými tvarovanými konci Háček. V této době byly tyto primitivní bytosti na vrcholu potravního řetězce v oceánech planety.

Podle odborných portálů jako je magazín National Geographic je ale pravděpodobnost, že tato událost byla trochu „přehnaná“, neboť je možné, že fosilní záznamy, které se k nám dostaly z této fáze, jsou mnohem větší v důsledku mineralizace koster různých druhů, pokud jde o špatnou fosilizační schopnost jejich předchůdců s měkkým tělem.

Příčiny kambrické evoluční radiace

V tomto bodě je nutné vymezit, že máme co do činění s hypotézami, které jsou všechny stejně platné (s více či méně vědeckou podporou), které však nelze plně otestovat. Různé výzkumné články postulují možné důvody kambrické exploze a my je stručně ukážeme na následujících řádcích.

1. environmentální spouštěče

Okysličení vody a změny v jejím chemickém složení byly postulovány jako nejpravděpodobnější environmentální spouštěče kambrické exploze.

Samozřejmě, proces metabolizace potravy v přítomnosti kyslíku (buněčné dýchání) poskytuje mnohem více energie než anaerobní metabolické dráhy, a proto má exploze energie biologický smysl. života, kdy hodnoty tohoto plynu dosáhly téměř současných hladin oceánů na Zemi. Přesto uvádějí nedávné studie, které analyzují určité chemické sloučeniny v horninách z těchto geologických fází že nárůst globálního kyslíku pravděpodobně neproběhl tak drasticky jako u většiny lidí věřit.

Zvýšené množství živin v životním prostředí, jako je fosfor nebo dusík, by také mohlo částečně vysvětlit toto přehnané záření., ačkoli tato skutečnost nebyla přímo korelována s větší diverzifikací druhů nebo výskytem tolika kmenů, jak se to stalo v kambriu.

2. Vývojové geny a molekulární hodiny

Kambrická exploze nemohla najít svůj důvod pouze v environmentálních determinantech, jako je střet kontinentů, větší přítomnost kyslíku, větší dostupnost živin a mnoho dalších faktorů vnějších pro jednotlivce, ale část pravdy lze nalézt také v genech organismy.

Jasným příkladem toho jsou geny Hox, které během embryonálního vývoje upřesňují tělesný plán živé bytosti prostřednictvím aktivace nebo inaktivace jiných genů v určitých částech těla (vysvětleno ve velmi základní). Evoluce genů Hox by například mohla vysvětlit vzhled složitějších těl během tohoto období..

Molekulární hodiny ukázaly, že záření ze tří bilaterálních zvířecích kladů během raného kambria stalo se to po diverzifikaci genů Hox, takže bohužel této teorii v posledních letech docela došel dech. čas. Pokud by se geny Hox diverzifikovaly před klady, nebylo by to adekvátní vysvětlení kambrického záření.

• Mohlo by vás zajímat: „Co je to kodon? Vlastnosti a funkce"

Darwinovo dilema

Možná dokážeme pochopit hádanku, že tento rychlý vzhled nového druhů a kmenů, protože ani dnes nelze dát zcela nevyvratitelnou odpověď ohledně problém.

Darwinův projev vždy obhajoval postupnou posloupnost modifikací v živých bytostech, což je skutečnost, která vylučovala výskyt „evolučního velkého třesku“, tedy kambrijské exploze. Podle různých studií zrychlení fyzikálních modifikací během kambria čtyřnásobně překonalo současné evoluční mechanismy, zatímco genetické variace se zvýšily 5,5krát.

Jak uvádějí odborníci v oboru, kteří tento fenomén v posledních 20 letech studovali, „mírně zrychlený a trvalý vývoj za několik desítek milionů let by mohlo vyvolat evoluční explozi“, což je skutečnost, která do jisté míry souhlasí s původními předpoklady Darwin.

Taky je pravda, že kolonizace nových prostředí může podporovat mnohem rychlejší, zkreslenou rychlost evoluce, protože taxon, který získá inovativní charakteristiku, by mohl vyžadovat evoluční explozi, aby obsadil nové výklenky. Pokud by například primární adaptací bylo získání nohou a uzemnění, je do jisté míry logické si myslet, že mechanismy evoluční by se ve skupině s nohama na chvíli zrychlila, protože by se po jediné evoluční historii ocitla s tisíci prázdných výklenků, které by bylo možné využít. ve vodě.

souhrn

Pokud bychom chtěli na celém tom terminologickém konglomerátu, nesnázích a hypotézách ukázat jednu věc, je to, že bohužel existují otázky, na které jistě nelze nikdy úplně odpovědět. Díky tomu jsou fylogenetika a paleontologické vědy stejně vzrušující jako frustrující, protože Ve světě, kde se snažíme uhodnout, co se stalo před 530 miliony let, vládne debata a lumpárna. let. Kambrická exploze, jakkoli je působivá, zůstává bez definitivní odpovědi.

Bibliografické odkazy:

• Kambrická exploze, wikipedia.org. Sbíráno 15. listopadu in https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• Kambrická exploze, porozumění evoluci. Sbíráno 15. listopadu in https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Marshall, C. R. (2006). Vysvětlení kambrické „exploze“ zvířat. Annu. Rev. planeta Země. Sci., 34, 355-384.
• Morris, S. C. (2000). Kambrická „exploze“: pomalá pojistka nebo megatonáž?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(9), 4426-4429.
• Kambrické období, National Geographic. Sbíráno 15. listopadu in https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, vědecký a kulturní zpravodaj, Complutense University of Madrid (UCM). Sbíráno 15. listopadu in https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-10072/Redescubre%20N%C2%BA7.pdf
• Wood, R., Liu, A. G., Bowyer, F., Wilby, P. R., Dunn, F. S., Kenchington, C. G.,... & Penny, A. (2019). Integrované záznamy o změnách prostředí a vývoji zpochybňují kambrickou exploze. Ekologie přírody a evoluce, 3(4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J., & Fu, D. (2014). Spouštěče kambrické exploze: hypotézy a problémy. Gondwana Research, 25(3), 896-909.