Kambrijska eksplozija: kaj je bila in kako je vplivala na biološko evolucijo

Evolucija živih bitij, torej skupek spreminjanja fenotipskih in genetskih značilnosti populacij skozi generacije, je danes nekaj samoumevnega. Fosilni zapis in genetske analize nam ne puščajo nobenega dvoma o tem: vsa sedanja bitja imajo vrsto prednikov in živa bitja so razvrščena v taksone glede na stopnjo sorodstva.

Ta koncept je bil leta 1859 v povojih in Darwin je v knjigi »Izvor vrste« mehanizem naravne selekcije, ki je pojasnil biološko evolucijo, vendar ne brez gotovosti rezervacije.

Tu nastopi ne tako znana »Darwinova dilema«, ki je bila za misleca v njegovih postulacijah evolucijske narave prava uganka. Danes govorimo o biološkem sevanju brez primere v pretekli in sovražni dobi: dobrodošli v kambrijska eksplozija.

• Sorodni članek: "Teorija biološke evolucije: kaj je in kaj razlaga"

Kaj je kambrijska eksplozija?

Kambrijska eksplozija oz kambrijska eksplozija preveden v angleščino je izraz, ki se nanaša na nenaden pojav in hitra diverzifikacija makroskopskih organizmov pred približno 540 milijoni let

. Glede na raziskovalne vire je bilo to sevanje še posebej pomembno za "večje" taksone (tj. phyla).

To je tako, ker je v tem času nastala večina živalskih skupin: členonožci, mehkužci, iglokožci in strunarji ter 75 % reprezentativnih pododdelkov na zemlji. Povedano preprosteje bi lahko rekli, da veliki »vrhunci« življenja so bili vzpostavljeni v kambriju, poleg tega pa so se od njih odcepile majhne veje, kot bi lahko bili danes glavonožci ali školjke znotraj velike skupine mehkužcev. Poleg te neverjetne diverzifikacije so se zgodili še drugi dogodki:

• Prišlo je do stopnjevanja številčnosti planktona.
• Prisotnost mineraliziranih skeletov v živih bitjih se je razširila.
• Nastali so prvi grebeni.
• Živali so začele izkoriščati nepovršinske plasti substrata, torej so se začele ukvarjati s kopanjem kot načinom pridobivanja hrane.
• Začele so se kompleksne ekološke interakcije in z njimi vzpostavljanje trofičnih verig.

Skozi to evolucijsko sevanje, ki je trajalo približno 20 milijonov let, pojavilo se je vsaj 11 od 20 danes zabeleženih metazojskih (živalskih) vrst. Seveda pa to ni edina "eksplozija življenja", zabeležena v zgodovini Zemlje. No, na primer, množično izumrtje triasa in jure je omogočilo kasnejšo prevlado dinozavri. Zamenjava vrst, ko so izpraznjene številne ekološke niše, ni nič novega, čeprav nobena od njih ni bila primerljiva s kambrijsko eksplozijo.

Med najbolj znanimi živimi bitji, ki spadajo v to geološko skupino, najdemo trilobite, nekatere že izumrli členonožci, ki so vključevali približno 4000 vrst in od katerih jih je na srečo veliko število prišlo do nas fosilov. Drugi pogosti predstavniki so bili nekateri ramenonožci, podobni školjkam in školjkam, ali dobro znani anomalocaris, rod kozicam podobnih plenilcev, ki so svoj plen lovili s svojimi oblikovanimi konicami Kavelj. Takrat so bila ta primitivna bitja na vrhu prehranjevalne verige v oceanih planeta.

Vendar pa po poročanju strokovnih portalov, kot je revija National Geographic, obstaja verjetnost, da je bil ta dogodek nekoliko "pretiran", saj možno je, da je fosilni zapis, ki je prišel do nas s te stopnje, veliko večji zaradi mineralizacije okostij različnih vrst, glede slabe fosilizacijske sposobnosti njihovih predhodnikov z mehkim telesom.

Vzroki kambrijskega evolucijskega sevanja

Na tem mestu je treba razmejiti, da imamo opravka s hipotezami, ki so vse enako veljavne (z bolj ali manj znanstveno podlago), ki pa jih ni mogoče v celoti preveriti. Različni raziskovalni članki predpostavljajo možne razloge za kambrijsko eksplozijo in jih na kratko prikazujemo v naslednjih vrsticah.

1. okoljski sprožilci

Oksigenacija vode in spremembe v njeni kemični sestavi so domnevali kot najverjetnejši okoljski sprožilci za kambrijsko eksplozijo.

Seveda, proces presnove hrane ob prisotnosti kisika (celično dihanje) daje veliko več energije kot anaerobne presnovne poti, zato je eksplozija energije biološko smiselna. življenja, ko so vrednosti tega plina dosegle skoraj sedanjo raven oceanov na Zemlji. Kljub temu poročajo nedavne študije, ki analizirajo določene kemične spojine v kamninah iz teh geoloških stopenj da se globalno povečanje kisika verjetno ni zgodilo tako drastično kot večina ljudi verjeti.

Tudi povečana vsebnost hranil v okolju, kot sta fosfor ali dušik, bi lahko delno pojasnila to pretirano sevanje., čeprav to dejstvo ni bilo neposredno povezano z večjo diverzifikacijo vrst ali pojavom toliko debel, kot se je zgodilo v kambriju.

2. Razvojni geni in molekularna ura

Kambrijska eksplozija ni mogla najti razloga samo v okoljskih determinantah, kot so trk celin, večja prisotnost kisika, večja dostopnost hranil in številni drugi dejavniki, ki so zunanji posamezniku, a del resnice bi lahko našli tudi v genih organizmi.

Jasen primer tega so geni Hox, ki med embrionalnim razvojem določajo načrt telesa. živa bitja z aktivacijo ali inaktivacijo drugih genov v določenih delih telesa (razloženo v zelo rudimentaren). Razvoj genov Hox bi lahko na primer pojasnil pojav bolj kompleksnih teles v tem obdobju..

Molekularne ure so pokazale, da sevanje treh dvostranskih živalskih klasov v zgodnjem kambrijskem obdobju to se je zgodilo po diverzifikaciji Hox genov, tako da je ta teorija v zadnjih letih žal precej zmanjkala sape. čas. Če bi se geni Hox diverzificirali pred kladi, to ne bi bila ustrezna razlaga za kambrijsko sevanje.

• Morda vas zanima: "Kaj je kodon? Lastnosti in funkcije"

Darwinova dilema

Morda lahko razumemo uganko tega hitrega pojava novega vrst in phyla, saj še danes ni mogoče dati povsem neizpodbitnega odgovora glede težava.

Darwinov govor je vedno zagovarjal postopno zaporedje sprememb v živih bitjih, dejstvo, ki je izključevalo pojav "evolucijskega velikega poka", kar je kambrijska eksplozija. Glede na različne študije, pospešek fizičnih sprememb v kambriju je 4-krat presegel trenutne evolucijske mehanizme, medtem ko so se genetske variacije povečale za 5,5-krat.

Kot so navedli strokovnjaki na tem področju, ki so preučevali ta pojav v zadnjih 20 letih, "zmerno pospešen in trajen razvoj nekaj deset milijonov let lahko povzroči evolucijsko eksplozijo«, dejstvo, ki se do določene mere ujema z začetnimi postulacijami Darwin.

Res je tudi, da kolonizacija novih okolij lahko spodbuja veliko hitrejšo, izkrivljeno stopnjo evolucije, saj bi takson, ki pridobi inovativno lastnost, lahko zahteval evolucijsko eksplozijo, da bi zasedel nove niše. Na primer, če bi bila primarna prilagoditev pridobitev nog in ozemljitev, je do neke mere logično misliti, da mehanizmi evolucijski bi se v skupini z nogami za nekaj časa pospešil, saj bi se po eni sami evolucijski zgodovini znašel pred tisočimi praznimi nišami, ki bi jih lahko izkoristil v vodi.

Povzetek

Če bi z vsem tem terminološkim konglomeratom, blodnjanjem in hipotezami želeli pokazati eno stvar, je to, da na žalost obstajajo vprašanja, na katera zagotovo nikoli ni mogoče v celoti odgovoriti. Zaradi tega sta filogenetika in paleontološka veda tako vznemirljivi kot frustrirajoči, saj V svetu, kjer poskušamo ugibati, kaj se je zgodilo pred 530 milijoni let, vladajo razprave in negodovanja. leta. Kambrijska eksplozija, čeprav je impresivna, ostaja brez dokončnega odgovora.

Bibliografske reference:

• Kambrijska eksplozija, wikipedia.org. Zbrano 15. novembra v https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• Kambrijska eksplozija, razumevanje evolucije. Zbrano 15. novembra v https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Marshall, C. R. (2006). Razlaga kambrijske "eksplozije" živali. Annu. Rev. zemeljski planet. Sci., 34, 355-384.
• Morris, S. c. (2000). Kambrijska »eksplozija«: počasna ali megatonaža?. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 97(9), 4426-4429.
• Kambrijsko obdobje, National Geographic. Zbrano 15. novembra v https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, Bilten znanstvenih in kulturnih novic, Univerza Complutense v Madridu (UCM). Zbrano 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). Integrirani zapisi o okoljskih spremembah in razvoju izzivajo kambrijsko eksplozijo. Naravna ekologija in evolucija, 3 (4), 528-538.
• Zhang, X., Shu, D., Han, J., Zhang, Z., Liu, J., in Fu, D. (2014). Sprožilci kambrijske eksplozije: hipoteze in problemi. Gondwana Research, 25 (3), 896-909.