カンブリア爆発: それは何であり、生物進化にどのような影響を与えたのか

生物の進化、つまり世代を経る集団の表現型および遺伝的特徴の一連の変化は、今日では当然のことと考えられています。化石記録と遺伝子分析は、これについて私たちに疑いの余地を残しません。現在のすべての生物には一連の祖先があり、生物は親族の程度に応じて分類群に分類されます。

1859 年のこの概念はまだ初期段階にあり、ダーウィンは著書の中で次のように仮定しました。「種」は生物学的進化を説明した自然選択のメカニズムですが、確実な点がないわけではありません。予約。

ここで、あまり知られていない「ダーウィンのジレンマ」が登場しますが、これは進化論的な性質を仮定する思想家にとって真の難問でした。今日私たちは、過ぎ去った敵対的な時代における前例のない生物放射線について話しています。ようこそ カンブリア爆発.

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カンブリア爆発とは何ですか?

カンブリア爆発とか カンブリア爆発 を英語に訳すと、 約5億4000万年前の巨視的生物の突然の出現と急速な多様化. 研究情報源によると、この放射線は「より大きな」分類群（つまり、門）にとって特に重要でした。

これは、この時代に、節足動物、軟体動物、棘皮動物、脊索動物、そして地球上の代表的な小区分の 75% といった動物グループの大部分が誕生したためです。もっと簡単に言うと、次のように言えます。 生命の偉大な「頂点」はカンブリア紀に確立され、さらにそこから切り取られた小さな枝も、今日の軟体動物の大きなグループ内の頭足類や二枚貝と同様です。この驚くべき多様化に加えて、次のような出来事も起こりました。

プランクトンの量が急増した。
生物の中に石灰化した骨格が存在することが広がりました。
最初のサンゴ礁が形成されました。
動物は基質の非表層を利用し始めました。つまり、食物を得る方法として穴を掘る練習を始めました。
複雑な生態学的相互作用が始まり、それとともに栄養連鎖が確立されました。

約2000万年続いたこの進化の放射を通して、 今日記録された20の後生動物門のうち少なくとも11門が出現した. もちろん、地球の歴史を通じて記録された「生命の爆発」はこれだけではありません。たとえば、三畳紀からジュラ紀の大量絶滅により、その後の支配が可能になりました。恐竜。多くの生態学的ニッチが空になった後の種の入れ替わりは新しいことではないが、そのどれもがカンブリア紀の爆発に匹敵するものではなかった。

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この地質区分に属する最も有名な生物の中には、三葉虫がいます。すでに絶滅した節足動物には約 4,000 種が含まれており、幸運なことにそのうちの多くが私たちの元に伝わっています。化石の。他の一般的な代表例は、ハマグリやザルガイに似た特定の腕足類、またはよく知られている種でした。アノマロカリス、形を整えた端で獲物を捕まえるエビに似た捕食動物の属針。現時点では、これらの原始的な存在は地球の海の食物連鎖の頂点に位置していました。

しかし、ナショナルジオグラフィック誌などの専門ポータルによると、この出来事は少し「誇張」された可能性があります。 さまざまな種の骨格の鉱物化により、この段階から私たちに伝わった化石記録はさらに大量になる可能性があります。、柔らかい体の先代の化石化能力が低いことについて。

カンブリア紀の進化的放射の原因

この時点で、私たちが扱っているのは仮説であり、そのすべてが（多かれ少なかれ科学的裏付けとともに）同等に有効であるが、それを完全にテストすることはできないという境界線を定める必要があります。さまざまな研究論文がカンブリア紀の爆発の考えられる理由を仮定しており、それらを次の行で簡単に示します。

1. 環境要因

水の酸素化とその化学組成の変化は、カンブリア紀爆発の最も可能性の高い環境要因として想定されています。

もちろん、 酸素の存在下で食物を代謝するプロセス（細胞呼吸）は、はるかに多くのエネルギーを生成します 嫌気性代謝経路よりもエネルギーの爆発が生物学的に理にかなっているのはこのためです。このガスの値が地球上の海洋の現在のレベルにほぼ達したとき、寿命が来ました。それでも、これらの地質段階の岩石に含まれる特定の化合物を分析した最近の研究では、地球規模の酸素の増加は、おそらくほとんどの人ほど急激には起こらなかったのではないか信じる。

リンや窒素などの環境栄養素の増加も、この誇張された放射線を部分的に説明できる可能性があります。もっとも、この事実は、カンブリア紀に起こったような、種のさらなる多様化や非常に多くの門の出現と直接相関しているわけではない。

2. 発生遺伝子と分子時計

カンブリア紀の爆発は、大陸の衝突、酸素の存在量の増加、地球規模の変化などの環境決定要因にその理由を見出すだけではありませんでした。栄養素の利用可能性や個人に固有の他の多くの要因ですが、真実の一部は遺伝子にも見られる可能性があります。生物。

この明確な例は Hox 遺伝子です。Hox 遺伝子は、胚の発育中に体の構造を指定します。身体の特定の部分にある他の遺伝子の活性化または不活性化を通じて生物を活性化します（非常に簡単に説明されています）。初歩的なもの）。 たとえば、Hox 遺伝子の進化は、この期間を通じてより複雑な体の出現を説明できる可能性があります。.

分子時計は、カンブリア紀初期に 3 つの両側の動物クレードからの放射線が存在したことを示しています。それは Hox 遺伝子が多様化した後に起こったものであるため、残念ながらこの理論は近年かなり失われています。時間。もしホックス遺伝子が分岐群の前に多様化したとしたら、これはカンブリア紀放射の適切な説明にはなりません。

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ダーウィンのジレンマ

おそらく、この新しいものの急速な出現がもたらす謎を理解できるかもしれません。種と門に関しては、今日でも完全に反駁の余地のない答えは得られていないため、問題。

ダーウィンの演説は常に、生物における段階的な変化の連続を擁護しており、これはまさにカンブリア爆発のような「進化的ビッグバン」の出現を排除する事実である。さまざまな研究によると、 カンブリア紀の物理的変化の加速は現在の進化メカニズムの4倍を超えた、一方、遺伝的変異は5.5倍に増加しました。

過去 20 年間にわたってこの現象を研究してきたこの分野の専門家によって指摘されているように、「適度に加速され、持続的な進化が起こっている」「数千万年の間に進化の爆発が起こる可能性がある」という事実は、ある程度、最初の仮定と一致します。ダーウィン。

それもまた真実です 新しい環境の植民地化は、はるかに速く、偏った進化速度を促進する可能性がある革新的な特性を獲得した分類群が新しいニッチを占めるには進化の爆発が必要になる可能性があるためです。たとえば、主な適応が足と接地の獲得である場合、そのメカニズムは次のように考えるのがある程度論理的です。脚のあるグループでは、単一の進化の歴史の後に利用できる空のニッチが何千もあることがわかるため、進化はしばらく加速するでしょう水中で。

まとめ

このようにとりとめのない用語や仮説が羅列されている中で、私たちが 1 つだけ明らかにしておきたいのは、残念ながら完全に答えることのできない疑問が存在するということです。このため、系統発生学と古生物学は刺激的であると同時にイライラするものでもあります。 5 億 3,000 万年前に何が起こったのかを推測しようとする世界では、議論と争いが蔓延しています。年。カンブリア爆発は印象的なものですが、決定的な答えはまだ見つかっていません。

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