פיצוץ קמבריון: מה זה היה וכיצד הוא השפיע על האבולוציה הביולוגית

האבולוציה של יצורים חיים, כלומר מכלול השינויים במאפיינים הפנוטיפיים והגנטיים של אוכלוסיות לאורך הדורות, היא דבר שהיום מובן מאליו. תיעוד המאובנים והניתוחים הגנטיים לא מותירים לנו ספק בעניין זה: לכל היצורים הנוכחיים יש סדרה של אבות קדמונים ויצורים חיים מקובצים לטקסים לפי דרגות קרבה.

מושג זה בשנת 1859 היה בחיתוליו, ודרווין הניח בספר "המקור של מינים" מנגנון הברירה הטבעית שהסביר את האבולוציה הביולוגית, אך לא ללא ודאות הזמנות.

כאן נכנסת לתמונה "הדילמה של דארווין" הלא כל כך ידועה, שהייתה חידה אמיתית עבור ההוגה בהנחותיו בעלות אופי אבולוציוני. היום אנחנו מדברים על קרינה ביולוגית חסרת תקדים, בעידן עבר ועוין: ברוכים הבאים ל הפיצוץ הקמבריון.

• מאמר קשור: "תורת האבולוציה הביולוגית: מה היא ומה היא מסבירה"

מהו הפיצוץ בקמבריה?

הפיצוץ הקמבריון או פיצוץ קמבריון מתורגם לאנגלית הוא מונח שמתייחס אליו ההופעה הפתאומית והגיוון המהיר של אורגניזמים מאקרוסקופיים לפני כ-540 מיליון שנים. על פי מקורות מחקר, קרינה זו הייתה משמעותית במיוחד עבור הטסים ה"גדולים" יותר (כלומר, פילה).

הסיבה לכך היא שבמהלך תקופה זו התעוררו רוב קבוצות החיות: פרוקי רגליים, רכיכות, עגולים וקורדיטים ו-75% מהחלקים המייצגים על פני כדור הארץ. במילים פשוטות יותר, אפשר לומר כך

"פסגות" החיים הגדולות הוקמו בתקופת הקמבריון, בתוספת הענפים הקטנים שנבקעו מהם, כפי שיכולים להיות היום הצפלופודים או הביסתיים בתוך הקבוצה הגדולה של הרכיכות. בנוסף לגיוון המדהים הזה, התרחשו אירועים נוספים:

• חלה הסלמה בשפע הפלנקטון.
• נוכחותם של שלדים מינרליים ביצורים חיים התפשטה.
• השוניות הראשונות נוצרו.
• החיות החלו לנצל שכבות לא שטחיות של המצע, כלומר החלו לתרגל חפירה כשיטה להשגת מזון.
• החלו אינטראקציות אקולוגיות מורכבות ואיתם הקמת שרשראות טרופיות.

במהלך הקרינה האבולוציונית הזו, שנמשכה כ-20 מיליון שנה, לפחות 11 מתוך 20 הפילות המטזואיות (בעלי חיים) שתועדו היום הופיעו. כמובן שזה לא "התפוצצות החיים" היחידה שתועד לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ. ובכן, למשל, ההכחדה ההמונית של הטריאס-היורה אפשרה את הדומיננטיות שלאחר מכן של דינוזאורים. החלפת המינים לאחר שהתפנו גומחות אקולוגיות רבות אינה דבר חדש, אם כי אף אחת מהן לא הייתה דומה לפיצוץ הקמבריון.

בין היצורים החיים המפורסמים ביותר השייכים לחלוקה גיאולוגית זו אנו מוצאים את הטרילוביטים, חלקם פרוקי רגליים כבר נכחדו שכללו כ-4,000 מינים ומתוכם, למרבה המזל, מספר גדול הגיע אלינו של מאובנים. נציגים נפוצים נוספים היו ברכיופודים מסוימים, דומים לצדפות ולקולס, או הידועים anomalocaris, סוג של טורפים דמויי שרימפס שתפסו את טרפם עם קצוותיהם המעוצבים וו. בשלב זה, היצורים הפרימיטיביים הללו היו בראש שרשרת המזון באוקיינוסים של כוכב הלכת.

עם זאת, לפי פורטלים מקצועיים כמו מגזין נשיונל ג'יאוגרפיק, ישנה סבירות שהאירוע הזה היה קצת "מוגזם", שכן יתכן כי תיעוד המאובנים שהגיע אלינו משלב זה גדול בהרבה עקב מינרליזציה של שלדים של מינים שונים, לגבי יכולת ההתאבנות הירודה של קודמיהם בעלי הגוף הרך.

גורמים לקרינה אבולוציונית בקמבריה

בשלב זה, יש צורך לתחום את העובדה שאנו עוסקים בהשערות, כולן תקפות באותה מידה (עם תמיכה מדעית פחות או יותר), אך לא ניתן לבדוק אותן במלואן. מאמרי מחקר שונים מעלים את הסיבות האפשריות לפיצוץ הקמבריון ואנו מראים אותן בקצרה בשורות הבאות.

1. טריגרים סביבתיים

חמצון של מים ושינויים בהרכב הכימי שלהם הונחו כגורמים הסביבתיים הסבירים ביותר לפיצוץ הקמבריון.

כמובן, תהליך חילוף החומרים של מזון בנוכחות חמצן (נשימה תאית) מניב הרבה יותר אנרגיה מאשר מסלולים מטבוליים אנאירוביים, וזו הסיבה שפיצוץ של אנרגיה הגיוני ביולוגי. חיים כאשר ערכי הגז הזה הגיעו כמעט לרמות הנוכחיות של האוקיינוסים על פני כדור הארץ. למרות זאת, מחקרים עדכניים המנתחים תרכובות כימיות מסוימות בסלעים מהשלבים הגיאולוגיים הללו מדווחים שהעלייה בחמצן העולמי כנראה לא התרחשה בצורה דרסטית כמו רוב האנשים לְהֶאֱמִין.

עלייה בחומרים מזינים סביבתיים כמו זרחן או חנקן יכולה גם היא להסביר חלקית את הקרינה המוגזמת הזו., למרות שעובדה זו לא הייתה בקורלציה ישירה עם גיוון גדול יותר של מינים או הופעה של כל כך הרבה פילות, כפי שקרה בקמבריום.

2. גנים התפתחותיים ושעון מולקולרי

הפיצוץ הקמברי לא מצא את הסיבה שלו רק בגורמים סביבתיים כמו התנגשות היבשות, נוכחות גדולה יותר של חמצן, זמינות של חומרים מזינים וגורמים רבים אחרים החיצוניים לאדם, אך ניתן למצוא חלק מהאמת גם בגנים של אורגניזמים.

דוגמה ברורה לכך הם הגנים של הוקס, שבמהלך ההתפתחות העוברית, מציינים את תוכנית הגוף של יצורים חיים באמצעות הפעלה או השבתה של גנים אחרים בחלקים מסוימים של הגוף (הוסבר ב רִאשׁוֹנִי). האבולוציה של הגנים של הוקס, למשל, יכולה להסביר את הופעתם של גופים מורכבים יותר לאורך תקופה זו..

שעונים מולקולריים הראו שקרינה משלושת החיות הדו-צדדיות בתקופת הקמבריון המוקדמת זה קרה לאחר הגיוון של הגנים של הוקס, אז למרבה הצער, התיאוריה הזו נגמרה לא מעט בשנים האחרונות. זְמַן. אם הגנים של הוקס היו מגוונים לפני הקלידים, זה לא יהיה הסבר הולם לקרינה הקמברית.

• אולי יעניין אותך: "מה זה קודון? תכונות ופונקציות"

הדילמה של דרווין

אולי אנחנו יכולים להבין את הפאזל שהמראה המהיר הזה של חדש מינים ופילה, שכן אפילו היום לא ניתן לתת תשובה בלתי ניתנת להפרכה לגבי ה נושא.

נאומו של דרווין תמיד הגן על רצף השינויים ההדרגתי ביצורים חיים, עובדה ששללה את הופעתו של "מפץ גדול אבולוציוני", בדיוק מהו הפיצוץ הקמבריון. על פי מחקרים שונים, האצת השינויים הפיזיים במהלך הקמבריון עלתה פי 4 מהמנגנונים האבולוציוניים הנוכחיים, בעוד וריאציות גנטיות גדלו פי 5.5.

כפי שצוינו על ידי אנשי מקצוע בתחום שחקרו תופעה זו במהלך 20 השנים האחרונות, "אבולוציה מואצת ומתמשכת מתונה במשך כמה עשרות מיליוני שנים עלולה להוליד פיצוץ אבולוציוני", עובדה שבמידה מסוימת מסכימה עם ההנחות הראשוניות של דרווין.

גם זה נכון קולוניזציה של סביבות חדשות עשויה לקדם קצב אבולוציה הרבה יותר מהיר ומוטה, שכן טקסון שרוכש מאפיין חדשני עלול לדרוש פיצוץ אבולוציוני כדי לכבוש נישות חדשות. לדוגמה, אם הסתגלות ראשונית הייתה רכישת רגליים והארקה, זה במידה מסוימת הגיוני לחשוב שהמנגנונים אבולוציונית תאיץ לזמן מה בקבוצת הרגליים, שכן היא תמצא את עצמה עם אלפי נישות ריקות לנצל לאחר היסטוריה אבולוציונית אחת במים.

סיכום

אם רצינו להראות דבר אחד עם כל הקונגלומרט הטרמינולוגי הזה, ההשתוללות וההשערות, זה שלמרבה הצער, יש שאלות שבוודאי לעולם לא ניתן לענות עליהן במלואן. זה הופך מדעי פילוגנטיקה ופליאונטולוגיה למרגשים כמו שהם מתסכלים, שכן הוויכוח והזלזול שוררים בעולם שבו אנו מנסים לנחש מה קרה לפני 530 מיליון שנה. שנים. הפיצוץ הקמבריון, מרשים ככל שיהיה, נותר ללא תשובה מוחלטת.

הפניות ביבליוגרפיות:

• פיצוץ קמבריון, wikipedia.org. נאסף ב-15 בנובמבר ב https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• הפיצוץ הקמבריון, הבנת האבולוציה. נאסף ב-15 בנובמבר ב https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• מרשל, סי. ר. (2006). הסבר על ה"פיצוץ" הקמבריון של בעלי חיים. אננו. לְהַאִיץ. כדור הארץ. Sci., 34, 355-384.
• מוריס, ס. ג. (2000). ה"פיצוץ" הקמבריון: פתיל איטי או מגה-טונה?. הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, 97(9), 4426-4429.
• תקופת הקמבריה, נשיונל ג'יאוגרפיק. נאסף ב-15 בנובמבר ב https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, עלון חדשות מדעיות ותרבותיות, אוניברסיטת Complutense של מדריד (UCM). נאסף ב-15 בנובמבר ב https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-10072/Redescubre%20N%C2%BA7.pdf
• Wood, R., Liu, A. G., Bowyer, F., Wilby, P. ר., דאן, פ. ס., קנצ'ינגטון, סי. ג.,... & פני, א. (2019). תיעודים משולבים של שינויים סביבתיים ואבולוציה מאתגרים את הפיצוץ הקמבריון. טבע אקולוגיה ואבולוציה, 3(4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J., & Fu, D. (2014). טריגרים לפיצוץ הקמבריון: השערות ובעיות. Gondwana Research, 25(3), 896-909.