Kambrická explózia: čo to bolo a ako ovplyvnila biologickú evolúciu

Evolúcia živých bytostí, teda súbor zmien fenotypových a genetických charakteristík populácií v priebehu generácií, je niečo, čo sa dnes považuje za samozrejmosť. Fosílne záznamy a genetické analýzy nás o tom nenechajú na pochybách: všetky súčasné bytosti majú sériu predkov a živé bytosti sú zoskupené do taxónov podľa stupňa príbuznosti.

Tento koncept bol v roku 1859 v plienkach a Darwin predpokladal v knihe „Pôvod druh“ mechanizmus prirodzeného výberu, ktorý vysvetľoval biologickú evolúciu, no nie celkom istý Rezervácie.

Tu vstupuje do hry nie až tak známa „Darwinova dilema“, ktorá bola pre mysliteľa v jeho postuláciách evolučného charakteru skutočným rébusom. Dnes hovoríme o bezprecedentnom biologickom žiarení v minulej a nepriateľskej dobe: vitajte kambrický výbuch.

• Súvisiaci článok: "Teória biologickej evolúcie: čo to je a čo vysvetľuje"

Čo je kambrická explózia?

Kambrická explózia resp kambrický výbuch preložený do angličtiny je termín, ktorý odkazuje na náhly výskyt a rýchla diverzifikácia makroskopických organizmov asi pred 540 miliónmi rokov

. Podľa výskumných zdrojov bolo toto žiarenie obzvlášť významné pre „väčšie“ taxóny (tj kmene).

Je to tak preto, lebo v tomto období vznikla väčšina živočíšnych skupín: článkonožce, mäkkýše, ostnatokožce a strunatce a 75 % reprezentatívnych pododdielov na Zemi. Jednoduchšie povedané, dalo by sa povedať veľké „vrcholky“ života vznikli počas kambria a z nich sa odštiepili malé konáre, ako by mohli byť dnes hlavonožce alebo lastúrniky v rámci veľkej skupiny mäkkýšov. Okrem tejto neuveriteľnej diverzifikácie došlo k ďalším udalostiam:

• Došlo k eskalácii množstva planktónu.
• Rozšírila sa prítomnosť mineralizovaných kostier u živých bytostí.
• Vznikli prvé útesy.
• Zvieratá začali využívať nepovrchové vrstvy substrátu, to znamená, že začali praktizovať kopanie ako spôsob získavania potravy.
• Začali sa zložité ekologické interakcie as nimi aj vytváranie trofických reťazcov.

Počas tohto evolučného žiarenia, ktoré trvalo asi 20 miliónov rokov, objavilo sa aspoň 11 z 20 dnes zaznamenaných metazoálnych (živočíšnych) kmeňov. Samozrejme, toto nie je jediný „výbuch života“ zaznamenaný v celej histórii Zeme. No napríklad masové vymieranie triasu-jury umožnilo následnú dominanciu tzv. dinosaurov. Náhrada druhov po uvoľnení mnohých ekologických výklenkov nie je žiadnou novinkou, hoci žiadna z nich nebola porovnateľná s kambrickou explóziou.

Medzi najznámejšie živé bytosti patriace do tejto geologickej divízie nájdeme trilobity, napr už vyhynuté článkonožce, ktoré zahŕňali asi 4 000 druhov a z ktorých našťastie veľké množstvo prišlo k nám fosílií. Ďalšími bežnými zástupcami boli niektoré ramenonožce, podobne ako lastúrniky a srdcovky, alebo známe anomalocaris, rod dravcov podobných krevetám, ktoré chytili korisť tvarovanými koncami Háčik. V tom čase boli tieto primitívne bytosti na vrchole potravinového reťazca v oceánoch planéty.

Podľa odborných portálov ako je magazín National Geographic je však pravdepodobnosť, že táto udalosť bola trochu „prehnaná“, keďže je možné, že fosílne záznamy, ktoré sa k nám dostali z tohto štádia, sú oveľa väčšie v dôsledku mineralizácie kostier rôznych druhov, čo sa týka slabej fosilizačnej schopnosti ich predchodcov s mäkkým telom.

Príčiny kambrického evolučného žiarenia

V tomto bode je potrebné vymedziť, že máme do činenia s hypotézami, ktoré sú všetky rovnako platné (s viac-menej vedeckou podporou), ktoré však nemožno úplne otestovať. Rôzne výskumné články predpokladajú možné príčiny kambrickej explózie a v nasledujúcich riadkoch ich stručne ukážeme.

1. environmentálne spúšťače

Okysličenie vody a zmeny v jej chemickom zložení boli predpokladané ako najpravdepodobnejšie environmentálne spúšťače kambrickej explózie.

Samozrejme, proces metabolizmu potravy v prítomnosti kyslíka (bunkové dýchanie) prináša oveľa viac energie než anaeróbne metabolické dráhy, a preto má výbuch energie biologický zmysel. života, keď hodnoty tohto plynu dosiahli takmer súčasné hladiny oceánov na Zemi. Napriek tomu uvádzajú nedávne štúdie, ktoré analyzujú určité chemické zlúčeniny v horninách z týchto geologických štádií že nárast globálneho kyslíka pravdepodobne nenastal tak drasticky ako u väčšiny ľudí veriť.

Nárast živín v životnom prostredí, ako je fosfor alebo dusík, by tiež mohol čiastočne vysvetliť toto prehnané žiarenie., hoci táto skutočnosť nebola priamo spojená s väčšou diverzifikáciou druhov alebo výskytom toľkých kmeňov, ako sa to stalo v kambriu.

2. Vývojové gény a molekulárne hodiny

Kambrická explózia mohla nájsť svoj dôvod nielen v environmentálnych determinantoch, ako je stret kontinentov, väčšia prítomnosť kyslíka, väčšia dostupnosť živín a mnoho ďalších faktorov, ktoré sú pre jednotlivca vonkajšie, ale časť pravdy možno nájsť aj v génoch organizmov.

Jasným príkladom toho sú Hox gény, ktoré počas embryonálneho vývoja špecifikujú telesný plán živé bytosti prostredníctvom aktivácie alebo inaktivácie iných génov v určitých častiach tela (vysvetlené vo veľmi rudimentárne). Evolúcia génov Hox by napríklad mohla vysvetliť výskyt zložitejších tiel počas tohto obdobia..

Molekulové hodiny ukázali, že žiarenie z troch bilaterálnych kladov zvierat počas raného kambria stalo sa to po diverzifikácii Hox génov, takže bohužiaľ tejto teórii v posledných rokoch dosť došiel dych. čas. Ak by sa gény Hox diverzifikovali pred kladmi, nebolo by to adekvátne vysvetlenie kambrického žiarenia.

• Mohlo by vás zaujímať: „Čo je to kodón? Vlastnosti a funkcie"

Darwinova dilema

Možno môžeme pochopiť hádanku, že tento rýchly vzhľad nového druhov a kmeňov, keďže ani dnes nemožno dať úplne nevyvrátiteľnú odpoveď ohľadom problém.

Darwinov prejav vždy obhajoval postupnú postupnosť modifikácií v živých bytostiach, čo je skutočnosť, ktorá vylučovala objavenie sa „evolučného veľkého tresku“, teda kambrijskej explózie. Podľa rôznych štúdií, zrýchlenie fyzikálnych modifikácií počas kambria 4-násobne prekročilo súčasné evolučné mechanizmy, zatiaľ čo genetické variácie sa zvýšili 5,5-krát.

Ako uviedli odborníci v tejto oblasti, ktorí študovali tento fenomén za posledných 20 rokov, „mierne zrýchlený a trvalý vývoj na niekoľko desiatok miliónov rokov by mohlo viesť k evolučnej explózii“, čo je skutočnosť, ktorá do istej miery súhlasí s počiatočnými postuláciami Darwin.

Tiež je pravda, že kolonizácia nových prostredí môže podporiť oveľa rýchlejšiu, skreslenú rýchlosť evolúcie, pretože taxón, ktorý nadobudne inovatívnu charakteristiku, by mohol vyžadovať evolučnú explóziu, aby obsadil nové výklenky. Napríklad, ak by primárnou adaptáciou bolo získanie nôh a uzemnenie, je do istej miery logické myslieť si, že mechanizmy evolučné by sa v skupine s nohami na chvíľu zrýchlilo, pretože by sa ocitlo s tisíckami prázdnych výklenkov, ktoré by bolo možné využiť po jedinej evolučnej histórii vo vode.

Zhrnutie

Ak by sme chceli všetkým týmto terminologickým konglomerátom, táraním a hypotézami ukázať jednu vec, je to, že, žiaľ, existujú otázky, na ktoré sa určite nikdy nedá úplne odpovedať. Vďaka tomu sú fylogenetika a paleontologické vedy rovnako vzrušujúce ako frustrujúce, pretože Vo svete, v ktorom sa snažíme uhádnuť, čo sa stalo pred 530 miliónmi rokov, vládne diskusia a podrazy. rokov. Kambrická explózia, akokoľvek pôsobivá, zostáva bez definitívnej odpovede.

Bibliografické odkazy:

• Kambrická explózia, wikipedia.org. Zhromaždené 15. novembra v https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• Kambrická explózia, pochopenie evolúcie. Zhromaždené 15. novembra v https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Marshall, C. R. (2006). Vysvetlenie kambrického „výbuchu“ zvierat. Annu. Rev. planéta Zem. Sci., 34, 355-384.
• Morris, S. c. (2000). Kambrický „výbuch“: pomalá poistka alebo megatonáž?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(9), 4426-4429.
• Kambrické obdobie, National Geographic. Zhromaždené 15. novembra v https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, Vedecký a kultúrny spravodajský bulletin, Univerzita Complutense v Madride (UCM). Zhromaždené 15. novembra v 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). Integrované záznamy o zmenách a vývoji životného prostredia spochybňujú kambrickú explóziu. Ekológia prírody a evolúcia, 3 (4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J., & Fu, D. (2014). Spúšťače kambrického výbuchu: hypotézy a problémy. Gondwana Research, 25(3), 896-909.