Кембрійський вибух: що це було і як він вплинув на біологічну еволюцію

Еволюція живих істот, тобто сукупність змін у фенотипових і генетичних характеристиках популяцій через покоління, сьогодні сприймається як належне. Запис скам’янілостей і генетичний аналіз не залишають у нас жодних сумнівів щодо цього: усі сучасні істоти мають серію предків, а живі істоти об’єднані в таксони відповідно до ступенів спорідненості.

Ця концепція в 1859 році була в зародковому стані, і Дарвін постулював у книзі «Походження види» механізм природного відбору, який пояснив біологічну еволюцію, але не без певності Бронювання.

Тут і вступає в дію не дуже відома «дилема Дарвіна», яка була справжньою головоломкою для мислителя в його положеннях еволюційного характеру. Сьогодні ми говоримо про безпрецедентну біологічну радіацію в минулу та ворожу епоху: ласкаво просимо до кембрійський вибух.

• Пов'язана стаття: «Теорія біологічної еволюції: що це таке і що вона пояснює»

Що таке кембрійський вибух?

Кембрійський вибух або кембрійський вибух у перекладі на англійську мову означає термін раптова поява та швидка диверсифікація макроскопічних організмів приблизно 540 мільйонів років тому

. Відповідно до дослідницьких джерел, це випромінювання було особливо значущим для «більших» таксонів (тобто типів).

Це тому, що в цей час виникла більшість груп тварин: членистоногі, молюски, голкошкірі та хордові та 75% репрезентативних підрозділів на землі. Простіше кажучи, можна сказати великі «вершини» життя були встановлені під час кембрію, а також маленькі гілки, відколоті від них, як це можуть бути сьогодні головоногі або двостулкові молюски у великій групі молюсків. Крім цієї неймовірної диверсифікації, відбулися й інші події:

• Відбулася ескалація чисельності планктону.
• Поширення наявності мінералізованих скелетів у живих істот.
• Утворилися перші рифи.
• Тварини почали експлуатувати не поверхневі шари субстрату, тобто почали практикувати копання як спосіб добування їжі.
• Почалися складні екологічні взаємодії і разом з ними встановлення трофічних ланцюгів.

Протягом цього еволюційного випромінювання, яке тривало близько 20 мільйонів років, з'явилися принаймні 11 із 20 типів метазоанів (тварин), зареєстрованих сьогодні. Звичайно, це не єдиний «вибух життя», зафіксований за всю історію Землі. Ну, наприклад, масове вимирання тріасово-юрського періоду дозволило наступне домінування динозаври. Заміна видів після звільнення багатьох екологічних ніш не є чимось новим, хоча жоден із них не можна порівняти з кембрійським вибухом.

Серед найвідоміших живих істот, що належать до цього геологічного відділу, ми знаходимо трилобітів, деяких вже вимерлих членистоногих, які включали близько 4000 видів і з яких, на щастя, велика кількість дійшла до нас скам'янілостей. Іншими поширеними представниками були певні руконогі молюски, схожі на молюсків і черепашок, або відомі anomalocaris, рід креветкоподібних хижаків, які ловили здобич за допомогою формованих кінців Гачок. У цей час ці примітивні істоти були на вершині харчового ланцюга в океанах планети.

Однак, на думку професійних порталів, таких як журнал National Geographic, є ймовірність, що ця подія була трохи «перебільшена», оскільки можливо, що скам'янілості, які дійшли до нас з цього етапу, набагато більші через мінералізацію скелетів різних видів, щодо поганої здатності до скам’яніння їхніх м’якотілих попередників.

Причини кембрійської еволюційної радіації

На цьому етапі необхідно розмежувати, що ми маємо справу з гіпотезами, усі вони однаково дійсні (з більшою чи меншою науковою підтримкою), але які не можуть бути повністю перевірені. У різних дослідницьких статтях висуваються можливі причини кембрійського вибуху, і ми коротко показуємо їх у наступних рядках.

1. екологічні тригери

Збагачення води киснем і зміни її хімічного складу вважаються найбільш ймовірними екологічними тригерами кембрійського вибуху.

Звичайно, процес метаболізму їжі в присутності кисню (клітинне дихання) дає набагато більше енергії ніж анаеробні метаболічні шляхи, тому вибух енергії має біологічний сенс. життя, коли значення цього газу досягли майже поточного рівня океанів на Землі. Незважаючи на це, нещодавні дослідження, які аналізують певні хімічні сполуки в породах цих геологічних стадій, повідомляють що збільшення глобального кисню, ймовірно, не відбулося настільки різко, як у більшості людей вірити.

Збільшення в навколишньому середовищі поживних речовин, таких як фосфор або азот, також може частково пояснити це перебільшене випромінювання., хоча цей факт не був прямо пов’язаний із більшою різноманітністю видів або появою такої кількості типів, як це сталося в кембрії.

2. Гени розвитку та молекулярний годинник

Кембрійський вибух не міг знайти свою причину лише в екологічних детермінантах, таких як зіткнення континентів, більша присутність кисню, більша доступність поживних речовин і багато інших факторів, не властивих індивідууму, але частина істини також може бути знайдена в генах організмів.

Яскравим прикладом цього є гени Hox, які під час ембріонального розвитку визначають план тіла живих істот через активацію або інактивацію інших генів у певних частинах тіла (пояснено дуже рудиментарний). Наприклад, еволюція генів Hox могла пояснити появу більш складних тіл протягом цього періоду..

Молекулярні годинники показали, що випромінювання від трьох двосторонніх клад тварин протягом раннього кембрійського періоду це сталося після диверсифікації генів Hox, тож, на жаль, останніми роками ця теорія вичерпалася. час. Якби гени Hox диверсифікувалися перед кладами, це не було б адекватним поясненням кембрійського випромінювання.

• Вас може зацікавити: «Що таке кодон? Особливості та функції"

Дилема Дарвіна

Можливо, ми зможемо зрозуміти головоломку цієї швидкої появи нового видів і типів, оскільки навіть сьогодні не можна дати абсолютно незаперечну відповідь щодо проблема.

Промова Дарвіна завжди захищала поступову послідовність змін у живих істотах, факт, який виключав появу «еволюційного Великого вибуху», саме те, що є кембрійським вибухом. Згідно з різними дослідженнями, прискорення фізичних модифікацій протягом кембрію в 4 рази перевищило сучасні еволюційні механізми, а генетичні варіації зросли в 5,5 рази.

Як зазначають професіонали в цій галузі, які вивчали це явище протягом останніх 20 років, "помірно прискорена і стійка еволюція протягом кількох десятків мільйонів років може призвести до еволюційного вибуху», факт, який певною мірою узгоджується з початковими постулатами Дарвін.

Це також правда колонізація нових середовищ може сприяти набагато швидшій, спотвореній швидкості еволюції, оскільки таксон, який набуває інноваційної характеристики, може вимагати еволюційного вибуху, щоб зайняти нові ніші. Наприклад, якщо первинною адаптацією було придбання ніг і заземлення, певною мірою логічно думати, що механізми еволюційна прискорилася б на деякий час у групі з ногами, оскільки вона опиниться з тисячами порожніх ніш для використання після однієї еволюційної історії у воді.

Резюме

Якщо ми хочемо показати одне з усім цим термінологічним конгломератом, балаканинами та гіпотезами, це те, що, на жаль, є питання, на які, безперечно, ніколи не можна знайти повної відповіді. Це робить філогенетику та палеонтологію настільки ж захоплюючими, наскільки й розчаровуючими, оскільки У світі, де ми намагаємося вгадати, що сталося 530 мільйонів років тому, панують дискусії та причіпки. років. Кембрійський вибух, яким би вражаючим він не був, залишається без остаточної відповіді.

Бібліографічні посилання:

• Кембрійський вибух, wikipedia.org. Зібрано 15 листопада в с https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_c%C3%A1mbrica
• Кембрійський вибух, розуміння еволюції. Зібрано 15 листопада в с https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/side_o_0/cambrian101_01_sp
• Маршалл, К. Р. (2006). Пояснення кембрійського «вибуху» тварин. Annu. Рев. планета земля. Sci., 34, 355-384.
• Морріс, С. в. (2000). Кембрійський «вибух»: повільний запал чи мегатоннаж?. Праці Національної академії наук, 97 (9), 4426-4429.
• Кембрійський період, National Geographic. Зібрано 15 листопада в с https://www.nationalgeographic.es/historia/periodo-cambrico
• red.escubre, Науковий і культурний бюлетень, Мадридський університет Комплутенсе (UCM). Зібрано 15 листопада в с https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-10072/Redescubre%20N%C2%BA7.pdf
• Вуд, Р., Лю, А. Г., Бойєр Ф., Вілбі П. Р., Данн, Ф. С., Кенчінгтон, К. Г.,... і Пенні, А. (2019). Інтегровані записи про зміни навколишнього середовища та еволюцію кидають виклик Кембрійському вибуху. Екологія природи та еволюція, 3(4), 528-538.
• Чжан X., Шу Д., Хань Дж., Чжан З., Лю Дж. та Фу Д. (2014). Тригери кембрійського вибуху: гіпотези та проблеми. Gondwana Research, 25 (3), 896-909.