Kambrisk eksplosion: hvad det var, og hvordan det påvirkede den biologiske evolution

Udviklingen af ​​levende væsener, det vil sige sættet af ændringer i befolkningernes fænotypiske og genetiske karakteristika gennem generationer, er noget, der i dag tages for givet. Fossiloptegnelsen og genetiske analyser efterlader os ikke i tvivl om dette: alle nuværende væsener har en række forfædre, og levende væsener er grupperet i taxa efter slægtskabsgrader.

Dette koncept i år 1859 var i sin vorden, og Darwin postulerede i bogen "Oprindelsen af arter" mekanismen for naturlig udvælgelse, der forklarede biologisk evolution, men ikke uden sikkerhed Bestillinger.

Det er her det knap så velkendte "Darwins dilemma" kommer ind i billedet, som var et sandt puslespil for tænkeren i hans postulationer af evolutionær karakter. I dag taler vi om hidtil uset biologisk stråling, i en svunden og fjendtlig æra: velkommen til den kambriske eksplosion.

• Relateret artikel: "Teorien om biologisk evolution: hvad det er, og hvad det forklarer"

Hvad er den kambriske eksplosion?

Den kambriske eksplosion eller

kambrisk eksplosion oversat til engelsk er et begreb, der refererer til den pludselige fremkomst og hurtige diversificering af makroskopiske organismer for omkring 540 millioner år siden. Ifølge forskningskilder var denne stråling især signifikant for de "større" taxa (dvs. phyla).

Dette skyldes, at i løbet af denne tid opstod størstedelen af ​​dyregrupperne: leddyr, bløddyr, pighuder og chordater og 75% af de repræsentative underafdelinger på jorden. Sagt mere enkelt kan man sige det livets store "tinder" blev etableret under Kambrium, plus de små grene kløvet fra dem, som det i dag kunne være blæksprutter eller toskallede inden for den store gruppe af bløddyr. Ud over denne utrolige diversificering fandt andre begivenheder sted:

• Der var en eskalering i overfloden af ​​plankton.
• Tilstedeværelsen af ​​mineraliserede skeletter i levende væsener spredes.
• De første rev blev dannet.
• Dyrene begyndte at udnytte ikke-overfladiske lag af substratet, det vil sige, de begyndte at øve sig i at grave som en metode til at skaffe føde.
• Komplekse økologiske interaktioner begyndte og med dem etableringen af ​​trofiske kæder.

Gennem hele denne evolutionære stråling, som varede omkring 20 millioner år, mindst 11 af de 20 metazoaniske (dyre) phyla registreret i dag dukkede op. Selvfølgelig er dette ikke den eneste "eksplosion af liv" registreret gennem Jordens historie. Nå, for eksempel tillod masseudryddelsen af ​​trias-juraen den efterfølgende dominans af dinosaurer. Udskiftning af arter, når mange økologiske nicher er forladt, er ikke noget nyt, selvom ingen af ​​dem har været sammenlignelige med den kambriske eksplosion.

Blandt de mest berømte levende væsener, der tilhører denne geologiske afdeling, finder vi trilobitterne, nogle allerede uddøde leddyr, der omfattede omkring 4.000 arter, og hvoraf et stort antal heldigvis er kommet ned til os af fossiler. Andre almindelige repræsentanter var visse brachiopoder, der ligner muslinger og hjertemuslinger, eller de velkendte anomalocaris, en slægt af rejelignende rovdyr, der fangede deres bytte med deres formede ender Krog. På dette tidspunkt var disse primitive væsener i toppen af ​​fødekæden i planetens oceaner.

Men ifølge professionelle portaler som National Geographic magazine er der en sandsynlighed for, at denne begivenhed var "overdrevet" en smule, da det er muligt, at fossiloptegnelsen, der er kommet ned til os fra dette stadium, er meget større på grund af mineraliseringen af ​​skeletterne af forskellige arter, vedrørende deres bløde forgængeres dårlige fossiliseringsevne.

Årsager til kambrisk evolutionær stråling

På dette tidspunkt er det nødvendigt, at vi afgrænser, at vi har at gøre med hypoteser, der alle er lige gyldige (med mere eller mindre videnskabelig støtte), men som ikke kan testes fuldt ud. Forskellige forskningsartikler postulerer de mulige årsager til den kambriske eksplosion, og vi viser dem kort i de følgende linjer.

1. miljømæssige triggere

Iltning af vand og ændringer i dets kemiske sammensætning er blevet postuleret som de mest sandsynlige miljømæssige triggere for den kambriske eksplosion.

Selvfølgelig, processen med at metabolisere mad i nærvær af ilt (cellulær respiration) giver meget mere energi end anaerobe metaboliske veje, hvorfor en eksplosion af energi giver biologisk mening. liv, da værdierne af denne gas nåede næsten de nuværende niveauer i oceanerne på Jorden. Alligevel rapporterer nyere undersøgelser, der analyserer visse kemiske forbindelser i klipper fra disse geologiske stadier at stigningen i global ilt formentlig ikke skete så drastisk som de fleste mennesker tro på.

Stigninger i miljømæssige næringsstoffer såsom fosfor eller nitrogen kunne også delvist forklare denne overdrevne stråling., selvom denne kendsgerning ikke er blevet direkte korreleret med en større diversificering af arter eller udseendet af så mange phyla, som det skete i Cambrium.

2. Udviklingsgener og molekylært ur

Den kambriske eksplosion kunne ikke kun finde sin årsag i miljødeterminanter såsom sammenstødet mellem kontinenter, den større tilstedeværelse af ilt, en større tilgængelighed af næringsstoffer og mange andre faktorer, der er udvendige for individet, men en del af sandheden kan også findes i generne fra organismer.

Et tydeligt eksempel på dette er Hox-generne, som under embryonal udvikling specificerer kropsplanen for levende væsener gennem aktivering eller inaktivering af andre gener i visse dele af kroppen (forklaret i en meget rudimentær). Udviklingen af ​​Hox-gener, for eksempel, kunne forklare udseendet af mere komplekse kroppe i hele denne periode..

Molekylære ure har vist, at stråling fra de tre bilaterale dyr klader i den tidlige kambriske periode det skete efter diversificeringen af ​​Hox-generne, så desværre er denne teori løbet ret meget ud i de senere år. tid. Hvis Hox-generne diversificerede før kladerne, ville dette ikke være en tilstrækkelig forklaring på kambrisk stråling.

• Du kan være interesseret i: "Hvad er et kodon? Egenskaber og funktioner"

Darwins dilemma

Måske kan vi forstå puslespillet, at denne hurtige fremkomst af nye arter og phyla, da der ikke engang i dag kan gives et helt uigendriveligt svar vedr problem.

Darwins tale forsvarede altid den gradvise række af ændringer i levende væsener, et faktum, der udelukkede udseendet af et "evolutionært Big Bang", lige hvad den kambriske eksplosion er. Ifølge forskellige undersøgelser, accelerationen af ​​fysiske modifikationer under Cambrium overskredet med 4 gange de nuværende evolutionære mekanismer, mens genetiske variationer steg 5,5 gange.

Som angivet af fagfolk på området, der har studeret dette fænomen i løbet af de sidste 20 år, "en moderat accelereret og vedvarende udvikling i nogle få titusinder af år kunne give anledning til en evolutionær eksplosion”, en kendsgerning, der til en vis grad stemmer overens med de indledende postulationer fra Darwin.

Det er også rigtigt kolonisering af nye miljøer kan fremme en meget hurtigere, skæv udviklingshastighed, da et taxon, der får en innovativ karakteristik, kunne kræve en evolutionær eksplosion for at indtage nye nicher. For eksempel, hvis en primær tilpasning var erhvervelse af ben og en jordforbindelse, er det til en vis grad logisk at tro, at mekanismerne evolutionær ville accelerere et stykke tid i bengruppen, da den ville finde sig selv med tusindvis af tomme nicher at udnytte efter en enkelt evolutionær historie i vand.

Resumé

Hvis vi ønskede at vise én ting med alt dette terminologiske konglomerat, omdrejninger og hypoteser, så er det, at der desværre er spørgsmål, som med sikkerhed aldrig kan besvares fuldt ud. Dette gør fylogenetik og palæontologividenskab, der er lige så spændende, som de er frustrerende, da Debat og kavl hersker i en verden, hvor vi forsøger at gætte, hvad der skete for 530 millioner år siden. flere år. Den kambriske eksplosion, hvor imponerende den end er, forbliver uden et endegyldigt svar.

Bibliografiske referencer:

• Cambrian Explosion, wikipedia.org. Afhentes den 15. november i https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• Den kambriske eksplosion, Understandingevolution. Afhentes den 15. november i https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Marshall, C. R. (2006). Forklaring af den kambriske "eksplosion" af dyr. Annu. Rev. jorden planet. Sci., 34, 355-384.
• Morris, S. c. (2000). Den kambriske "eksplosion": langsom smelte eller megatonnage?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(9), 4426-4429.
• Den kambriske periode, National Geographic. Afhentes den 15. november i https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, Videnskabelig og kulturel nyhedsbulletin, Complutense University of Madrid (UCM). Afhentes den 15. november i 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). Integrerede registreringer af miljøændringer og evolution udfordrer den kambriske eksplosion. Nature ecology & evolution, 3(4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J., & Fu, D. (2014). Udløser for den kambriske eksplosion: hypoteser og problemer. Gondwana Research, 25(3), 896-909.