Apie naujausius žinomus duomenis apie šį tolimą laikotarpį – jo knygoje „Sudėtingumo gimimas. Evoliucinė biologija šiandien: netikėti atradimai ir nauji klausimai“, – rašė žinomas biologas ir mokslo populiarintojas Aleksandras Markovas. Tiesą sakant, mokslas šiandien labai mažai žino apie Kambro laikotarpį, nes įvykiai, apie kuriuos kalbėsime, įvyko prieš 542 mln. Iki šiol mokslui beveik nieko nebuvo žinoma apie ankstesnius laikus (archėjos ir proterozojaus eonus). Tai suprantama, nes prekambro sluoksniai, išties, atrodo praktiškai išmirę, juose gyvybės pėdsakų beveik nebuvo. Tačiau kambro sprogimui kaip tik būdingas staigus įvairių gyvybės formų atsiradimas, kuris atsirado tarsi iš nieko. Vienu metu Darvinas šį laikotarpį vadino faktu, kuris netelpa į jo laipsniškų evoliucinių pokyčių teoriją.

Darvinas tada dar nežinojo, kad Kambro sprogimo metu daugelis gyvų organizmų formų tiesiog staiga pradėjo įgyti tvirtą mineralizuotą skeletą. Tačiau Prekambrijoje (kriptozojuje) vis dar buvo gyvybės, todėl jis vadinamas „paslėpto gyvenimo“ periodu. Šiandien mokslas žino, kad daugelis Kambro sluoksniuose esančių gyvūnų grupių taip pat gyveno kriptozojuje. Tiesiog dažniausiai tai buvo minkštakūniai padarai, kurie neturėjo kieto apvalkalo ar skeleto. Tačiau kambro sprogimo paslaptis vis dar išlieka, tiesiog dabar kalbama ne apie tai, kad sudėtingos gyvybės formos atsirado iš niekur, o apie tai, kodėl tiek daug jų staiga įgijo mineralinį skeletą. „Tai gali būti dėl aplinkos sąlygų pasikeitimų. Pavyzdžiui, tokį poveikį gali sukelti staigus vandens rūgštingumo sumažėjimas, dėl kurio kalcio karbonatas – dažniausia gyvūnų skeletą formuojanti medžiaga – tapo mažiau tirpus jūros vandenyje ir lengviau nusodinamas“, – rašo. Aleksandras Markovas. Tačiau yra daug kitų hipotezių.

Markovas pasakoja apie palyginti neseniai atliktus tyrimus, susijusius tiek su įvykiais, vykusiais per Kambro sprogimą, tiek su lyginamuoju genomika, tiek su ankstyvąja gyvūnų evoliucija.

Kad gyvūnams susidarytų karbonatiniai griaučiai, neužtenka, kad aplinka taptų tik palanki. Būtina turėti specialius genus ir fermentus, kurių pagalba gyvi organizmai galėtų kontroliuoti kalcio karbonato kristalų susidarymo ir augimo procesą tam tikrose savo kūno vietose ir reikiamu kiekiu. Anglies anhidrazės fermentai vaidina labai svarbų vaidmenį formuojant tokius skeletus, kurie maždaug milijoną kartų pagreitina vandenyje ištirpusio anglies dioksido pavertimo bikarbonatu. Anglies anhidrazės paprastai yra labai paplitusios gyvūnų karalystėje. Be to, kad prisideda prie skeleto formavimo, jie atlieka daugybę kitų funkcijų. Dar visai neseniai nebuvo tiksliai žinoma, kada ir kokia seka gyvi organizmai įgyja karboanhidrazes. Tačiau ne taip seniai Australijos ir Vokietijos specialistai tyrinėjo skeletą formuojančius fermentus primityvioje archajiškoje kempinėje – gyvoje fosilijoje, kuri mūsų planetoje gyveno daugiau nei 200 milijonų metų – Astrosclera Willeyana. Remdamiesi šiais tyrimais, mokslininkai sugebėjo nustatyti, kad visos daugybės ir įvairios gyvūnų karboanhidrazės yra iš vieno baltymo, kurį turėjo paskutinis bendras visų gyvūnų protėvis.

„Paskutinis bendras visų gyvūnų protėvis“ neabejotinai gyveno ilgai prieš Kambro skeleto revoliuciją. Pasirodo, gyvūnai iš pradžių buvo gerai pasiruošę (iš anksto prisitaikę) mineralinio skeleto vystymuisi – nuo ​​pat pradžių jie turėjo fermentų, galinčių smarkiai paspartinti kalcio karbonato susidarymą“, – rašo Markovas. Tikriausiai prekambro minkštakūniai gyvūnai tokius fermentus naudojo ne skeletams formuoti, o kitiems tikslams (tai, kad karboanhidrazės organizme atlieka kitas funkcijas, buvo minėta aukščiau). Kai aplinka ėmė palankiai veikti biomineralizaciją, skirtingi gyvūnai savarankiškai iš to naudojosi, o jų skeletai ir kiautai susiformavo šių fermentų pagalba.

Garsus anglų biologas Peteris Hollandas mano, kad senovės daugialąsčių gyvūnų evoliucijos pliūpsnis, paprastai vadinamas Kambro sprogimu, iš dalies paaiškinamas genetinėmis priežastimis. Būtina sąlyga sparčiai dvišalių simetriškų gyvūnų evoliucijai buvo genų dubliavimas (arba eilė dubliavimosi), dėl ko atsirado Hox ir ParaHox genai – svarbūs individo vystymosi reguliatoriai. Tai neatmeta aplinkos veiksnių įtakos ankstyvajai gyvūnų evoliucijai, tačiau būtina atsižvelgti į grynai genetinių naujovių indėlį.

Viena didžiausių paslapčių gyvybės Žemėje istorijoje ilgą laiką buvo laikomas vadinamasis Kambro sprogimas – staigus daugelio didelių gyvūnų grupių pasirodymas maždaug prieš 540 milijonų metų, Kambro periodo pradžioje (viršuje kairėje paveikslėlis). Kartais yra nuomonė, kad Kambro sprogimas yra artefaktas, iliuzija, susijusi ne tiek su naujų evoliucinių šakų atsiradimu, kiek su iškastinių liekanų laidojimo sąlygų pasikeitimu. Tačiau naujausi tyrimai patvirtina, kad staigus evoliucijos pagreitis ties Kambro riba yra gana realus. Kambro sprogimas tikrai įvyko.

Kas tai sukėlė? Ši problema populiarumu gali konkuruoti, pavyzdžiui, dinozaurų išnykimo ar žmogaus dvikojų kojomis atsiradimo problema. Yra daug hipotezių, paaiškinančių Kambro sprogimą išoriniais veiksniais: pavyzdžiui, jūros lygio kilimu (atsiradus daugybei seklių produktyvių ribinių jūrų) arba jūros vandens cheminės sudėties pasikeitimu (padidėjus vandens kiekiui). deguonis, kalcis, fosfatai). Tačiau per šimtą metų nė viena iš šių versijų negavo tokio patikimo patvirtinimo, kad būtų iškritusi iš konkurencijos.

Yra sudėtingesnių, kelių etapų paaiškinimų. Pavyzdžiui, amerikiečių paleontologas Douglasas Erwinas mano, kad prie Kambro ribos kai kurie gyvūnai išmoko aktyviai raustis jūros dugne, dėl to dirvožemis buvo prisotintas deguonimi, išplėtė ekologinių nišų rinkinį ir sukėlė „grandininę specifikacijos reakciją. “ Tačiau ši hipotezė turi ir trūkumų. O svarbiausia – praleidžiamas pradinis proceso etapas. Gyvūnai, galintys kasti jūros dugną, pirmiausia turėjo atsirasti.

Žymus britų evoliucijos genetikas Peteris Hollandas pokyčiams siūlo ieškoti vidinių kambro sprogimo priežasčių, kurios slypi ne aplinkoje, o pačioje besivystančių organizmų struktūroje. Žinoma, Olandija puikiai supranta, kad negalima pamiršti ir aplinkosauginių priežasčių: tokį sudėtingą įvykį kaip Kambro sprogimas greičiausiai lėmė ne vienas, o daug veiksnių. Greičiausiai įvyko tarpusavyje susijusių pokyčių kaskada. Nepaisant to, akivaizdu, kad bet kurios sistemos reakcija į išorinį poveikį priklauso ne tik nuo šio poveikio pobūdžio, bet ir nuo pačios sistemos savybių. O kas, jei į problemą pažiūrėtume iš šio kampo?

Tiesa, apie ankstyvojo kambro, o juo labiau ikikambro gyvūnų vidinę sandarą žinome dar mažai. Tačiau galime pabandyti ką nors apskaičiuoti iš netiesioginių duomenų, analizuodami organizmų „elgseną“ makroevoliucinėje laiko skalėje.

Kas tiksliai „sprogo“ ties Kambro riba? Verta paminėti, kad dauguma įvykių, kurie prisideda prie Kambro sprogimo, yra susiję ne tik su gyvūnų, bet ir su abipusiai simetriškų gyvūnų evoliucija. Yra tik keturi šiuolaikiniai gyvūnų tipai, kurie nėra dvišaliai simetriški: kempinės, ctenoforai, į lėkštes panašūs gyvūnai, cnidariai (penktojo tipo atstovas rastas pernai, tačiau šis radinys dar nėra tinkamai aprašytas). Visi kiti gyvūnai, įskaitant kirminus, sraiges, jūrų ežius, drugelius ir mus pačius, priklauso didžiulei dvišalių simetriškų (bilaterijų) grupei. Būtent labai greitas – šiuo atveju tai reiškia „per milijonus metų“ – daugybės didelių dvišalių simetriškų gyvūnų šakų atsiradimas Kambro pradžią paverčia visiškai unikaliu momentu žemiškoje istorijoje.

Kuo ypatingi šie gyvūnai? Bilaterijos yra labai įvairios, todėl bet koks trumpas jų aprašymas gali būti netikslus. Nepaisant to, galime įvardyti keturis pagrindinius požymius, kurie skiria dvilateriją nuo „ne-bilateria“.

Priekinė-galinė ašis. Tipiškas dvišalis simetriškas gyvūnas praleidžia savo gyvenimą judėdamas į priekį, jo kūnas turi aiškiai apibrėžtą priekinę ir galinę dalį – paprasčiau tariant, galvą ir uodegą. Priekiniame gale dažniausiai yra jutimo organai ir burnos aparatai.

Centrinė nervų sistema. „Nonbilatheriai“ arba visai neturi nervų sistemos (kempinės, lamelės), arba ji yra gana paprasta (šukos drebučiai, cnidarijos). Biaterijose nervų sistema, kaip taisyklė, yra galingesnė, ji dažnai surenkama į vieną grandinę ar laidą. Be to, jai labai būdingas išilginis padalijimas į dalis, kurių labiausiai priekinė paprastai vadinama smegenimis.

Per žarnyną. Bilateria turi vamzdelio formos žarną, kuri prasideda burna (dažniausiai šalia priekinio kūno galo) ir baigiasi išange (dažniausiai netoli užpakalinio kūno galo). Toks žarnynas, kaip ir nervų sistema, turi išilginį padalijimą į dalis, pavyzdžiui, į priekinę, vidurinę ir užpakalinę žarną. Maistas per žarnyną visada juda viena kryptimi – nuo ​​burnos iki išangės. Tarp dvišalių bakterijų pasitaiko atvejų, kai nėra per žarnyną, tačiau dauguma jų tikriausiai atsiranda dėl antrinio netekimo. „Nonbilatheria“ niekada neturi vamzdelio pavidalo žarnų. Net jei jų žarnyno ertmėje, be burnos, yra kitų angų (pavyzdžiui, ctenoforuose), ten nėra vienakrypčio maisto srauto sistemos.

Trys gemalo sluoksniai. Daugialąsčio gyvūno embrionas paprastai skirstomas į ląstelių sluoksnius, vadinamus gemalo sluoksniais. Bilateria turi tris gemalo sluoksnius, kurie yra aiškiai aprašyti. „Ne dvišaliuose“ gemalų sluoksnius arba sunku atskirti (kempinės, lamelės), arba jų yra daugiau nei trys (šukos drebučiai, cnidarijos). Dėl šios priežasties nuo XIX amžiaus dvisluoksnės buvo laikomos trijų sluoksnių gyvūnais (triploblastais), o „ne bilateria“ yra dviejų sluoksnių gyvūnai (diploblastai). Trijų sluoksnių gyvūnai skiriasi nuo dviejų sluoksnių gyvūnų tuo, kad yra vidurinis gemalo sluoksnis - mezoderma, iš kurios ypač vystosi raumenų sistema. Todėl tokie gyvūnai sugeba daug aktyvesnius ir įvairesnius judesius.

Garsus britų paleontologas Simonas Conway Morrisas dar 1993 metais išsakė nuomonę, kad pagrindinis Kambro sprogimo evoliucinis turinys buvo perėjimas iš dviejų sluoksnių gyvūnų į trisluoksnių gyvūnų lygį, tai yra, dvišalį simetrišką. Pasak Conway Morriso, Kambro sprogimas daugiausia susidėjo iš trijų sluoksnių gyvūnų "invazijos" į Žemės biosferą. Nuo tada sukaupti paleontologiniai duomenys šiai minčiai visiškai neprieštarauja.

Kaip atrodė paskutinis bendras visų gyvų dvišalių protėvių (LCAB) protėvis? Lyginamoji anatomija ir vystymosi genetika tvirtai rodo, kad šis bendras protėvis turėjo centrinę nervų sistemą, ištisinį žarnyną ir greta esančius (galbūt net segmentuotus) raumenis. Šių raumenų susitraukimai leido keisti kūno formą kompleksiškai, leidžiant šliaužti, plaukti ar kasti – visais atvejais galva į priekį.

Dvišaliai simetriški gyvūnai yra daug geriau pritaikyti aktyviam judėjimui trimatėje erdvėje nei „ne dvišaliai“. Be to, trimatė erdvė jiems gali būti ne tik vandens, bet ir dirvožemio storis. Gali būti, kad kasimas žemėje suvaidino pagrindinį vaidmenį ankstyvosios dvilaterijos evoliucijoje (kaip rodo Erwino hipotezė). Įkasiam, abipusiai simetriškam padarui patogu naudoti dirvą mitybai: dumblas patenka į burną, praeina per žarnų vamzdelį, pakeliui išskirdamas maistines medžiagas ir išmetamas per išangę, likdamas už nugaros. Jam taip pat patogu judėti per žemę: tam yra stiprūs raumenys, be to, mezodermoje gali susidaryti ir celominė (antrinė) ertmė, kuri užpildyta skysčiu ir atlieka hidrostatinio skeleto funkciją. Zoologijoje jau seniai sklandė mintis, kad visa atsirado būtent perėjus prie kasimo, kaip hidroskeletas, kuris vėliau tapo būtinas.

Jei šis scenarijus yra teisingas, puikus senovės dvišalės gyvybės formos pavyzdys būtų ne kas kitas, o sliekas. Jis pakeitė jūrinę aplinką dirvožemiu, tačiau išlaikė visas išvardytas savybes ryškiausia forma: kietą žarną su burna priekiniame kūno gale ir išangę gale, stiprius raumenis (segmentinius) ir visumą su aiški pagalbinė funkcija.

Bet kuriuo atveju galima teigti, kad dvišaliai simetriški gyvūnai atsirado: (1) tai įvyko laikinoje Kambro ribos apylinkėse (nėra įtikinamų įrodymų, kad dvilaterijos egzistavo daug anksčiau) ir (2) jis sukėlė tikra revoliucija tiek gyvūnų pasaulio anatomijoje, tiek globalioje ekologijoje.

Bet kas iš tikrųjų sukėlė šią revoliuciją? Čia verta pagalvoti, kokie vidiniai organizmų pokyčiai leido tai padaryti.

Paradoksalu, bet esant dabartiniam biologijos išsivystymo lygiui, mes dažnai daugiau žinome apie genus, kuriuos turėjo senovės gyvūnai, nei apie šių gyvūnų anatomiją. Šiuo atveju verta pradėti nuo genų.

Pirmiausia turėtume domėtis genais, kurie kontroliuoja (1) nervų sistemos, (2) žarnyno ir (3) mezoderminių struktūrų, apimančių raumenis ir visumą, vystymąsi (paveiksle apačioje kairėje). Tokių genų dabar žinoma gana daug. Paprastai jie koduoja baltymus, kurie gali įjungti arba išjungti kitus genus, tai yra, jie yra transkripcijos faktoriai. Transkripcijos faktoriaus genai, galintys turėti įtakos gyvūnų vystymuisi, yra, pavyzdžiui, Fox genai, Pax genai, homeobox genai, T-box genai ir cinko pirštų genai.

Kadangi „negalima suvokti begalybės“, Peteris Hollandas pasirinko tirti tik vieną iš šių penkių genų grupių – homeobox genus. Jie buvo gerai ištirti ir, matyt, nuo jų priklauso mus labiausiai dominančių organų sistemų raida.

Kalbant apie homeobox genus, daugelis biologų (ir nebiologų, besidominčių moksline literatūra) pirmiausia galvoja apie Hox šeimos genus. Griežtai kalbant, tai neteisinga. Hox genai yra tikrai svarbūs gyvūnų vystymosi reguliatoriai, tarkime, jie gali nustatyti skirtumus tarp skirtingų kūno segmentų. Tačiau ne visi homeobox genai yra Hox genai. Pavyzdžiui, musės Drosophila genome yra daugiau nei šimtas homeobox genų, tačiau tik aštuoni iš jų priklauso Hox šeimai. Žmogaus genome yra daugiau nei du šimtai homeobox genų, ir tik 39 iš jų priklauso Hox šeimai, kaip sako Holland, Hox genai yra „homeobox ledkalnio viršūnė“.

Homeobox genai, kurių evoliucija ypač įdomi lyginamosios anatomijos požiūriu, vadinami ANTP genais (iš antenapedijos mutacijos). Tai viena iš kelių homeobox genų klasių, kurios savo ruožtu skirstomos į genų šeimas. Be jau minėtų Hox genų, ANTP genai apima ParaHox genus, NK genus, Dlx genus, Evx genus, Emx genus, Dbx genus, Msx genus ir daugybę kitų.

Svarbi Hox šeimos genų savybė yra ta, kad jie linkę išsidėstyti vienas šalia kito chromosomose, sudarydami tankias grupes – grupes. Pavyzdžiui, Drosophila visi aštuoni Hox genai yra surinkti į vieną klasterį. Žmogus turi keturias tokias grupes. Kai kuriuose gyvūnuose Hox klasteriai suyra, tačiau dažniau jie lieka daugiau ar mažiau nepažeisti. Ši savybė yra labai svarbi tiek Hox genų reguliavimui, tiek jų evoliucijai. Būtent Hox klasterio veikimo principo iššifravimas buvo pagrindinis didžiojo amerikiečių genetiko Edwardo B. Lewiso, už tai 1995 metais gavusio Nobelio premiją, pasiekimas.

Dešimtajame dešimtmetyje buvo atrasti dar keli genai, kurie nukleotidų seka buvo labai artimi Hox genams, tačiau nebuvo įtraukti į Hox klasterį ir, matyt, turėjo kitų funkcijų. Šie genai bendrai vadinami ParaHox. Be to, trims tokiems genams - Gsx, Xlox (dar žinomam kaip Pdx) ir Cdx - buvo įrodyta, kad savo sekomis jie yra net arčiau kai kurių Hox genų nei daugelis Hox genų yra vienas kito. Iš kur jie atsirado? Ši paslaptis iš dalies buvo išspręsta 1998 m., kai Peteris Hollandas ir jo kolegos atrado, kad ParaHox genai taip pat buvo suskirstyti į savo klasterį. Tiesa, ParaHox klasteris yra daug mažesnis nei Hox klasteris: pavyzdžiui, lancelete yra 15 Hox genų ir tik trys ParaHox genai. Tačiau jie tikrai turi bendrą kilmę. Pirmasis straipsnis šia tema vadinosi: „ParaHox klasteris yra Hox klasterio evoliucinė sesuo“.

Čia kylantis evoliucinis scenarijus atrodo taip. Bendras daugelio šiuolaikinių gyvūnų protėvis turėjo vieną nedidelę genų grupę, „protėvių“ tiek Hox, tiek ParaHox genams. Šis senovinis klasteris vadinamas ProtoHox spiečiumi. Tam tikru momentu ProtoHox klasteris padvigubėjo kartu su chromosomos dalimi, kurioje jis buvo. Šis genetinis įvykis vadinamas tandeminiu dubliavimu. Taigi susidarė dvi susijusios klasteriai, kurių raida vėliau vyko skirtingai. Vienas iš jų tapo „Hox“ spiečiumi, o kitas – „ParaHox“ spiečiumi (viršutinio paveikslėlio viduryje).

Yra trečioji ANTP genų šeima, kuri linkusi „susikaupti“. Jie vadinami NK genais. Vaisinė muselė jų turi penkis, ir jos surenkamos į kompaktišką klasterį, visiškai atskirtą nuo Hox ir ParaHox klasterių. Šie genai yra labai senoviniai (greičiausiai jie atsirado dar prieš gyvūnams darant dvišalius simetriškus) ir labai konservatyvūs, tai yra išsaugomi įvairiausiuose organizmuose, mažai kintantys. Lancelete ir stuburiniuose gyvūnuose NK klasteris iširo, tačiau į jį įtraukti genai buvo išsaugoti atskirai. Be to, lyginamoji genomika rodo, kad Drosophila NK klasteris (su penkiais genais) yra didesnio klasterio, egzistavusio dvišalės evoliucijos pradžioje ir apimančio mažiausiai aštuonis genus, liekana. Dabar jis lėtai irsta, o kai kurie genai, kurie „atsiskyrė“ nuo jo, jau seniai egzistavo savarankiškai.

Darvinas teigė, kad bet kurios rūšies vystymasis iš savo protėvio yra ilgas ir laipsniškas pokyčių procesas, kuris pereina per nesuskaičiuojamą skaičių tarpinių formų.

Jis suprato, kad jeigu jo teorija teisinga, vadinasi, šių tarpinių formų turėjo būti tūkstančiai. Be to, jis suprato, kad jo teorijos stiprumas priklauso nuo šių formų egzistavimo.

Taigi Darvinas rašė, kad „tarp visų gyvų ir išnykusių rūšių turėjo būti neįsivaizduojamas skaičius tarpinių ir pereinamųjų ryšių. Bet be jokios abejonės, jei ši teorija teisinga, tokia egzistavo mūsų Žemėje“.

Tačiau kodėl tada, išreikšdamas savo abejones, jis susimąstė, „ar jų nerandame begalės žemės plutos nuosėdose? Jis skaudžiai suvokė, kad tokių fosilijų trūksta geologiniuose sluoksniuose, tačiau apgavo save ir savo skaitytojus: „Daugiausia atsakymas yra toks, kad duomenys nėra tokie išsamūs, kaip įprasta manyti.

Nepaisant to, šis faktas jį persekiojo, ir jis netgi skyrė tam visą skyrių savo knygoje, aptardamas „geologinių duomenų neišsamumo“ temą.

Nepaisant svarių argumentų, jis akivaizdžiai vis dar jautė tam tikrą nerimą dėl situacijos, nes manė, kad būtina spausdinti savo įsitikinimą, kad „ateities šimtmečiais... bus atrasta daugybė iškastinių ryšių“.

Sujaudinti teorijos ir įsitikinę, kad padengę daugiau fosilijų turinčių geologinių sluoksnių jie sėkmingai pašalins šį „neužbaigtumą“, geologai ir paleontologai (mokslininkai, tyrinėjantys fosilijas) dėjo dideles pastangas užpildyti fosilijų įrašų spragas.

Stebėtina, kad atsižvelgiant į didžiulius išteklius, kurie per daugelį metų buvo panaudoti problemai išspręsti, šios pastangos nedavė rezultatų. Profesorius Gouldas teigė, kad „ypatingas pereinamųjų formų retumas fosilijų istorijoje ir toliau saugomas kaip komercinė paleontologijos paslaptis“.

1978 m. Gouldo kolega, profesorius Nilesas Eldridge'as viename interviu pripažino, kad „niekam nepavyko rasti jokių „tarpinių“ būtybių: iškastiniuose įrodymuose neatsiranda „trūkstamų ryšių“, o daugelis mokslininkų dabar vis labiau įsitikinę, kad šie pereinamojo laikotarpio. formos niekada neegzistavo“.

Profesorius Stephenas Stanley rašo: „Tiesą sakant, fosilijų istorijoje nėra nė vieno įtikinamo atvejo, kai vienos rūšies perėjimas prie kitos. "Be to, rūšys egzistavo stebėtinai ilgą laiką." Pavyzdžiui, niekam nepavyko rasti suakmenėjusios žirafos vidutinio dydžio kaklu.

Jei fosilijų istorija atsisako parodyti laukiamus ryšius, kas tai yra? demonstruoja? Ir kas ji tokia įrodo?

Fosilijos istorija

Fosilijos istorija, kaip mes žinome, prasideda laikotarpiu, kurį geologai vadina Kambru, kuris, jų vertinimu, buvo maždaug prieš 590 milijonų metų. Ankstesnių laikų uolienose buvo aptiktos kelios mažytės fosilijos: kelios bakterijos ir labai neįprasti padarai, kitaip nei anksčiau ar vėliau, Ediacaran fauna, kuri datuojama maždaug 565 mln. metų.

Tačiau jie visi netrukus mirė. Lyg kelios treniruotės buvo įrašytos gyvenimo knygoje, o paskui perbrauktos stora linija: nuo to momento prasidėjo tikroji evoliucija – ar bent jau kažkas prasidėjo.

Ir tai turėjo dramatišką charakterį: kalbant apie gyvūnų karalystę, viskas pasirodė vienu metu. Gyvybės formų įvairovės atsiradimas tuo metu buvo toks staigus ir paslaptingas, kad mokslininkai, kaip matėme, kalba apie kambro sprogimą, kuris, jų manymu, įvyko maždaug prieš 530 mln.

Nuostabiausias atradimas buvo tai, kad tada atsirado visų žinomų formų gyvūnai – fosilijos ar gyvenantys šiandien. Šiuo laikotarpiu gyvenimas pasirinko pagrindines formas ir jų nebekeitė.

Be to, nors manoma, kad visas Kambro periodas truko apie 85 milijonus metų, tikrasis visų šių naujų formų atsiradimas tikriausiai įvyko per maždaug 10 milijonų metų ar mažiau.

Kitaip tariant, gyvybės Žemėje istorija atskleidžia apie 2 procentus kūrybiškumo ir 98 procentus vėlesnio vystymosi.

Visos gyvos būtybės pirmiausia buvo klasifikuojamos pagal savo struktūrą. Sukurta sudėtinga sistema, padalijanti visas gyvybės formas į dvi dideles karalystes – gyvūnų ir augalų karalystę. Jie, savo ruožtu, pirmiausia skirstomi į phyla (iš graikiško žodžio „gentis“), o paskui į vis mažesnius vienetus, iki rūšių ir porūšių.

Gyvūnų karalystė paprastai skirstoma į trisdešimt septynis filus. Visos šios filos atsirado kambro laikotarpiu. Nuo tada evoliucija vyko tik pagal pagrindinio plano modifikavimo liniją. Be to, nėra jokių ankstesnės plėtros įrodymų. Nėra įrodymų, kad jie „evoliucionavo“ darvinietiška šio termino prasme. Visos jos fosilijų istorijoje pasirodė baigtos formos – visiškai susiformavusios būtybės, turinčios labai skirtingų savybių.

Mokslininkai yra suglumę. Atkreipdamas mūsų dėmesį į tai, kad „visi evoliuciniai pokyčiai nuo Kambro laikų buvo tų pačių pagrindinių temų variacijos“, Niujorko universiteto profesorius Jeffrey Lewintop klausia: „Kodėl senovės formos yra tokios patvarios? Jis neturi atsakymo.

Iš geologinių duomenų labai aiškiai matyti, kad toks stabilumas yra norma. Fosilinės gyvūnų ar augalų formos atsiranda, egzistuoja ir vystosi milijonus metų, o vėliau išnyksta – tačiau jų struktūra mažai keičiasi.

Jei pastebimi kokie nors pokyčiai, jie yra laipsniški ir pirmiausia ribojami dydžio: didėja visas gyvūnas ar augalas arba jo individualios savybės. Nepastebima, kad viena forma keistųsi kita, net gana artima: pelė niekada nevirto žiurke; Žvirblis niekada netapo juodvarniu.

Be to, tokie pokyčiai atrodo labai atrankinio pobūdžio. Daugybė būtybių, gyvenančių Žemėje iki šių dienų, per visą ilgą gyvavimo laikotarpį nepatyrė jokių reikšmingų savo struktūros pokyčių. Tai prieštarauja viskam, ko tikėjosi Darvinas.

Austrės ir dvigeldžiai dabar turi kiautus: pirmą kartą jie pasirodė maždaug prieš 400 milijonų metų. Koelakantai ir plaučių žuvys be jokių reikšmingų pakitimų gyveno Žemėje apie 300 milijonų metų. Rykliai savo dabartinę išvaizdą išlaikė 150 milijonų metų. Eršketai, vėžliai, aligatoriai ir tapyrai – visos šios rūšys demonstravo pavydėtiną formos stabilumą daugiau nei 100 milijonų metų.

Šiuolaikiniai oposumai nuo tų, kurie gyveno prieš 65 milijonus metų, skiriasi tik menkiausiais atžvilgiais. Pirmasis vėžlys turėjo tą patį kiautą kaip ir šiandien; pirmosios gyvatės beveik nesiskiria nuo šiuolaikinių gyvačių; šikšnosparniai taip pat išliko beveik nepakitę, kaip ir varlės bei salamandros.

Kas tada, evoliucija sustojo? O gal veikia koks nors kitas mechanizmas ar veiksnys?

Evoliucijai pademonstruoti dažnai naudojamas pavyzdys yra arklys. Manoma, kad jis prasidėjo nuo mažo keturių pirštų Hyracotherium, kuris gyveno prieš 55 milijonus metų ir išsivystė į šiuolaikinį. Equus, gyvena apie 3 milijonus metų. Elegantiškos ir įtikinamos diagramos bei muziejaus ekspozicijos, vaizduojančios progresyvią arklio evoliuciją, matomos visame pasaulyje. Jie meistriškai demonstruoja, kaip pirštai palaipsniui sumažėjo iki vieno, kaip pastebimai padidėjo gyvūno dydis ir kaip dantys pasikeitė keičiantis mitybai.

Tačiau dabar ekspertai paprastai pripažįsta, kad ši lėta, bet pastovi transformacija iš šuns dydžio gyvūno į šiandieninį didelį arklį yra „daugiausia apokrifinė“. Problema yra ta, kad tai yra dažna problema atkuriant evoliuciją iš iškastinių duomenų, kad yra daug spragų tarp skirtingų iškastinių arklių rūšių, įtrauktų į seriją.

Pradedant nuo pirmojo tipo, hirakoteriumas, kurio paties protėvis tebėra paslaptis, nėra žinomo ryšio su tariamu „antruoju“ arkliu ir pan.

Tai, ką turime, nėra vystymosi linija, tai net nėra šeimos medis, vedantis į modernumą Equus, bet tai didžiulis krūmas, iš kurio matyti tik daugybės šakų galiukai, ir bet koks klausimas dėl jo kamieno egzistavimo lieka atviras.

Visais laikais buvo keli skirtingi žirgų tipai – vieni su keturiais pirštais, kiti su mažiau, vieni su dideliais dantimis, kiti su mažais. Arkliai taip pat pirmiausia padidėjo, tada sumažėjo, o tada vėl padidėjo. O kaip nuolatinis dirginimo šaltinis – vienijančių rūšių nebuvimas.

Galiausiai taip pat turime pripažinti, kad tariamas protėvių arklys nelabai skiriasi nuo šiuolaikinio arklio. Išskyrus kelis nedidelius pėdų ir dantų pokyčius bei padidėjusį jų dydį, nedaug kas pasikeitė.

Šis labai nedidelis skirtumas, pateiktas kaip evoliucijos įrodymas, net jei tai tiesa, vargu ar įspūdingas, palyginti su 52 milijonais metų, kurių tam prireikė. Tiesą sakant, šios pseudo sekos laikymas evoliucijos įrodymu yra labiau tikėjimo aktas, o ne mokslinis faktas.

Staigi rūšių kilmė

Fosilijos istorijai būdingi du dalykai. Pirmasis, kaip jau matėme, yra augalų ar gyvūnų formų stabilumas jiems atsiradus. Antrasis yra staigumas, kuriuo šios formos atsiranda ir, griežtai tariant, vėliau išnyksta.

Fosilijos istorijos tikslumas

Bendras gyvų sausumos stuburinių skaičius 43

Bendras fosilijų istorijoje užfiksuotas skaičius 42

Taigi atrastų fosilijų procentas yra 97,7 proc.

Bendras gyvų sausumos stuburinių šeimų skaičius 329

Bendras fosilijų istorijoje užfiksuotas skaičius: 261

Taigi atrastų fosilijų procentas yra 79,3 proc.

Galime daryti išvadą, kad fosilijų istorija pateikia tikslų statistinį Žemėje egzistavusių gyvybės formų vaizdą. Todėl apeliavimas į fosilijų įrašo neišsamumą kaip būdą paaiškinti spragas nėra labai įtikinamas.

Fosilijos istorijoje atsiranda naujų formų be akivaizdžių protėvių; lygiai taip pat staiga jie išnyksta nepalikdami jokių akivaizdžių palikuonių. Galima sakyti, kad praktiškai iškastiniai įrodymai reprezentuoja didžiulės kūrinių grandinės istoriją, kurią vienija tik formos pasirinkimas, o ne evoliuciniai ryšiai.

Profesorius Gouldas situaciją apibendrina taip: „Jokiame konkrečiame regione rūšis neatsiranda palaipsniui, sistemingai transformuojant jos protėvius; jis pasirodo staiga ir iš karto ir „visiškai susiformavęs“.

Šį procesą galime stebėti beveik visur. Kai, tarkime, maždaug prieš 450 milijonų metų pasirodė pirmieji iškastiniai sausumos augalai, jie atsirado be jokių ankstesnės raidos įrodymų. Ir vis dėlto net toje ankstyvoje eroje yra visos pagrindinės veislės.

Pagal evoliucijos teoriją taip negali būti – nebent mes tai leisime jokios numatomų jungiamųjų formų nebuvo suakmenėjusi, t.y. netapo fosilija. Kas atrodo labai mažai tikėtina.

Taip pat ir su žydinčiais augalais: nors laikotarpis iki jų atsiradimo pasižymi didele fosilijų įvairove, formų, kurios galėtų būti jų protėviai, nerasta. Jų kilmė taip pat lieka neaiški.

Ta pati anomalija aptinkama ir gyvūnų karalystėje. Žuvys su stuburu ir smegenimis pirmą kartą pasirodė maždaug prieš 450 milijonų metų. Jų tiesioginiai protėviai nežinomi. O papildomas smūgis evoliucijos teorijai yra tas, kad šios pirmosios be žandikaulio, bet išlukštentos žuvys turėjo iš dalies kaulinį skeletą.

Paprastai pateikiamas kremzlinio skeleto (kaip ryklių ir rajų) evoliucijos į kaulinį skeletą vaizdas, atvirai kalbant, yra neteisingas. Tiesą sakant, šios žuvys be kaulų fosilijų istorijoje atsiranda po 75 milijonų metų.

Be to, reikšmingas žingsnis tariamoje žuvų evoliucijoje buvo žandikaulių vystymasis. Tačiau pirmoji žandikaulių žuvis fosilijų istorijoje atsirado staiga, ir neįmanoma nurodyti, kad ankstesnė žuvis be žandikaulio yra jos būsimos evoliucijos šaltinis.

Dar viena keistenybė: nėgiai – bežandikauliai žuvys – egzistuoja ir šiandien. Jei žandikauliai suteikė tokį evoliucinį pranašumą, kodėl šios žuvys neišnyko? Ne mažiau paslaptingas ir varliagyvių – vandens gyvūnų, galinčių kvėpuoti oru ir gyventi sausumoje, vystymasis. Kaip savo knygoje Beyond Natural Selection paaiškina daktaras Robertas Wassonas:

„Etapai, kuriais žuvys atsivedė varliagyvius, nežinomi... pasirodo pirmieji sausumos gyvūnai su keturiomis gerai išsivysčiusiomis galūnėmis, pečių ir dubens diržu, šonkauliais ir ryškia galva... Po kelių milijonų metų daugiau nei 320 prieš milijonus metų keliolika varliagyvių kategorijų, iš kurių nė viena nėra kitų protėvis.

Žinduoliai demonstruoja tokį patį vystymosi staigumą ir greitį. Pirmieji žinduoliai buvo maži gyvūnai, gyvenę slaptą gyvenimą dinozaurų laikais – prieš 100 milijonų ar daugiau metų. Tada, po paslaptingo ir iki šiol nepaaiškinamo pastarųjų išnykimo (maždaug prieš 65 mln. metų), iškasenų istorijoje vienu metu – maždaug prieš 55 milijonus metų – atsiranda keliolika žinduolių grupių.

Tarp šio laikotarpio fosilijų yra suakmenėję lokių, liūtų ir šikšnosparnių egzemplioriai, kurie turi modernią išvaizdą. O vaizdą dar labiau apsunkina tai, kad jie atsiranda ne vienoje konkrečioje srityje, o vienu metu Azijoje, Pietų Amerikoje ir Pietų Afrikoje. Be viso to, nėra tikrumo, kad dinozaurų eros mažieji žinduoliai iš tiesų buvo vėlesnių žinduolių protėviai.

Visa fosilijų istorija yra kupina spragų ir paslapčių. Nėra žinomų iškastinių ryšių, pavyzdžiui, tarp pirmųjų stuburinių gyvūnų ir ankstesnio laikotarpio primityvių būtybių – chordatų – kurie laikomi stuburinių gyvūnų protėviais.

Šiandien egzistuojantys varliagyviai stulbinamai skiriasi nuo pirmųjų žinomų varliagyvių – tarp šių senovės ir vėlesnių formų fosilijų istorijoje yra 100 milijonų metų skirtumas. Atrodo, kad Darvino evoliucijos teorija tiesiogine to žodžio prasme subyra į dulkes prieš mūsų akis. Tikriausiai įmanoma kažkaip išsaugoti Darvino idėją apie „natūralią atranką“, bet tik gerokai pakeista forma.

Akivaizdu, kad nėra jokių naujų augalų ar gyvūnų formų vystymosi įrodymų. Tik tada, kai atsirado gyvoji forma, tada tik galbūt natūrali atranka atlieka savo vaidmenį. Bet tai veikia tik tai, kas jau egzistuoja.

Ne tik mokslininkai, bet ir kolegijų bei universitetų studentai atlieka vaisinės muselės Drosophila veisimo eksperimentus. Jiems sakoma, kad jie demonstruoja aiškius evoliucijos įrodymus. Jie sukuria rūšies mutacijas, suteikdami jai skirtingų spalvų akis, iš galvos išaugančią koją ar galbūt dvigubą krūtinės ląstą.

Galbūt net pavyksta užauginti musę su keturiais sparnais vietoj įprastų dviejų. Tačiau šie pokyčiai yra tik jau esamų musės rūšių savybių modifikacija: pavyzdžiui, keturi sparnai yra ne kas kita, kaip du pirminius du kartus padidinti. Niekada nebuvo įmanoma sukurti jokio naujo vidinio organo, kaip niekada nepavyko vaisinės muselės paversti kažkuo panašiu į bitę ar drugelį. Jo net neįmanoma transformuoti į kitos rūšies musę.

Kaip visada, ji išlieka šeimos atstove Drosophila.„Natūrali atranka gali paaiškinti adaptacinių pokyčių kilmę, tačiau ji negali paaiškinti rūšių kilmės. Ir net ši ribota programa susiduria su problemomis.

Kaip, pavyzdžiui, natūrali atranka gali paaiškinti faktą, kad žmonės, vienintelė gyvų būtybių rūšis, turi skirtingas kraujo rūšis? Kaip jis gali paaiškinti, kad viena iš pirmųjų žinomų fosilijų rūšių, trilobitas iš Kambro periodo, turi tokią sudėtingą ir efektyvią akį, kad jos nepralenkė nė vienas vėlesnis jos prieglobsčio narys? Ir kaip galėjo išsivystyti plunksnos? Dr. Barbara Stahl, akademinio darbo apie evoliuciją autorė, pripažįsta: „Kaip jie atsirado, tikriausiai iš roplių žvynų, neįmanoma išanalizuoti.

Darvinas jau pačioje pradžioje suprato, kad susiduria su giliomis problemomis. Pavyzdžiui, sudėtingų organų vystymasis iki galo pakenkė jo teorijai. Nes kol toks organas nepradėjo veikti, kodėl natūrali atranka turėtų skatinti jo vystymąsi? Kaip klausia profesorius Gouldas: „Kokia nauda iš netobulų pradinių etapų, suteikiančių pranašumų struktūroms? Kam naudinga pusė žandikaulio ar pusė sparno? O gal puse akies? Tas pats klausimas iškilo kažkur Darvino galvoje. 1860 m. jis prisipažino kolegai: „Mane iš akių vis dar šalta šiurpulys“. Ir nenuostabu.

Paskutinis pavyzdys – įrodymas, jei norite – kad natūralioji atranka (jei ji iš tiesų yra tikras pokyčių mechanizmas) reikalauja didesnio supratimo, yra faktas, susijęs su tinginio fiziologinėmis funkcijomis, kurį cituoja daktaras Wassonas:

„Užuot iš karto palengvėjęs, kaip ir kiti medžių gyventojai, tinginys savo išmatas kaupia savaitę ar ilgiau, o tai nėra lengva gyvūnui, mintančiam grubiu augaliniu maistu. Po to nusileidžia ant žemės, ant kurios šiaip nežengia, išsituština ir užkasa ekskrementus.

Daroma prielaida, kad šis su dideliu pavojumi susijęs įprotis turi evoliucinį pranašumą, nes jis apvaisina namelį medyje. Tai yra, daugybė atsitiktinių mutacijų lėmė tai, kad tinginys išsiugdė įprotį, nepanašų į save, kai tenkina fiziologinius poreikius, ir tai taip pagerino jo pasirinkto medžio lapijos kokybę, kad dėl to atsirado daugiau palikuonių nei tinginių. kurie tuštinosi tiesiai ant medžių...“

Arba evoliucija turi kitų „natūralios atrankos“ formų ar būdų, kurių mes dar net nežinome, arba kažkas visiškai kitokio turi būti panaudotas norint paaiškinti staigią iškasenų istorijos sklaidą – galbūt kosminį humoro jausmą?

Neteisinga evoliucija

Su iškastiniais duomenimis susijusios problemos buvo žinomos nuo pat pradžių. Šimtmetį ar ilgiau mokslininkai tiesiog tikėjosi, kad problemos yra laikinos ir kad spragoms užpildyti bus atlikti atradimai. O galbūt bus rasta įrodymų, kad šių spragų priežastis yra ne evoliucijos problemos, o veikiau geologinio proceso nelygumai.

Tačiau galiausiai kantrybė pradėjo stigti. Sutarimas mokslo pasaulyje nutrūko 1972 m., kai Stephenas Jay'us Gouldas ir Nilesas Eldridge'as pristatė bendrą pranešimą konferencijoje apie evoliuciją, kuri buvo revoliucinga. Jų ataskaita tiesiogiai paneigė Darvino teoriją.

Jie tvirtino, kad nors fosilijų įrašas tikrai nėra patenkinamas, pastebėtas staigus naujų rūšių atsiradimas nėra iškasenų įrašo neišsamumo įrodymas – priešingai, jis atspindi tikrovę. Rūšių atsiradimas galėjo būti ne laipsniškas evoliucijos procesas, o toks, kurio metu ilgus stabilumo laikotarpius retkarčiais nutraukdavo staigūs, didelio masto gyvų formų pokyčiai. Šiuo argumentu Gouldas ir Eldredge'as galėjo paaiškinti „trūkstamų grandžių“ nebuvimą: jie teigė, kad jų tiesiog nėra.

Kad ir kaip gerai ši idėja galėtų paaiškinti fosilijų istoriją, ji vis tiek remiasi mintimi, kad gyvybės vystymasis yra atsitiktinis, atsitiktinis. Tačiau galima įrodyti, kad evoliucija, kad ir kokia ji būtų, greičiausiai nebuvo atsitiktinis procesas.

Augalų ir gyvūnų formų vystymosi programos yra įtrauktos į genetinį kodą. Šis kodas yra labai sudėtingas, o jo variantų skaičius yra didžiulis. Ar šis kodas galėjo išsivystyti atsitiktinai? Paprastas žvilgsnis į skaičius rodo, kad to negalėjo atsitikti. Pavyzdžiui, jei beždžionė sėdėtų prie rašomosios mašinėlės ir kas sekundę atsitiktinai spustelėtų klavišus, kiek laiko užtruktų, kol beždžionė atsitiktinai sugalvotų prasmingą dvylikos raidžių žodį? Tam būtų prireikę beveik 17 milijonų metų.

Kiek laiko prireiks, kol ta pati beždžionė atsitiktinai sugalvotų prasmingą 100 raidžių sakinį – ženklų grandinę, daug mažiau sudėtingą nei genetinis kodas? Tikimybė, kad tai įvyks, yra tokia maža, kad jos tikimybė viršija bendrą atomų skaičių visoje visatoje. Tiesą sakant, turėtume kalbėti apie tai, kad neįmanoma atsitiktinai gauti prasmingos 100 simbolių sekos. Belieka daryti išvadą, kad taip pat neįmanoma, kad sudėtingas genetinis gyvybės kodas būtų gautas atsitiktinai, kaip reikalauja evoliucijos teorija.

Astronomas Fredas Hoyle'as su būdingu taikliais rašė, kad atsitiktinio aukštesnių gyvybės formų atsiradimo tikimybė yra panaši į tikimybę, kad „tornadas, besiveržiantis per šiukšlyną, gali surinkti Boeing 747“.

Ir šiuo atveju, jei genetinis kodas nebuvo sukurtas atsitiktiniu procesu, tai reikia manyti, kad jis buvo sukurtas neatsitiktiniu būdu. Kur ši mintis galėtų mus nuvesti?

Vadovaujama evoliucija

1991 m. Wassono knyga „Beyond Natural Selection“ tapo nauju ir galingu iššūkiu pagrindiniam mokslui. Prisirišimą prie Darvino evoliucijos jis atmetė kaip „atsidavimą senovės svajonei apie visatą, panašią į didžiulį laikrodžio mechanizmą“. Wasson atkreipia dėmesį į tai, kad negalima laikyti jokio gyvūno atskirai.

Jis kviečia pažvelgti plačiau: „Organizmai vystosi kaip bendruomenės dalis, tai yra kaip ekosistema... kuri neišvengiamai vystosi kartu. Greičiau reikia kalbėti ne apie rūšių kilmę, o apie ekosistemų vystymąsi...“

Atlikdamas tikrai radikalų pertvarkymą, Wassonas siūlo chaoso teorijos įžvalgas pritaikyti evoliucijai, kad suprastume visus nuostabius ir keistus reiškinius, kuriuos matome tiek iškastiniuose šaltiniuose, tiek gyvuose organizmuose.

5. Fosilijos

6. Equus, arba tikras arklys.

Iš M. Baigent knygos „Uždrausta archeologija“.

Kambras arba Kambro laikotarpis yra pirmasis eros ir fanerozojaus eono laikotarpis. Jis tęsėsi nuo 541 milijono metų iki 485 milijonų metų, tai yra, 56 milijonus metų. Kad nesusipainiotumėte dėl eonų, epochų ir laikotarpių, kaip vaizdinę užuominą naudokite esančią geochronologinę skalę.

Manoma, kad būtent Kambras padalijo visą Žemės istoriją į „prieš ir po“. Visa Žemės istorija iki Kambro vadinama, istorija Kambro laikotarpiu ir po jo. Mokslininkai taip suskirstė istoriją, nes Kambro laikotarpiu įvyko neįprastas reiškinys, žinomas kaip "". Šis reiškinys slypi tame, kad būtent nuo šio laikotarpio archeologai pradėjo rasti neįtikėtinai daug priešistorinių gyvūnų liekanų. Kurį laiką buvo įprasta manyti, kad iki Kambro gyvybės nebuvo arba jos buvo labai mažai (tik paprastų bakterijų pavidalu), o tik kambro laikotarpiu per gana trumpą laiką atsirado labai įvairių gyvūnų. Tai sukėlė daugybę mitų, kurie, tiesą pasakius, sklando ir šiandien. Kambro sprogimas paaiškina kai kuriuos religinius įsitikinimus, taip pat įvairias apgaules ar net ateivių žvalgybos apgyvendinimą Žemėje. Tačiau visi šie mitai ir apgaulės nepateisina savęs moksliniu požiūriu, nes tolesni tyrimai gana lengvai juos sunaikino ir pateikė pagrindinę tokio neįprasto reiškinio priežastį.

Kambro sprogimo priežastys

Atlikus tolesnius tyrimus paaiškėjo, kad kambro sprogimas yra ne paslaptingas didžiulės gyvybės įvairovės Žemėje atsiradimo reiškinys, kaip rodo dideli šio laikotarpio priešistorinių gyvūnų palaikų sankaupos, o banalus skeleto ir gyvybės atsiradimas. gyvūnų skeleto sistemos. Dėl šios priežasties kambro sprogimas dar vadinamas „skeleto revoliucija“ ir „skeleto faunos sprogimu“. Tolesni kasinėjimai ir tyrimai parodė, kad gyvybė kirminų, polipų, medūzų ir kitų bestuburių pavidalu egzistavo daug milijonų metų prieš Kambrą. Tačiau dėl to, kad šie gyvūnai neturėjo tvirtų kūno elementų, po mirties jie beveik visiškai išnyko, nepalikdami nė žodžio apie save. Vienintelės išimtys yra reti atspaudai ir inkliuzai.

Kambro laikotarpiu gyvūnams išsivystė kietieji elementai (mineralizuoti audiniai) – skeletas, kaulai, kiautas, kriauklės ir kt. Mineralizuotas audinys gerai išsilaiko beveik neribotą laiką, todėl archeologai pradėjo rasti gyvūnų liekanų tik skeletų pavidalu. Kambro zonoje yra tiek pat mažai organizmų be kaulų pėdsakų ir kaulinių gyvūnų minkštųjų audinių, kaip ir ankstesniais laikotarpiais.

Kambro laikotarpiu įvykęs skeleto faunos ar biotos sprogimas sukūrė visiškai naują pasaulį Žemės planetoje. Kietieji elementai suteikė gyvūnams visiškai naujų, unikalių galimybių. Tokie gyvūnai tapo daug stipresni, turėjo didesnį išgyvenamumą, didesnį gebėjimą apsisaugoti, sėkmingiau medžiojo. Dėl šios priežasties per ateinančius dešimtis milijonų metų organizmai su skeleto sistema išstūmė organizmus be kaulų iš savo nišos ir tapo teisėtais planetos šeimininkais. Tuo pačiu metu galima pastebėti neįprastai turtingą Kambro evoliuciją, kai besivystantys organizmai, įvaldę vis naujas nišas, gavo daug rūšių ir veislių.

Pagrindinė Kambro gyvybė telkėsi jūrose. Labiausiai paplitę yra trilobitai. Taip pat šiuo laikotarpiu gyveno „baisiosios krevetės“, kurių vienas ryškiausių atstovų yra trilobitų medžiotojas Anomalocaris, pilvakojai (skrajakojai), brachiokojai (brakkojai), galvakojai, nariuotakojai, dygiaodžiai ir kt.

Kambro laikotarpio gyvūnai:

Marrella spindesys

Anomalocaris

Vivaxia

Haliucigenija

Opabinija

Trilobitas

Haikouichthys

MannGroup rasite geriausius baldus savo namams. Apsilankykite svetainėje manngroup-trade.ru ir peržiūrėkite gaminių katalogą, stilingus aukštos kokybės itališkus miegamojo baldus.

Nepaisant to, kad iki Kambro egzistavo gana sudėtingi trisluoksniai gyvūnai, ankstyvojo Kambro evoliucinis vystymasis buvo itin greitas. Daug kartų buvo bandoma paaiškinti šios „sprogios“ raidos priežastis.

Aplinkos pokyčiai

Deguonies koncentracijos padidėjimas

Ankstyviausioje Žemės atmosferoje iš viso nebuvo laisvo deguonies. Deguonis, kuriuo kvėpuoja šiuolaikiniai gyvūnai, esantis ore ir ištirpęs vandenyje, yra milijardus metų trukusios fotosintezės, daugiausia mikroorganizmų, rezultatas. Maždaug prieš 2,5 milijardo metų deguonies koncentracija atmosferoje smarkiai išaugo. Iki tol visas mikroorganizmų pagamintas deguonis buvo visiškai išleistas elementų, turinčių didelį afinitetą deguoniui, pavyzdžiui, geležies, oksidacijai. Iki visiško jų surišimo sausumoje ir viršutiniuose vandenyno sluoksniuose atmosferoje egzistavo tik vietinės „deguonies oazės“.

Deguonies trūkumas ilgą laiką gali užkirsti kelią didelių, sudėtingų organizmų vystymuisi. Problema ta, kad deguonies kiekį, kurį gyvūnas gali absorbuoti iš savo aplinkos, riboja jo paviršiaus plotas. Gyvybei reikalingo deguonies kiekį lemia organizmo masė ir tūris, kuris, didėjant dydžiui, auga greičiau nei plotas. Padidėjusi deguonies koncentracija ore ir vandenyje gali susilpninti arba visiškai panaikinti šį apribojimą.

Pažymėtina, kad deguonies pakanka dideliems vendobiontams egzistuoti jau Ediacaran laikotarpiu. Tačiau tolesnis deguonies koncentracijos padidėjimas galėtų suteikti organizmams papildomos energijos gaminti medžiagas, reikalingas iš esmės sudėtingesnių kūno struktūrų vystymuisi, įskaitant tas, kurios naudojamos grobuoniui ir apsaugai nuo jos.

Sniego gniūžtės žemė

Yra daug įrodymų, kad vėlyvojo neoproterozojaus metu Žemėje įvyko visuotinis apledėjimas, kurio metu didžioji jos dalis buvo padengta ledu, o paviršiaus temperatūra buvo artima užšalimui net ties pusiauju. Kai kurie tyrinėtojai nurodė, kad tai gali būti glaudžiai susiję su Kambro sprogimu, nes ankstyviausios žinomos fosilijos datuojamos netrukus po paskutinio visiško apledėjimo pabaigos.

Tačiau gana sunku nurodyti priežasties ir pasekmės ryšį tarp tokių katastrofų ir vėlesnio organizmų dydžio bei sudėtingumo padidėjimo. Gali būti, kad žema temperatūra padidino deguonies koncentraciją vandenyne, temperatūrai nukritus nuo 30 °C iki 0 °C, jo tirpumas jūros vandenyje padidėja beveik dvigubai.

Anglies izotopų sudėties svyravimai

Ediakaro ir Kambro ribos nuosėdos rodo labai staigų mažėjimą, o po to neįprastai dideli C/C izotopų santykio svyravimai ankstyvajame Kambro amžiuje.

Daugelis mokslininkų teigė, kad pradinis nuosmukis yra susijęs su masiniu išnykimu prieš pat Kambro pradžią. Taip pat galima daryti prielaidą, kad pats išnykimas buvo ankstesnio metano klatratų irimo pasekmė. Plačiai žinoma, kad metano emisija ir vėlesnis atmosferos prisotinimas anglies dioksidu sukelia pasaulinį šiltnamio efektą, kurį lydi įvairios ekologinės nelaimės. Panašus vaizdas buvo stebimas ir triase, kai po permo masinio išnykimo buvo atkurta gyvybė.

Tačiau gana sunku paaiškinti, kaip masinis išnykimas gali smarkiai padidinti taksonominę ir morfologinę įvairovę. Nors dėl masinio išnykimo, pavyzdžiui, permo ir kreidos-paleogeno, atskirų rūšių skaičius iš nereikšmingų padidėjo iki „dominuojančių“, tačiau abiem atvejais ekologinės nišos buvo pakeistos, nors ir kitais, bet ne mažiau sudėtingais organizmais. . Tačiau naujoje ekosistemoje nebuvo pastebėta staigaus taksonominės ar morfologinės įvairovės augimo.

Daugelis tyrinėtojų teigė, kad kiekvienas trumpalaikis C/C frakcijos sumažėjimas ankstyvajame Kambro amžiuje reiškia metano išsiskyrimą, kuris dėl nedidelio šiltnamio efekto ir jo sukelto temperatūros kilimo padidino morfologinę įvairovę. Tačiau ši hipotezė nepaaiškina staigaus taksonominės įvairovės padidėjimo Kambro pradžioje.

Paaiškinimai, pagrįsti organizmų raida

Kai kurios teorijos grindžiamos idėja, kad palyginti nedideli gyvūnų vystymosi nuo embrionų iki suaugusiųjų pokyčiai gali sukelti dramatiškus kūno formos pokyčius.

Dvišalės plėtros sistemos atsiradimas

Reguliuojantys Hox genai įjungia ir išjungia „dirbančius“ genus įvairiose kūno vietose ir taip kontroliuoja anatominės kūno struktūros formavimąsi. Labai panašūs Hox genai randami visų gyvūnų genome – nuo ​​cnidarių iki žmonių. Be to, žinduoliai turi 4 Hox genų rinkinius, o cnidariai apsieina su vienu rinkiniu.

Įvairių gyvūnų grupių Hox genai yra tokie panašūs, kad, pavyzdžiui, į Drosophila embrioną galima persodinti žmogaus „akių formavimo“ geną, dėl kurio susiformuos akis, tačiau tai bus Drosophila. akis, dėl atitinkamų „darbinių“ genų aktyvavimo. Tai rodo, kad panašaus Hox genų rinkinio buvimas visai nereiškia, kad organizmai yra anatomiškai panašūs. Todėl tokios sistemos atsiradimas gali smarkiai išaugti tiek morfologinė, tiek taksonominė įvairovė.

Kadangi tie patys Hox genai kontroliuoja visų žinomų dvišalių organizmų diferenciaciją, pastarųjų evoliucijos linijos turėjo skirtis prieš pradedant formuoti kokius nors specializuotus organus. Taigi, visų dvišalių organizmų „paskutinis bendras protėvis“ turėjo būti mažas, anatomiškai paprastas ir greičiausiai visiškai sunykęs, neišsaugant fosilijų. Dėl šios aplinkybės jo aptikimas yra labai mažai tikėtinas. Tačiau daugelis vendobiontų galėjo turėti dvišalę kūno struktūrą. Taigi tokia vystymosi sistema galėjo atsirasti bent kelias dešimtis milijonų metų iki Kambro sprogimo. Šiuo atveju tam paaiškinti reikia papildomų priežasčių.

Nedidelis genomo sudėtingumo padidėjimas gali turėti didelių pasekmių

Daugumos organizmų, kurie dauginasi lytiškai, palikuonys maždaug 50% savo genų gauna iš kiekvieno iš tėvų. Tai reiškia, kad net nedidelis genomo sudėtingumo padidėjimas gali sukelti daugybę kūno struktūros ir formos skirtumų. Didžioji dalis biologinio sudėtingumo tikriausiai kyla dėl gana paprastų taisyklių, taikomų dideliam skaičiui ląstelių, veikiančių kaip ląstelių automatai.

Vystymosi takelis

Kai kurie mokslininkai teigia, kad organizmams tampant sudėtingesniems, evoliuciniai bendros kūno struktūros pokyčiai atsiranda antriniais pokyčiais, siekiant geresnės jo nusistovėjusių dalių specializacijos. Tai sumažina naujų organizmų klasių natūralios atrankos tikimybę dėl konkurencijos su „patobulintais“ protėviais. Dėl to, kai bendra struktūra įgauna formą, susidaro „vystymosi takelis“, o kūno erdvinė struktūra „užšaldoma“. Atitinkamai, naujų klasių formavimasis vyksta „lengviau“ ankstyvosiose pagrindinių kladų evoliucijos stadijose, o tolesnė jų raida vyksta žemesniuose taksonominiuose lygiuose. Vėliau šios idėjos autorius atkreipė dėmesį, kad toks „užšalimas“ nėra pagrindinis kambro sprogimo paaiškinimas.

Fosiliniai įrodymai, galintys paremti šią idėją, yra įvairūs. Pastebėta, kad tos pačios klasės organizmų skirtumai dažnai būna didžiausi pačioje pirmuosiuose klado vystymosi etapuose. Pavyzdžiui, kai kurių kambro trilobitų krūtinės ląstos segmentų skaičius labai skyrėsi, o vėliau ši įvairovė labai sumažėjo. Tačiau buvo nustatyta, kad silūro trilobitų mėginiai turi tokį patį didelį struktūros kintamumą kaip ir ankstyvojo kambro mėginiai. Tyrėjai iškėlė hipotezę, kad bendrą įvairovės mažėjimą lėmė aplinkos ar funkciniai apribojimai. Pavyzdžiui, galime tikėtis mažesnio segmentų skaičiaus skirtumo po to, kai trilobitai sukūrė išgaubtą kūno struktūrą, kuri yra veiksmingas būdas ją apsaugoti.

Ekologiniai paaiškinimai

Tokiuose paaiškinimuose pagrindinis dėmesys skiriamas skirtingų tipų organizmų sąveikai. Kai kurios iš šių hipotezių susijusios su maisto grandinių pokyčiais; kiti mano, kad vyksta ginklavimosi lenktynės tarp plėšrūnų ir grobio, kurios galėjo paskatinti kietų kūno dalių evoliuciją ankstyvajame Kambro amžiuje; Kitas hipotezių skaičius sutelktas į bendresnius koevoliucijos mechanizmus.

„Ginklavimosi varžybos“ tarp plėšrūnų ir grobio

Plėšrūnas pagal apibrėžimą apima grobio mirtį, dėl kurios jis tampa stipriausiu natūralios atrankos veiksniu ir greitintuvu. Spaudimas grobui geriau prisitaikyti turėtų būti didesnis nei plėšrūnų, nes, skirtingai nei grobis, jie turi galimybę bandyti dar kartą.

Tačiau yra įrodymų, kad plėšrūnų būta gerokai prieš Kambro pradžią. Todėl mažai tikėtina, kad jis pats sukėlė kambro sprogimą, nors turėjo didelę įtaką atsiradusių organizmų anatominėms formoms.

Fitofagų atsiradimas

Stanley teigė, kad prieš 700 milijonų metų atsiradę pirmuonys, „graužę“ mikrobų kilimėlius, labai išplėtė mitybos grandines ir turėjo padidinti organizmų įvairovę. Tačiau šiandien žinoma, kad „graužimas“ atsirado daugiau nei prieš 1 milijardą metų, o stromatolitų išnykimas prasidėjo maždaug prieš 1,25 milijardo metų, gerokai prieš „sprogimą“.

Planktono dydžio ir įvairovės padidėjimas

Geocheminiai stebėjimai aiškiai rodo, kad bendra planktono masė tapo panaši į dabartinę jau ankstyvajame proterozojuje. Tačiau iki Kambro planktonas reikšmingai neprisidėjo prie giliavandenių organizmų mitybos, nes jų kūnai buvo per maži, kad greitai nugrimztų į jūros dugną. Mikroskopinį planktoną valgė kitas planktonas arba sunaikino cheminių procesų viršutiniuose jūros sluoksniuose dar ilgai prieš prasiskverbdamas į giliavandenius sluoksnius, kur galėjo tapti nektono ir bentoso maistu.

Kaip dalis ankstyvųjų Kambro fosilijų buvo aptiktas mezozooplanktonas, kuris galėjo filtruoti mikroskopinį planktoną. Naujasis mezozooplanktonas galėjo būti liekanų šaltinis, taip pat išskyrė išmatas pakankamai didelių kapsulių pavidalu, kad galėtų greitai nuskęsti, todėl galėjo padidėti jų dydis ir įvairovė. Jei organinės dalelės pasiektų jūros dugną, vėliau užkasant padidėtų deguonies koncentracija vandenyje ir kartu sumažėtų laisvos anglies koncentracija. Kitaip tariant, mezozooplanktono atsiradimas praturtino vandenyno gelmę ir maistu, ir deguonimi, todėl atsirado ir evoliucionavo didesni ir įvairesni giliavandenės jūros gyventojai.

Galiausiai fitofagų atsiradimas tarp mezozooplanktono galėtų sudaryti papildomą ekologinę nišą didesniems mezozooplanktono plėšrūnams, kurių kūnai, panirę į jūrą, paskatino jį dar labiau praturtinti maistu ir deguonimi. Galbūt pirmieji plėšrūnai tarp mezozooplanktono buvo bentoso gyvūnų lervos, kurių tolesnė evoliucija buvo bendro plėšrūnų padidėjimo Ediacaran laikotarpio jūrose rezultatas.

Daug tuščių nišų

Jamesas Valentine'as keliuose straipsniuose padarė tokias prielaidas: staigūs kūno struktūros pokyčiai yra „sunkūs“; daug didesnė tikimybė, kad pokyčiai išgyvens, jei jie susidurs su maža konkurencija dėl ekologinės nišos, į kurią taikosi. Pastaroji būtina, kad naujo tipo organizmas turėtų pakankamai laiko prisitaikyti prie naujo vaidmens.

Ši aplinkybė turėtų lemti tai, kad didelių evoliucinių pokyčių įgyvendinimas yra daug labiau tikėtinas pradinėse ekosistemos formavimosi stadijose dėl to, kad vėlesnė diversifikacija užpildo beveik visas ekologines nišas. Vėliau, nors ir toliau atsiranda naujų rūšių organizmų, tuščių nišų trūkumas neleidžia jiems plisti visoje ekosistemoje.

Valentino modelis puikiai paaiškina Kambrijos sprogimo unikalumą – kodėl tai įvyko tik vieną kartą ir kodėl jo trukmė buvo ribota.