Eksplozja kambryjska: czym była i jak wpłynęła na ewolucję biologiczną

Ewolucja istot żywych, czyli zespół zmian cech fenotypowych i genetycznych populacji na przestrzeni pokoleń, jest dziś czymś oczywistym. Zapis kopalny i analizy genetyczne nie pozostawiają co do tego wątpliwości: wszystkie obecne istoty mają serię przodków, a żywe istoty są pogrupowane w taksony według stopnia pokrewieństwa.

Koncepcja ta w roku 1859 była w powijakach, a Darwin postulował w książce „Pochodzenie gatunek” mechanizm doboru naturalnego, który wyjaśnił ewolucję biologiczną, ale nie bez pewności Rezerwacje.

W tym miejscu pojawia się mało znany „dylemat Darwina”, który stanowił nie lada zagadkę dla myśliciela w jego postulatach o charakterze ewolucyjnym. Dzisiaj mówimy o bezprecedensowym promieniowaniu biologicznym w minionej i wrogiej epoce: witamy eksplozja kambryjska.

• Powiązany artykuł: „Teoria ewolucji biologicznej: czym jest i co wyjaśnia”

Czym jest eksplozja kambryjska?

Eksplozja kambryjska lub eksplozja kambryjska przetłumaczone na język angielski to termin, który odnosi się do

nagłe pojawienie się i szybkie zróżnicowanie organizmów makroskopowych około 540 milionów lat temu. Według źródeł badawczych promieniowanie to było szczególnie istotne dla „większych” taksonów (tj. gromad).

Dzieje się tak dlatego, że w tym czasie powstała większość grup zwierząt: stawonogi, mięczaki, szkarłupnie i strunowce oraz 75% reprezentatywnych podgrup na ziemi. Mówiąc prościej, można by tak powiedzieć wielkie „szczyty” życia zostały ustanowione w kambrze, a także małe gałęzie od nich odcięte, jak mogą być dzisiaj głowonogi lub małże w dużej grupie mięczaków. Oprócz tej niesamowitej dywersyfikacji miały miejsce inne wydarzenia:

• Nastąpiła eskalacja obfitości planktonu.
• Rozpowszechniła się obecność zmineralizowanych szkieletów istot żywych.
• Powstały pierwsze rafy.
• Zwierzęta zaczęły eksploatować niepowierzchniowe warstwy podłoża, czyli zaczęły uprawiać kopanie jako metodę zdobywania pożywienia.
• Rozpoczęły się złożone interakcje ekologiczne, a wraz z nimi tworzenie łańcuchów troficznych.

Podczas tego ewolucyjnego promieniowania, które trwało około 20 milionów lat, pojawiło się co najmniej 11 z 20 typów metazoan (zwierząt) zarejestrowanych dzisiaj. Oczywiście nie jest to jedyna „eksplozja życia” odnotowana w historii Ziemi. Otóż ​​na przykład masowe wymieranie triasu i jury umożliwiło późniejszą dominację dinozaury. Wymiana gatunków po opuszczeniu wielu nisz ekologicznych nie jest niczym nowym, chociaż żadna z nich nie była porównywalna z eksplozją kambryjską.

Wśród najsłynniejszych żywych istot należących do tego działu geologicznego znajdują się niektóre trylobity wymarłych już stawonogów, które obejmowały około 4000 gatunków, z których na szczęście znaczna liczba przetrwała do naszych czasów skamieniałości. Innymi powszechnymi przedstawicielami były niektóre ramienionogi, podobne do małży i małży lub dobrze znane anomalocaris, rodzaj drapieżników podobnych do krewetek, które chwytały zdobycz za pomocą ukształtowanych końcówek Hak. W tym czasie te prymitywne istoty znajdowały się na szczycie łańcucha pokarmowego w oceanach planety.

Jednak zdaniem profesjonalnych portali, takich jak magazyn National Geographic, istnieje prawdopodobieństwo, że wydarzenie to zostało nieco „przesadzone”, gdyż możliwe, że zapis kopalny, który doszedł do nas z tego etapu, jest znacznie większy ze względu na mineralizację szkieletów różnych gatunków, w odniesieniu do słabej zdolności fosylizacji ich poprzedników o miękkich ciałach.

Przyczyny promieniowania ewolucyjnego kambru

W tym miejscu konieczne jest zaznaczenie, że mamy do czynienia z hipotezami, z których wszystkie są równie ważne (z mniejszym lub większym poparciem naukowym), ale nie można ich w pełni przetestować. Różne artykuły naukowe postulują możliwe przyczyny eksplozji kambryjskiej i pokazujemy je pokrótce w poniższych wierszach.

1. wyzwalacze środowiskowe

Natlenienie wody i zmiany jej składu chemicznego postulowano jako najbardziej prawdopodobne środowiskowe wyzwalacze eksplozji kambru.

Oczywiście, proces metabolizowania pokarmu w obecności tlenu (oddychanie komórkowe) dostarcza znacznie więcej energii niż beztlenowe szlaki metaboliczne, dlatego eksplozja energii ma sens biologiczny. życia, kiedy wartości tego gazu osiągnęły niemal obecne poziomy oceanów na Ziemi. Mimo to ostatnie badania, które analizują pewne związki chemiczne w skałach z tych etapów geologicznych, donoszą że wzrost globalnego poziomu tlenu prawdopodobnie nie nastąpił tak drastycznie, jak u większości ludzi uważać.

Wzrost zawartości składników odżywczych w środowisku, takich jak fosfor lub azot, może również częściowo wyjaśnić to przesadne promieniowanie., chociaż fakt ten nie został bezpośrednio skorelowany z większym zróżnicowaniem gatunków lub pojawieniem się tak wielu typów, jak to miało miejsce w kambrze.

2. Geny rozwojowe i zegar molekularny

Eksplozja kambryjska mogła znaleźć swoje przyczyny nie tylko w determinantach środowiskowych, takich jak zderzenie kontynentów, większa obecność tlenu, większa dostępność składników odżywczych i wiele innych czynników zewnętrznych dla jednostki, ale część prawdy można również znaleźć w genach organizmy.

Wyraźnym tego przykładem są geny Hox, które podczas rozwoju embrionalnego określają plan budowy ciała żywych istot poprzez aktywację lub dezaktywację innych genów w pewnych częściach ciała (wyjaśnione w bardzo prymitywny). Na przykład ewolucja genów Hox mogłaby wyjaśnić pojawienie się bardziej złożonych ciał w tym okresie..

Zegary molekularne wykazały, że promieniowanie z trzech dwustronnych kladów zwierząt we wczesnym okresie kambru stało się to po dywersyfikacji genów Hox, więc niestety w ostatnich latach ta teoria trochę straciła na aktualności. czas. Gdyby geny Hox zróżnicowały się przed kladami, nie byłoby to wystarczającym wyjaśnieniem promieniowania kambryjskiego.

• Możesz być zainteresowany: „Co to jest kodon? Cechy i funkcje"

Dylemat Darwina

Być może uda nam się zrozumieć zagadkę tego szybkiego pojawienia się nowego gatunków i typów, ponieważ nawet dzisiaj nie można udzielić całkowicie niepodważalnej odpowiedzi dotyczącej wydanie.

Mowa Darwina zawsze broniła stopniowego następowania po sobie modyfikacji istot żywych, co wyklucza pojawienie się „ewolucyjnego Wielkiego Wybuchu”, czyli tego, czym jest eksplozja kambryjska. Według różnych badań, przyspieszenie zmian fizycznych w okresie kambru czterokrotnie przekroczyło obecne mechanizmy ewolucyjne, podczas gdy zmienność genetyczna wzrosła 5,5-krotnie.

Jak wskazują specjaliści w tej dziedzinie, którzy badali to zjawisko przez ostatnie 20 lat, „umiarkowanie przyspieszona i trwała ewolucja przez kilkadziesiąt milionów lat może doprowadzić do eksplozji ewolucyjnej”, co do pewnego stopnia zgadza się z początkowymi postulatami Darwin.

Prawdą jest również, że kolonizacja nowych środowisk może sprzyjać znacznie szybszemu, wypaczonemu tempu ewolucji, ponieważ takson, który uzyskuje innowacyjną cechę, może wymagać ewolucyjnej eksplozji, aby zająć nowe nisze. Na przykład, jeśli podstawową adaptacją byłoby nabycie nóg i uziemienie, do pewnego stopnia logiczne jest myślenie, że mechanizmy ewolucyjny przyspieszyłby na chwilę w grupie nóg, ponieważ znalazłby się z tysiącami pustych nisz do wykorzystania po pojedynczej historii ewolucyjnej w wodzie.

Streszczenie

Gdybyśmy chcieli pokazać jedną rzecz z całym tym konglomeratem terminologicznym, bełkotem i hipotezami, to że niestety są pytania, na które z pewnością nigdy nie da się w pełni odpowiedzieć. To sprawia, że ​​nauki filogenetyczne i paleontologiczne są równie ekscytujące, co frustrujące, ponieważ W świecie, w którym próbujemy odgadnąć, co wydarzyło się 530 milionów lat temu, królują debaty i kłótnie. lata. Eksplozja kambryjska, choć imponująca, pozostaje bez ostatecznej odpowiedzi.

Odniesienia bibliograficzne:

• Eksplozja kambryjska, wikipedia.org. Zebrane 15 listopada br https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• Eksplozja kambryjska, zrozumienie ewolucji. Zebrane 15 listopada br https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Marshall, C. R. (2006). Wyjaśnienie kambryjskiej „eksplozji” zwierząt. rok Obrót silnika. planeta Ziemia. Sci., 34, 355-384.
• Morris, S. C. (2000). „Eksplozja” kambryjska: lont powolny czy megatonaż? Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(9), 4426-4429.
• Okres kambru, National Geographic. Zebrane 15 listopada br https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, biuletyn naukowy i kulturalny, Uniwersytet Complutense w Madrycie (UCM). Zebrane 15 listopada br 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). Zintegrowane zapisy zmian środowiskowych i ewolucji rzucają wyzwanie eksplozji kambryjskiej. Ekologia i ewolucja przyrody, 3(4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J. i Fu, D. (2014). Wyzwalacze eksplozji kambryjskiej: hipotezy i problemy. Gondwana Research, 25(3), 896-909.