Κάμβρια έκρηξη: τι ήταν και πώς επηρέασε τη βιολογική εξέλιξη

Η εξέλιξη των έμβιων όντων, δηλαδή το σύνολο των αλλαγών στα φαινοτυπικά και γενετικά χαρακτηριστικά των πληθυσμών ανά γενεές, είναι κάτι που σήμερα θεωρείται δεδομένο. Τα απολιθώματα και οι γενετικές αναλύσεις δεν μας αφήνουν καμία αμφιβολία για αυτό: όλα τα σημερινά όντα έχουν μια σειρά από προγόνους και τα έμβια όντα ομαδοποιούνται σε ταξινομήσεις ανάλογα με τους βαθμούς συγγένειας.

Αυτή η έννοια το έτος 1859 βρισκόταν στα σπάργανα και ο Δαρβίνος υπέθεσε στο βιβλίο «Η προέλευση του είδη» ο μηχανισμός της φυσικής επιλογής που εξήγησε τη βιολογική εξέλιξη, αλλά όχι χωρίς βεβαιότητα Κρατήσεις.

Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι το όχι και τόσο γνωστό «δίλημμα του Δαρβίνου», που ήταν πραγματικός γρίφος για τον στοχαστή στις θεωρήσεις του με εξελικτικό χαρακτήρα. Σήμερα μιλάμε για πρωτόγνωρη βιολογική ακτινοβολία, σε μια περασμένη και εχθρική εποχή: καλώς ήρθατε στο η έκρηξη της Κάμβριας.

• Σχετικό άρθρο: «Η θεωρία της βιολογικής εξέλιξης: τι είναι και τι εξηγεί»

Τι είναι η έκρηξη της Κάμβριας;

Η έκρηξη της Κάμβριας ή

έκρηξη κάμπρια μεταφρασμένο στα αγγλικά είναι ένας όρος που αναφέρεται σε η ξαφνική εμφάνιση και η ταχεία διαφοροποίηση των μακροσκοπικών οργανισμών πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με ερευνητικές πηγές, αυτή η ακτινοβολία ήταν ιδιαίτερα σημαντική για τα «μεγαλύτερα» taxa (δηλαδή, phyla).

Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου προέκυψε η πλειοψηφία των ζωικών ομάδων: αρθρόποδα, μαλάκια, εχινόδερμα και χορδάτες και το 75% των αντιπροσωπευτικών υποδιαιρέσεων στη γη. Πιο απλά, θα μπορούσε να ειπωθεί ότι οι μεγάλες «κορυφές» της ζωής καθιερώθηκαν κατά τη διάρκεια της Κάμβριας, καθώς και τα μικρά κλαδιά που αποκόπηκαν από αυτές, όπως θα μπορούσαν να είναι σήμερα τα κεφαλόποδα ή δίθυρα μέσα στη μεγάλη ομάδα των μαλακίων. Εκτός από αυτή την απίστευτη διαφοροποίηση, συνέβησαν και άλλα γεγονότα:

• Υπήρξε μια κλιμάκωση στην αφθονία του πλαγκτόν.
• Η παρουσία μεταλλοποιημένων σκελετών σε ζωντανά όντα εξαπλώθηκε.
• Σχηματίστηκαν οι πρώτοι ύφαλοι.
• Τα ζώα άρχισαν να εκμεταλλεύονται μη επιφανειακά στρώματα του υποστρώματος, άρχισαν δηλαδή να εξασκούν το σκάψιμο ως μέθοδο απόκτησης τροφής.
• Άρχισαν πολύπλοκες οικολογικές αλληλεπιδράσεις και μαζί με αυτές η δημιουργία τροφικών αλυσίδων.

Σε όλη αυτή την εξελικτική ακτινοβολία, η οποία διήρκεσε περίπου 20 εκατομμύρια χρόνια, Εμφανίστηκαν τουλάχιστον 11 από τις 20 φυλές μεταζώων (ζώων) που καταγράφηκαν σήμερα. Φυσικά, αυτή δεν είναι η μόνη «έκρηξη ζωής» που έχει καταγραφεί σε όλη την ιστορία της Γης. Λοιπόν, για παράδειγμα, η μαζική εξαφάνιση του Τριασικού-Ιουρασικού επέτρεψε την επακόλουθη κυριαρχία του δεινόσαυροι. Η αντικατάσταση των ειδών όταν εκκενωθούν πολλές οικολογικές κόγχες δεν είναι κάτι νέο, αν και κανένα από αυτά δεν ήταν συγκρίσιμο με την έκρηξη της Κάμβριας.

Ανάμεσα στα πιο διάσημα έμβια όντα που ανήκουν σε αυτό το γεωλογικό τμήμα βρίσκουμε τους τριλοβίτες, μερικούς ήδη εξαφανισμένα αρθρόποδα που περιελάμβαναν περίπου 4.000 είδη και από τα οποία, ευτυχώς, ένας μεγάλος αριθμός έχει φτάσει σε εμάς των απολιθωμάτων. Άλλοι κοινοί εκπρόσωποι ήταν ορισμένα βραχιόποδα, παρόμοια με τις αχιβάδες και τις κοκαλιές, ή τα γνωστά anomalocaris, ένα γένος αρπακτικών που μοιάζουν με γαρίδες που έπιασαν τη λεία τους με τα διαμορφωμένα άκρα τους Αγκιστρο. Εκείνη την εποχή, αυτά τα πρωτόγονα όντα ήταν στην κορυφή της τροφικής αλυσίδας στους ωκεανούς του πλανήτη.

Ωστόσο, σύμφωνα με επαγγελματικές πύλες όπως το περιοδικό National Geographic, υπάρχει η πιθανότητα το γεγονός αυτό να ήταν λίγο «υπερβολικό», αφού είναι πιθανό ότι το αρχείο απολιθωμάτων που έχει φτάσει σε εμάς από αυτό το στάδιο είναι πολύ μεγαλύτερο λόγω της ανοργανοποίησης των σκελετών διαφόρων ειδών, σχετικά με την κακή απολιθωτική ικανότητα των προκατόχων τους με μαλακό σώμα.

Αιτίες της Καμβριακής εξελικτικής ακτινοβολίας

Σε αυτό το σημείο, είναι απαραίτητο να οριοθετήσουμε ότι έχουμε να κάνουμε με υποθέσεις, όλες εξίσου έγκυρες (με λιγότερο ή περισσότερο επιστημονική υποστήριξη), αλλά δεν μπορούν να ελεγχθούν πλήρως. Διάφορα ερευνητικά άρθρα υποθέτουν τους πιθανούς λόγους για την έκρηξη της Κάμβριας και τους παρουσιάζουμε εν συντομία στις ακόλουθες γραμμές.

1. περιβαλλοντικά ερεθίσματα

Η οξυγόνωση του νερού και οι αλλαγές στη χημική του σύσταση έχουν θεωρηθεί ως τα πιο πιθανά περιβαλλοντικά ερεθίσματα για την έκρηξη της Κάμβριας.

Φυσικά, η διαδικασία μεταβολισμού της τροφής παρουσία οξυγόνου (κυτταρική αναπνοή) αποδίδει πολύ περισσότερη ενέργεια παρά τα αναερόβια μεταβολικά μονοπάτια, γι' αυτό μια έκρηξη ενέργειας έχει βιολογικό νόημα. ζωής όταν οι τιμές αυτού του αερίου έφτασαν σχεδόν τα σημερινά επίπεδα των ωκεανών στη Γη. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες που αναλύουν ορισμένες χημικές ενώσεις σε πετρώματα από αυτά τα γεωλογικά στάδια αναφέρουν ότι η αύξηση του παγκόσμιου οξυγόνου μάλλον δεν συνέβη τόσο δραστικά όσο οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύω.

Οι αυξήσεις σε περιβαλλοντικά θρεπτικά συστατικά όπως ο φώσφορος ή το άζωτο θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν εν μέρει αυτήν την υπερβολική ακτινοβολία., αν και αυτό το γεγονός δεν έχει συσχετιστεί άμεσα με μεγαλύτερη διαφοροποίηση των ειδών ή την εμφάνιση τόσων πολλών φυλών, όπως συνέβη στην Κάμβρια.

2. Αναπτυξιακά γονίδια και μοριακό ρολόι

Η έκρηξη της Κάμβριας δεν μπορούσε μόνο να βρει την αιτία της σε περιβαλλοντικούς καθοριστικούς παράγοντες όπως η σύγκρουση των ηπείρων, η μεγαλύτερη παρουσία οξυγόνου, η μεγαλύτερη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών και πολλών άλλων παραγόντων που είναι εξωγενείς στο άτομο, αλλά μέρος της αλήθειας θα μπορούσε επίσης να βρεθεί στα γονίδια του οργανισμών.

Ένα σαφές παράδειγμα αυτού είναι τα γονίδια Hox, τα οποία, κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη, καθορίζουν το σχέδιο σώματος του ζωντανά όντα μέσω της ενεργοποίησης ή αδρανοποίησης άλλων γονιδίων σε ορισμένα μέρη του σώματος (εξηγείται σε μια πολύ στοιχειώδης). Η εξέλιξη των γονιδίων Hox, για παράδειγμα, θα μπορούσε να εξηγήσει την εμφάνιση πιο πολύπλοκων σωμάτων σε όλη αυτή την περίοδο..

Τα μοριακά ρολόγια έδειξαν ότι η ακτινοβολία από τις τρεις αμφίπλευρες κλάδες ζώων κατά την πρώιμη περίοδο της Κάμβριας συνέβη μετά τη διαφοροποίηση των γονιδίων Hox, οπότε δυστυχώς αυτή η θεωρία έχει ξεμείνει αρκετά τα τελευταία χρόνια. χρόνος. Εάν τα γονίδια Hox διαφοροποιούνταν πριν από τα clades, αυτό δεν θα ήταν επαρκής εξήγηση για την ακτινοβολία Κάμβριας.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: «Τι είναι το κωδικόνιο; Χαρακτηριστικά και λειτουργίες"

Το δίλημμα του Δαρβίνου

Ίσως μπορούμε να καταλάβουμε το παζλ που αυτή η γρήγορη εμφάνιση του νέου είδη και φυλά, αφού ούτε και σήμερα μπορεί να δοθεί μια εντελώς αδιάψευστη απάντηση σχετικά με την θέμα.

Η ομιλία του Δαρβίνου πάντα υπερασπιζόταν τη σταδιακή διαδοχή των τροποποιήσεων στα έμβια όντα, γεγονός που απέκλειε την εμφάνιση μιας «εξελικτικής Μεγάλης Έκρηξης», ακριβώς όπως είναι η έκρηξη της Κάμβριας. Σύμφωνα με διάφορες μελέτες, η επιτάχυνση των φυσικών τροποποιήσεων κατά την Κάμβρια υπερέβη κατά 4 φορές τους τρέχοντες εξελικτικούς μηχανισμούς, ενώ οι γενετικές παραλλαγές αυξήθηκαν 5,5 φορές.

Όπως υποδεικνύεται από επαγγελματίες του κλάδου που έχουν μελετήσει αυτό το φαινόμενο τα τελευταία 20 χρόνια, «μια μέτρια επιταχυνόμενη και διαρκής εξέλιξη για μερικές δεκάδες εκατομμύρια χρόνια θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια εξελικτική έκρηξη», γεγονός που, ως ένα βαθμό, συμφωνεί με τις αρχικές θέσεις του Δαρβίνος.

Είναι επίσης αλήθεια ότι ο αποικισμός νέων περιβαλλόντων μπορεί να προωθήσει έναν πολύ πιο γρήγορο, λοξό ρυθμό εξέλιξης, αφού μια ταξινομική ταξινόμηση που αποκτά ένα καινοτόμο χαρακτηριστικό θα μπορούσε να απαιτήσει μια εξελικτική έκρηξη για να καταλάβει νέες θέσεις. Για παράδειγμα, αν μια πρωταρχική προσαρμογή ήταν η απόκτηση ποδιών και γείωσης, είναι σε κάποιο βαθμό λογικό να πιστεύουμε ότι οι μηχανισμοί Το evolutionary θα επιταχύνει για λίγο στην ομάδα των ποδιών, καθώς θα βρισκόταν με χιλιάδες κενές θέσεις για εκμετάλλευση μετά από μια μοναδική εξελικτική ιστορία στο νερό.

Περίληψη

Αν θέλαμε να δείξουμε ένα πράγμα με όλο αυτό το ορολογικό συγκρότημα, τις περιπλανήσεις και τις υποθέσεις, είναι ότι, δυστυχώς, υπάρχουν ερωτήματα που σίγουρα δεν μπορούν ποτέ να απαντηθούν πλήρως. Αυτό κάνει τις επιστήμες της φυλογενετικής και της παλαιοντολογίας που είναι τόσο συναρπαστικές όσο και απογοητευτικές, καθώς η Η συζήτηση και η κακία βασιλεύουν σε έναν κόσμο όπου προσπαθούμε να μαντέψουμε τι συνέβη πριν από 530 εκατομμύρια χρόνια. χρόνια. Το Cambrian Explosion, όσο εντυπωσιακό κι αν είναι, παραμένει χωρίς οριστική απάντηση.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Cambrian Explosion, wikipedia.org. Συλλογή στις 15 Νοεμβρίου σε https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• The Cambrian Explosion, UnderstandingEvolution. Συλλογή στις 15 Νοεμβρίου σε https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Μάρσαλ, Γ. R. (2006). Εξήγηση της Κάμβριας «έκρηξης» ζώων. Annu. Στροφή μηχανής. πλανήτης της γης. Sci., 34, 355-384.
• Μόρις, Σ. ντο. (2000). Η «έκρηξη» της Κάμβριας: αργή θρυαλλίδα ή μεγατονάζ;. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(9), 4426-4429.
• Cambrian Period, National Geographic. Συλλογή στις 15 Νοεμβρίου σε https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, Επιστημονικό και πολιτιστικό δελτίο ειδήσεων, Πανεπιστήμιο Complutense της Μαδρίτης (UCM). Συλλογή στις 15 Νοεμβρίου σε 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. ΣΟΛ.,... & Πένυ, Α. (2019). Ολοκληρωμένα αρχεία περιβαλλοντικής αλλαγής και εξέλιξης αμφισβητούν την έκρηξη της Κάμβριας. Nature ecology & evolution, 3(4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J., & Fu, D. (2014). Έναυσμα για την έκρηξη της Κάμβριας: υποθέσεις και προβλήματα. Gondwana Research, 25(3), 896-909.