О последних данных, известных об этом далеком периоде, в своей книге «Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы» писал известный биолог и популяризатор науки Александр Марков. На самом деле о кембрийском периоде науке сегодня известно очень мало, ведь события, о которых мы будем говорить происходили 542 млн лет назад. О более ранних временах (архейский и протерозойский эоны) науке и вовсе - до недавнего времени было почти ничего неизвестно. Это и понятно, ведь докембрийские толщи, действительно, кажутся практически мертвыми, в них почти не угадывались следы какой-нибудь жизни. А вот Кембрийский взрыв как раз и характеризуется резким возникновением разнообразнейших форм жизни, которые возникли как будто из ничего. Дарвин в свое время назвал этот период тем фактом, который не укладывается в его теорию постепенных эволюционных изменений.

Дарвин тогда не знал, что в период Кембрийского взрыва многие формы живых организмов просто резко начали обзаводиться твердым минерализованным скелетом. Однако, жизнь в докембрии (криптозое) все-таки была, поэтому его называют периодом «скрытой жизни». Науке сегодня известно - многие из групп животных, которые находят в кембрийских толщах, жили и в криптозое. Просто в большинстве своем это были мягкотелые существа, не имеющие твердого панциря или скелета. Но загадка Кембрийского взрыва все равно осталась, просто теперь разговор идет не о том, что сложные формы жизни появились из неоткуда, а о том, почему очень многие из них вдруг обзавелись минеральным скелетом. «Это могло быть связано с изменениями условий среды. Например, к такому эффекту могло бы привести резкое уменьшение кислотности воды, в результате чего карбонат кальция - самый распространенный у животных скелетообразующий материал - стал хуже растворяться в морской воде и легче выпадать в осадок», - пишет Александр Марков. Но существует и множество других гипотез.

Марков рассказывает о сравнительно недавнем исследовании, которое относится как к событиям, происходившим во времена Кембрийского взрыва, так и к сравнительной геномике, и к ранней эволюции животных.

Для того, чтобы у животных появились карбонатные скелеты, недостаточно только того, чтобы среда стала благоприятной. Необходимо иметь и специальные гены и ферменты, с помощью которых живые организмы сумели бы контролировать процесс образования и роста кристаллов карбоната кальция в определенных частях своего тела и в необходимом количестве. Очень важную роль в формировании таких скелетов имеют ферменты карбоангидразы, они ускоряют реакцию превращения растворенного в воде углекислого газа в гидрокарбонат приблизительно в миллион раз. Карбоангидразы вообще очень распространены в животном царстве. Помимо того, что они способствуют формированию скелета, они выполняют и множество других функций. До недавнего времени было неизвестно, когда же именно и в какой последовательности живые организмы обзавелись карбоангидразами. Однако, не так давно австралийские и немецкие специалисты изучили скелетообразующие ферменты у примитивной архаичной губки, живого ископаемого, которое проживает на нашей планете уже больше 200 млн лет - Astrosclera willeyana . На основе этого исследования ученым удалось определить, что все многочисленные и разнообразные карбоангидразы животных происходят от одного белка, который имел последний общий предок всех животных.

««Последний общий предок всех животных», вне всяких сомнений, жил задолго до кембрийской скелетной революции. Получается, что животные изначально были хорошо подготовлены (преадаптированы) к развитию минерального скелета - у них с самого начала были ферменты, способные резко ускорить образование карбоната кальция», - пишет Марков. Вероятно, такие ферменты докембрийские животные с мягким телом использовали не для образования скелета, а для других целей (о том, что карбоангидразы выполняют в организме и другие функции упоминалось выше). Когда же среда стала благоприятствовать биоминерализации, разные животные независимо друг от друга извлекли из этого пользу для себя, формируя с помощью этих ферментов свои скелеты и панцири.

Известный английский биолог Питер Холланд считает, что древняя вспышка эволюции многоклеточных животных, обычно называемая кембрийским взрывом, частично объясняется генетическими причинами . Необходимой предпосылкой для бурной эволюции двусторонне-симметричных животных была генная дупликация (или серия дупликаций), в результате которой возникли гены Hox и ParaHox - важные регуляторы индивидуального развития. Это не исключает действия экологических факторов на раннюю эволюцию животных, но заставляет обязательно учитывать также вклад чисто генетических новшеств.

Одной из самых больших загадок в истории жизни на Земле давно считается так называемый кембрийский взрыв - внезапное появление множества крупных групп животных примерно 540 миллионов лет назад, в начале кембрийского периода (слева вверху на рисунке). Иногда встречается мнение, что кембрийский взрыв - это артефакт, иллюзия, связанная не столько с появлением новых эволюционных ветвей, сколько с изменением условий захоронения ископаемых остатков. Но последние исследования подтверждают, что резкое ускорение эволюции на границе кембрия вполне реально. Кембрийский взрыв действительно был.

Чем он был вызван? Эта проблема вполне может соперничать по популярности, например, с проблемой вымирания динозавров или появления человеческого прямохождения. Есть много гипотез, объясняющих кембрийский взрыв внешними факторами: например, повышением уровня океана (с появлением множества мелководных продуктивных окраинных морей) или изменением химического состава морской воды (с повышением содержания кислорода, кальция, фосфатов). Однако за сто лет ни одна из этих версий не получила настолько надежного подтверждения, чтобы оказаться вне конкуренции.

Есть объяснения более сложные, многоступенчатые. Например, американский палеонтолог Дуглас Эрвин (Douglas Erwin) считает, что на границе кембрия некоторые животные научились активно рыться в морском дне, это вызвало насыщение грунта кислородом, расширило набор экологических ниш и привело к «цепной реакции видообразования». Но у этой гипотезы тоже есть слабые места. И самое главное - она упускает из виду начальный этап процесса. Животные, способные перерывать морское дно, должны были сначала возникнуть.

Знаменитый британский эволюционный генетик Питер Холланд (Peter Holland) предлагает для разнообразия поискать внутренние причины кембрийского взрыва, заключенные не в окружающей среде, а в самой структуре эволюционирующих организмов. Разумеется, Холланд прекрасно понимает, что и про экологические причины тоже нельзя забывать: такое сложное событие, как кембрийский взрыв, наверняка было вызвано многими факторами, а не одним. Скорее всего, там имел место каскад взаимосвязанных перемен. Тем не менее очевидно, что реакция любой системы на внешнее воздействие зависит не только от характера этого воздействия, но и от свойств самой системы. Что, если подойти к проблеме с этой стороны?

Правда, о внутреннем устройстве раннекембрийских, а тем более докембрийских животных мы пока знаем маловато. Но кое-что можно попытаться вычислить по косвенным данным, анализируя «поведение» организмов в макроэволюционном масштабе времени.

Что, собственно, на границе кембрия «взорвалось»? Стоит обратить внимание, что большая часть событий, в сумме составляющих кембрийский взрыв, связана с эволюцией не просто животных, а двусторонне-симметричных животных. Есть только четыре современных типа животных, которые не относятся к двусторонне-симметричным: губки, гребневики, пластинчатые, стрекающие (в прошлом году предположительно был найден представитель пятого типа, но эта находка еще толком не описана). Все остальные животные, включая червей, улиток, морских ежей, бабочек и нас самих, относятся к огромной группе двусторонне-симметричных (билатерий). Именно очень быстрое - в данном случае это значит «за считанные миллионы лет» - появление большого числа крупных ветвей двусторонне-симметричных животных делает начало кембрия совершенно уникальным моментом земной истории.

Что в этих животных особенного? Билатерии исключительно разнообразны, поэтому любая их краткая характеристика рискует погрешить неточностью. Тем не менее можно назвать четыре главных признака, отличающих билатерий от «небилатерий».

Передне-задняя ось. Типичное двусторонне-симметричное животное проводит жизнь в поступательном движении, при этом его тело имеет четко выраженные передний и задний конец - попросту говоря, голову и хвост. На переднем конце обычно находятся органы чувств и ротовой аппарат.

Центральная нервная система. У «небилатерий» нервной системы или нет вообще (губки, пластинчатые), или она относительно простая (гребневики, стрекающие). У билатерий нервная система, как правило, более мощная, часто она собрана в единую цепочку или тяж. Кроме того, для нее очень характерно продольное подразделение на отделы, самый передний из которых принято называть головным мозгом.

Сквозной кишечник. Билатериям свойствен кишечник в виде трубки, которая начинается ртом (обычно вблизи переднего конца тела) и оканчивается анальным отверстием (обычно вблизи заднего конца тела). Такой кишечник, как и нервная система, имеет продольное подразделение на отделы, например на переднюю, среднюю и заднюю кишку. Пища все время движется по сквозной кишке в одном направлении - от рта к анальному отверстию. Среди билатерий есть случаи отсутствия сквозного кишечника, но большинство их наверняка связано с вторичной потерей. У «небилатерий» сквозного кишечника в виде трубки не бывает никогда. Даже если их кишечная полость и имеет другие отверстия, кроме рта (у гребневиков, например), система однонаправленного протока пищи там отсутствует.

Три зародышевых листка. Зародыш многоклеточного животного, как правило, делится на слои клеток, называемые зародышевыми листками. У билатерий четко описано три зародышевых листка. У «небилатерий» зародышевые листки или вообще выделяются с трудом (губки, пластинчатые), или их скорее два, чем три (гребневики, стрекающие). По этой причине билатерий еще с XIX века принято считать трехслойными животными (триплобластами), а «небилатерий» двухслойными (диплобластами). Трехслойные животные отличаются от двухслойных наличием среднего зародышевого листка - мезодермы, из которой развивается, в частности, мышечная система. Поэтому такие животные способны к гораздо более активным и разнообразным движениям.

Известнейший британский палеонтолог Саймон Конвей Моррис (Simon Conway Morris) еще в 1993 году высказал мнение, что главное эволюционное содержание кембрийского взрыва заключалось в переходе с уровня двухслойных животных на уровень трехслойных, то есть двусторонне-симметричных . По Конвею Моррису, кембрийский взрыв в основном и состоял во «вторжении» в биосферу Земли трехслойных животных. Накопившиеся с тех пор палеонтологические данные вовсе не противоречат этой идее.

Как выглядел последний общий предок всех современных двусторонне-симметричных животных (latest common ancestor of all living bilaterians, LCAB)? Сравнительная анатомия и генетика развития дают достаточно оснований думать, что у этого общего предка была центральная нервная система, сквозной кишечник и расположенные по сторонам от него мышцы (возможно, даже сегментированные). Сокращения этих мышц давали возможность сложным образом менять форму тела, обеспечивая ползание, плавание или рытье - во всех случаях головой вперед.

Двусторонне-симметричные животные гораздо лучше приспособлены к активному перемещению в трехмерном пространстве, чем «небилатерии». Причем трехмерным пространством для них может быть не только толща воды, но и толща грунта. Не исключено, что именно рытье в грунте сыграло ключевую роль в эволюции ранних билатерий (как это и предполагает гипотеза Эрвина). Роющему двусторонне-симметричному существу удобно использовать грунт для питания: ил поступает в рот, проходит кишечную трубку, отдавая по пути питательные вещества, и выбрасывается через анус, оставаясь позади. Продвигаться сквозь грунт ему тоже удобно: для этого есть сильные мышцы, а кроме того, в мезодерме может образоваться еще и целомическая (вторичная) полость, которая заполнена жидкостью и выполняет функцию гидростатического скелета. В зоологии давно есть идея, что целом возник именно при переходе к рытью, в качестве гидроскелета, который стал тогда необходим .

Если этот сценарий соответствует действительности, то прекрасным образцом древней жизненной формы билатерий может послужить не кто иной, как дождевой червь. Он сменил морскую среду на почву, но сохранил в самом ярком виде все перечисленные признаки: сквозная кишка с ртом на переднем конце тела и анусом на заднем, сильные мышцы (сегментированные) и целом с явной опорной функцией.

В любом случае, о появлении двусторонне-симметричных животных можно сказать, что оно: (1) произошло во временной окрестности границы кембрия (никаких убедительных свидетельств намного более раннего существования билатерий нет) и (2) произвело настоящую революцию как в анатомии животного мира, так и в глобальной экологии.

Но что все-таки вызвало эту революцию? Вот тут-то и стоит подумать о том, какие внутренние изменения в организмах сделали ее возможной.

Как ни парадоксально, на нынешнем уровне развития биологии мы зачастую знаем больше про гены, которые были у древних животных, чем про анатомию этих животных. В таком случае с генов и стоит начать.

В первую очередь нас должны интересовать гены, контролирующие развитие (1) нервной системы, (2) кишечника и (3) мезодермальных структур, к которым относятся мышцы и целом (слева внизу на рисунке). Таких генов сейчас известно достаточно много. Как правило, они кодируют белки, способные включать или выключать другие гены, то есть являющиеся факторами транскрипции. К генам факторов транскрипции, способным влиять на развитие животных, относятся, например, Fox-гены, Pax-гены, гомеобоксные гены, T-боксные гены и гены «цинковых пальцев».

Поскольку «нельзя объять необъятное», Питер Холланд выбрал для исследования только одну из этих пяти групп генов - гомеобоксные гены. Они неплохо изучены, и, судя по всему, именно от них сильнее всего зависит развитие интересующих нас систем органов.

Когда заходит речь о гомеобоксных генах, многие биологи (и небиологи, интересующиеся научной литературой, тоже) первым делом вспоминают про гены семейства Hox. Строго говоря, это неправильно. Hox-гены - действительно важные регуляторы развития животных, они могут, скажем, определять отличия между разными сегментами тела. Но далеко не все гомеобоксные гены являются Hox-генами. Например, в геноме мухи-дрозофилы гомеобоксных генов больше сотни, а к семейству Hox из них относятся только восемь. В геноме человека гомеобоксных генов больше двухсот, а к семейству Hox из них относятся только 39. По выражению Холланда, Hox-гены - это «верхушка гомеобоксного айсберга».

Гомеобоксные гены, эволюция которых особенно интересна с точки зрения сравнительной анатомии, называются ANTP-генами (от мутации antennapedia). Это один из нескольких классов гомеобоксных генов, который, в свою очередь, делится на генные семейства. Кроме уже упомянутых Hox-генов, к ANTP-генам относятся ParaHox-гены, NK-гены, Dlx-гены, Evx-гены, Emx-гены, Dbx-гены, Msx-гены и ряд других.

Важная особенность генов семейства Hox состоит в том, что они склонны располагаться в хромосомах рядом друг с другом, образуя плотные группы - кластеры. Например, у дрозофилы все восемь Hox-генов собраны в один кластер. У человека таких кластеров четыре. У некоторых животных Hox-кластеры распадаются, но гораздо чаще они остаются более или менее целыми. Эта особенность имеет огромное значение и для регуляции работы Hox-генов, и для их эволюции. Именно расшифровка принципа работы Hox-кластера была главным достижением великого американского генетика Эдварда Льюиса (Edward B. Lewis), получившего за это в 1995 году Нобелевскую премию.

В 1990-х годах было открыто еще несколько генов, очень близких к Hox-генам по нуклеотидной последовательности, но не входящих в Hox-кластер и, по-видимому, имеющих какие-то другие функции. Эти гены получили общее название ParaHox. Более того, для трех таких генов - Gsx, Xlox (он же Pdx) и Cdx - было показано, что по своим последовательностям они даже ближе к некоторым Hox-генам, чем многие Hox-гены между собой. Откуда же они взялись? Эту загадку удалось частично решить в 1998 году, когда Питер Холланд с коллегами обнаружили, что ParaHox-гены тоже собраны в кластер - свой собственный. Правда, ParaHox-кластер намного меньше Hox-кластера: например, у ланцетника есть 15 Hox-генов и всего три ParaHox-гена. Но они наверняка имеют общее происхождение. Первую статью на эту тему так и назвали: «Кластер ParaHox - эволюционная сестра кластера Hox» .

Напрашивающийся здесь эволюционный сценарий выглядит так. У общего предка большинства современных животных был единый небольшой генный кластер, «предковый» и для Hox-генов, и для ParaHox-генов. Этот древний кластер называют ProtoHox-кластером. В некоторый момент ProtoHox-кластер удвоился вместе с частью хромосомы, в которой он находился. Такое генетическое событие называется тандемной дупликацией. Так возникли два родственных кластера, эволюция которых в дальнейшем пошла по-разному. Один из них стал Hox-кластером, а другой ParaHox-кластером (в середине рисунка вверху).

Есть и третье семейство ANTP-генов, склонных «кластеризоваться». Они называются NK-гены. У мухи-дрозофилы их пять, и они собраны в компактный кластер, совершенно отдельный от кластеров Hox и ParaHox. Эти гены - очень древние (они наверняка возникли раньше, чем животные стали двусторонне-симметричными) и очень консервативные, то есть они сохраняются у самых разных организмов, мало изменяясь. У ланцетника и у позвоночных NK-кластер распался, но входившие в него гены сохранились по отдельности. Более того, сравнительная геномика позволяет предположить, что NK-кластер дрозофилы (с пятью генами) является остатком более крупного кластера, который существовал в начале эволюции билатерий и включал не меньше восьми генов. Сейчас он находится в процессе медленного распада, и некоторые «отколовшиеся» от него гены уже давно существуют самостоятельно.

Дарвин утверждал, что развитие всякого вида из своего предка является длительным и постепенным процессом изменения, который проходит через бесчисленное количество промежуточных форм.

Он сознавал, что если его теория верна, то должны были существовать тысячи этих промежуточных форм. И более того, он сознавал, что от существования этих форм как раз и зависела прочность его теории.

Так, Дарвин писал, что «между всеми живущими и вымершими видами должно было быть немыслимое число промежуточных и переходных связей. Но без сомнения, если эта теория верна, таковые существовали на нашей Земле».

Однако почему же тогда, задавался он вопросом, выражая свои собственные сомнения, «мы не находим их без счета в отложениях земной коры?». Он мучительно сознавал недостаток подобных ископаемых в геологических пластах, но обманывал себя и своих читателей: «Ответ преимущественно в том, что данные не столь полны, как принято думать».

Тем не менее, факт этот не давал ему покоя, и он даже посвятил ему целую главу в своей книге, рассуждая в ней на тему «неполноты геологических данных».

Невзирая на его вескую аргументацию, он явно по-прежнему испытывал некоторую неловкость по поводу этой ситуации, коль скоро счел необходимым высказать в печати свою уверенность в том, что в «будущие века… будут обнаружены многочисленные ископаемые связи».

Пребывая в восторге от теории и в уверенности, что, охватив больше геологических пластов, содержащих остатки ископаемых, они успешно устранят эту «неполноту», геологи и палеонтологи (ученые, изучающие ископаемые) приложили титанические усилия, чтобы заполнить пробелы в ископаемых данных.

Как ни удивительно, если учесть те огромные ресурсы, которые задействовались для решения задачи на протяжении многих лет, но усилия эти не дали результата. Профессор Гулд поведал, что «чрезвычайная редкость переходных форм в ископаемой истории продолжает оберегаться как профессиональный секрет палеонтологии».

В 1978 году коллега Гулда, профессор Найлс Элдридж, признался в интервью, что «никому не удавалось найти каких-либо „промежуточных“ существ: среди ископаемых свидетельств не обнаруживается никаких „отсутствующих связей“, и многие ученые теперь все больше склоняются к убеждению, что эти переходные формы никогда не существовали».

Профессор Стивен Стэнли пишет: «В действительности в ископаемой истории нет ни одного убедительно подтвержденного случая перехода одного вида в другой. Кроме того, виды существовали поразительно длительные периоды времени». Никому, например, не удавалось найти ископаемого жирафа с шеей среднего размера.

Если ископаемая история отказывается демонстрировать ожидаемые связи, что же она демонстрирует? И что же она доказывает?

Ископаемая история

Ископаемая история в том виде, как она нам известна, начинается в период, именуемый геологами кембрийским, который, по их подсчетам, был примерно 590 миллионов лет назад. Несколько крошечных окаменелых останков было обнаружено в породах более раннего времени: несколько бактерий и несколько очень необычных существ, не похожих ни на что из того, что было найдено до или после, - эдиакарская фауна, возраст которой насчитывает около 565 миллионов лет.

Но все они, по-видимому, вымерли вскоре после этого. Создается впечатление, что в книге жизни было нацарапано несколько тренировочных упражнений, перечеркнутых затем жирной линией: с этого момента началась реальная эволюция - или, по крайней мере, началось нечто.

И это нечто имело драматический характер: что касается животного царства, то все появилось одновременно. Столь внезапным и загадочным было появление разнообразия форм жизни в то время, что ученые, как мы видели, говорят о кембрийском взрыве, произошедшем, согласно их данным, около 530 миллионов лет назад.

Самым поразительным открытием явилось то, что тогда зародились животные всех известных форм - ископаемые или живущие ныне. В этот период жизнь избрала свои основные формы и больше их не меняла.

Более того, хотя полагают, что полностью период кембрия продолжался около 85 миллионов лет, но фактическое появление всех этих новых форм, вероятно, состоялось примерно за 10 миллионов лет или меньше.

Другими словами, история жизни на Земле обнаруживает около 2 процентов творчества и 98 процентов последующего развития.

Именно по своему строению впервые были классифицированы все живые существа. Была разработана сложная система, которая делит все формы жизни на два огромных царства - животное царство и растительное царство. Они, в свою очередь, подразделяются сначала на филюмы (от греческого слова «племя»), а затем на все более мелкие единицы, вплоть до видов и подвидов.

Животное царство обычно делят на тридцать семь филюмов. Все эти филюмы возникли в период кембрия. С тех пор эволюция шла лишь по линии видоизменения основного плана. Кроме того, нет никаких свидетельств какого бы то ни было предшествующего их развития. Нет никаких данных о том, что они «эволюционировали» в дарвиновском понимании этого термина. Все они появились в ископаемой истории в готовом виде - полностью сформированными существами со своими весьма отчетливыми признаками.

Ученые пребывают в недоумении. Обращая наше внимание на тот факт, что «все эволюционные изменения со времени кембрия являлись лишь вариациями на все те же базовые темы», профессор Джеффри Левинтоп из Нью-Йоркского университета вопрошает: «Почему же древние формы так устойчивы?» У него нет ответа.

Что весьма определенно вытекает из геологических данных, так это то, что такая стабильность является нормой. Ископаемые формы животных или растений появляются, существуют и развиваются миллионы лет, а затем исчезают - однако строение их мало меняется.

Если и наблюдаются какие-то изменения, то они имеют постепенный характер и ограничиваются по преимуществу размерами: увеличивается все животное или растение - или отдельные его признаки. Не наблюдается того, чтобы одна форма изменялась в другую, даже относительно близкую: мышь никогда не эволюционировала в крысу; воробей никогда не становился дроздом.

К тому же подобные изменения носят, судя по всему, весьма избирательный характер. Огромное число и по сей день обитающих на Земле существ не претерпели никаких значительных изменений в своем строении за все длительное время своего существования. Это идет вразрез со всеми ожиданиями Дарвина.

Устрицы и двустворчатые моллюски сейчас имеют раковины: они появились впервые около 400 миллионов лет назад. Целакант и двоякодышащие рыбы обитают на Земле без каких-либо существенных изменений уже около 300 миллионов лет. Акулы сохраняют свой нынешний вид уже 150 миллионов лет. Осетр, каймановая черепаха, аллигаторы и тапиры - все эти виды демонстрируют завидную стабильность формы уже свыше 100 миллионов лет.

Современные опоссумы отличаются от тех, что обитали 65 миллионов лет назад, только в самых незначительных чертах. Первая черепаха имела тот же панцирь, что и сегодня; первые змеи почти ничем не отличаются от современных змей; летучие мыши тоже практически не изменились, так же как и лягушки и саламандры.

Что же в таком случае, эволюция остановилась? Или действует какой-то иной механизм или фактор?

Пример, часто используемый для демонстрации эволюции, - лошадь. Предполагается, что она началась с маленького четырехпалого гиракотерия, который жил 55 миллионов лет назад и развился в современную Equus, живущую уже около 3 миллионов лет. Повсюду можно наблюдать элегантные и убедительные схемы и музейные экспозиции, изображающие поступательную эволюцию лошади. Они искусно демонстрируют, как пальцы постепенно свелись к одному, как заметно увеличился размер животного и как с изменением рациона изменились зубы.

Однако теперь эксперты, как правило, признают, что эта линия медленного, но верного превращения животного размером с собаку в сегодняшнюю крупную лошадь является «по большей части апокрифической». Проблема в том - и это обычная проблема реконструкции эволюции по ископаемым данным, - что имеется множество пробелов между различными видами ископаемой лошади, которые включены в этот ряд.

Начиная с первого вида, гиракотерия, чей собственный предок остается загадкой, неизвестно никакой связи с предполагаемой «второй» лошадью и так далее.

То, что мы имеем, не является линией развития, это не является даже генеалогическим древом, приводящим к современной Equus, но представляет собой огромный куст, у которого очевидны только кончики многочисленных ветвей, а всякий вопрос относительно существования его ствола оставляется открытым.

Во всякий отдельно взятый период времени существовало несколько различающихся видов лошади - одни с четырьмя пальцами, другие с меньшим их числом, одни с большими зубами, другие с маленькими. Лошади также сначала увеличились в размерах, потом уменьшились, а затем снова увеличились. И как постоянный источник раздражения - отсутствие объединяющихся видов.

Наконец, мы также должны признать, что предполагаемая лошадь-предок не так уж сильно отличается от современной лошади. Не считая нескольких второстепенных изменений касательно ступней и зубов и увеличения размера, мало что существенно изменилось.

Это очень незначительное отличие, подаваемое как доказательство эволюции, даже если оно и соответствует действительности, едва ли впечатляет на фоне тех 52 миллионов лет, которые ушли на это. Говоря прямо, рассматривать эту псевдопоследовательность как доказательство эволюции - это в большей степени акт веры, чем научный факт.

Внезапное происхождение видов

Ископаемую историю характеризуют два момента. Первое, как мы уже видели, стабильность растительных или животных форм, когда они уже появились. Второе - внезапность, с которой эти формы появляются и, собственно говоря, в последующем исчезают.

Точность ископаемой истории

Общее число живущих наземных позвоночных 43

Общее число зафиксированных в ископаемой истории 42

Таким образом, процент обнаруженных ископаемых 97,7%

Общее число живущих семейств наземных позвоночных 329

Общее число зафиксированных в ископаемой истории 261

Таким образом, процент обнаруженных ископаемых 79,3%

Мы можем сделать вывод, что ископаемая история дает точную статистическую картину форм жизни, которые существовали на Земле. Следовательно, апеллирование к неполноте ископаемых данных, в качестве способа объяснения пробелов, не очень убедительно.

Новые формы возникают в ископаемой истории, не имея очевидных предков; точно так же неожиданно они исчезают, не оставляя каких-либо очевидных потомков. Можно сказать, что практически ископаемые свидетельства представляют собой историю огромной цепочки творений, объединенных лишь выбором формы, а не эволюционными связями.

Профессор Гулд так подытоживает ситуацию: «Во всяком отдельном районе вид не возникает постепенно путем планомерной трансформации его предков; он появляется вдруг и сразу и „полностью сформировавшимся“».

Мы можем наблюдать этот процесс едва ли не повсеместно. Когда, скажем, около 450 миллионов лет назад появились первые ископаемые наземные растения, то они возникли без каких-либо признаков предшествовавшего развития. И однако даже в ту раннюю эпоху налицо все основные разновидности.

Согласно теории эволюции этого не может быть - если только мы не допустим, что ни одна из ожидаемых связующих форм не фоссилизировалась, т.е. не превратилась в окаменелость. Что представляется весьма маловероятным.

То же самое с цветущими растениями: хотя период, предшествовавший их появлению, отличается большим разнообразием ископаемых, не было найдено никаких форм, которые могли бы быть их предками. Их происхождение также остается неясным.

Та же аномалия обнаруживается и в животном царстве. Рыбы с позвоночником и мозгом впервые появились около 450 миллионов лет назад. Их прямые предки неизвестны. И дополнительным ударом по эволюционной теории оказывается то, что у этих первых бесчелюстных, но имевших панцирь рыб был частично костный скелет.

Обычно излагаемая картина эволюции хрящевого скелета (как у акул и скатов) в костный скелет является, откровенно говоря, неверной. В действительности эти не имеющие костного скелета рыбы появляются в ископаемой истории на 75 миллионов лет позднее.

Кроме того, существенным этапом в предполагаемой эволюции рыб было развитие челюстей. Однако первая челюстная рыба в ископаемой истории появилась внезапно, при этом невозможно указать на какую-либо более раннюю бесчелюстную рыбу как на источник ее будущей эволюции.

Еще одна странность: миноги - бесчелюстные рыбы - прекрасно существуют и поныне. Если челюсти давали такое эволюционное преимущество, то почему же тогда не вымерли эти рыбы? Не менее загадочно и развитие амфибий - водных животных, способных при этом дышать воздухом и обитать на суше. Как объясняет в своей книге «За гранью естественного отбора» д-р Роберт Уэссон:

«Этапы, на которых рыбы дали жизнь земноводным, неизвестны… самые первые сухопутные животные появляются с четырьмя хорошо развитыми конечностями, плечевым и тазовым поясом, ребрами и отчетливо выраженной головой… Через несколько миллионов лет, свыше 320 миллионов лет назад, в ископаемой истории неожиданно появляется дюжина отрядов земноводных, причем ни один, по-видимому, не является предком какого-либо другого».

Млекопитающие демонстрируют ту же внезапность и стремительность развития. Самые ранние млекопитающие были маленькими животными, ведшими скрытный образ жизни в эру динозавров - 100 или более миллионов лет назад. Затем, после загадочного и все еще не объясненного вымирания последних (около 65 миллионов лет назад), в ископаемой истории в одно и то же время - около 55 миллионов лет назад - появляется дюжина с лишним групп млекопитающих.

Среди ископаемых этого периода находят окаменелые образчики медведей, львов и летучих мышей, имеющих современный вид. И что еще больше усложняет картину - они появляются не в одном каком-то районе, а одновременно в Азии, Южной Америке и Южной Африке. В довершение, ко всему этому, нет уверенности, что мелкие млекопитающие эпохи динозавров и вправду были предками позднейших млекопитающих.

Вся ископаемая история изобилует пробелами и загадками. Неизвестно, к примеру, никаких ископаемых связей между первыми позвоночными и примитивными существами более раннего периода - хордовыми, - которых считают предками позвоночных.

Существующие сегодня земноводные разительно отличаются от первых известных амфибий: между этими древними и позднейшими формами в ископаемой истории зияет пробел в 100 миллионов лет. Как представляется, дарвиновская теория эволюции буквально на глазах рассыпается в прах. Вероятно, как-то можно спасти дарвиновскую идею «естественного отбора», но только в существенно видоизмененной форме.

Ясно, что нет никаких свидетельств развития каких-либо новых форм растений или животных. Лишь когда живая форма появилась, тогда только, возможно, играет свою роль естественный отбор. Но работает он только на том, что уже существует.

Не только ученые, но и студенты колледжей и университетов проводят селекционные эксперименты на плодовой мушке - дрозофиле. Им объясняют, что они демонстрируют наглядное доказательство эволюции. Они создают мутации вида, дают ей глаза различной окраски, ножку, растущую из головы, либо, возможно, двойной торакс.

Быть может, им даже удается вырастить мушку с четырьмя крыльями вместо обычных двух. Однако эти изменения - лишь модификация уже существующих видовых признаков мушки: четыре крыла, к примеру, не более чем удвоение изначальных двух. Никогда не удавалось создать какой-нибудь новый внутренний орган, как не удавалось превратить плодовую мушку в нечто, напоминающее пчелу или бабочку. Невозможно даже превратить ее в другой вид мухи.

Как и всегда, она остается представителем рода Drosophila. «Естественный отбор, может быть, и объясняет происхождение адаптационных изменений, но он не может объяснить происхождения видов». И даже это ограниченное применение сталкивается с проблемами.

Как, например, естественный отбор способен объяснить тот факт, что люди - единственный вид живых существ - имеют разные группы крови? Как он способен объяснить то, что один из самых ранних известных науке ископаемых видов - трилобит кембрийского периода - имеет глаз с таким сложным устройством и настолько эффективный, что не был превзойден никаким более поздним представителем его филюма? И как могли эволюционировать перья? Д-р Барбара Сталь, автор академического труда по эволюции, признается: «Как они возникли, предположительно из чешуи рептилий, - анализу не поддается».

Уже в самом начале Дарвин понимал, что столкнулся с глубокими проблемами. Развитие сложных органов, к примеру, до предела подрывало его теорию. Ибо до тех пор, пока такой орган не начал функционировать, за какой надобностью должен был поощрять его развитие естественный отбор? Как вопрошает профессор Гулд: «Какая польза от несовершенных зачаточных стадий, дающих преимущество структур? Какой прок от полчелюсти или полкрыла?» Или, возможно, от полглаза? Тот же вопрос возник где-то и в сознании Дарвина. В 1860 году он признался коллеге: «Глаз до сего дня приводит меня в холодную дрожь». И немудрено.

Последним примером - если хотите, доказательством - того, что естественный отбор (если он и вправду реально действующий механизм изменений) требует большего понимания, является факт, касающийся физиологических отправлений у ленивца, который приводит д-р Уэссон:

«Вместо того чтобы сразу же справлять нужду, подобно другим обитателям деревьев, ленивец сберегает свои фекалии в течение недели или больше, что нелегко для животного, питающегося грубой растительной пищей. После чего он спускается на землю, на которую в других случаях не ступает, испражняется и закапывает экскременты.

Предполагается, что эта сопряженная с немалой опасностью повадка имеет то эволюционное преимущество, что тем самым происходит удобрение древесного дома. То есть ряд случайных мутаций привел к тому, что у ленивца развилась не похожая на него привычка при отправлении физиологических нужд и что это настолько улучшило качество листвы облюбованного им дерева, что вызвало появление у него более многочисленных потомков, чем у ленивцев, которые испражнялись прямо на деревьях…»

Либо у эволюции имеются другие формы или способы «естественного отбора», о которых мы пока даже не догадываемся, либо для объяснения внезапного разброса в ископаемой истории необходимо использовать нечто совершенно иное - быть может, космическое чувство юмора?

Неправильная эволюция

О проблемах с ископаемыми данными было известно с самого начала. В течение столетия или чуть дольше ученые попросту уповали на то, что проблемы носят временный характер, что будут сделаны открытия, которые заполнят пробелы. Или, возможно, будет найдено некое доказательство того, что причина этих пробелов не в проблемах с эволюцией, а в нерегулярности геологического процесса.

В конце концов, однако, терпение стало иссякать. Согласие в научном мире было нарушено в 1972 году, когда Стивен Джей Гулд и Найлс Элдридж представили на конференции по эволюции совместный доклад, носивший революционный характер. Их доклад прямо опровергал дарвиновскую теорию.

Они высказали утверждение, что, хотя ископаемые данные, безусловно, отнюдь не удовлетворительны, наблюдаемые внезапные появления новых видов не являются свидетельством неполноты ископаемых данных, - напротив, они отражают реальность. Происхождение видов могло быть не постепенным эволюционным процессом, а процессом, в котором длительные периоды стабильности изредка перемежались внезапными масштабными изменениями в живущих формах. С помощью этого аргумента Гулд и Элдридж могли объяснить отсутствие «недостающих звеньев»: они утверждали, что их попросту не было.

Как бы хорошо эта идея ни объясняла, возможно, ископаемую историю, она по-прежнему базируется на представлении о том, что развитие жизни носит беспорядочный, случайный характер. Однако может быть продемонстрировано, что эволюция, каким бы образом она ни происходила, вряд ли была случайным процессом.

Программы развития для растительных и животных форм содержатся в генетическом коде. Этот код очень сложен, а количество вариаций, которые могли бы быть задействованы, огромно. Мог ли этот код эволюционировать случайным образом? Простое знакомство с цифрами показывает, что этого не могло быть. Если бы, к примеру, обезьяна сидела за пишущей машинкой, ежесекундно стуча наобум по клавишам, то сколько бы потребовалось времени, чтобы у обезьяны - случайно - вышло осмысленное слово из двенадцати букв? Для этого ей бы понадобилось почти 17 миллионов лет.

Сколько бы времени потребовалось все той же обезьяне, чтобы у нее - случайно - получилось осмысленное предложение из 100 букв - цепочка знаков, куда менее сложная, чем генетический код? Вероятность этого столь низка, что шансы против нее превышают общее число атомов во всей Вселенной. Фактически же следует говорить о невозможности того, чтобы случайным образом могла получиться осмысленная последовательность из 100 символов. Остается сделать вывод, что столь же невозможно и то, чтобы случайно мог получиться сложный генетический код жизни, как того требует теория эволюции.

Астроном Фред Хойл, со свойственной ему меткостью писал, что вероятность случайного создания высших форм жизни подобна вероятности того, чтобы «проносящийся по свалке торнадо мог собрать „Боинг-747“».

А в таком случае, если генетический код не создан случайным процессом, тогда он, надо полагать, создан неслучайным процессом. К чему же могла бы привести нас эта мысль?

Направляемая эволюция

В 1991 году книга Уэссона «За гранью естественного отбора» стала новым и мощным вызовом, брошенным официальной науке. Он отбросил привязанность к дарвиновской эволюции как «потачку стародавней грезе о Вселенной, уподобленной огромному часовому механизму». Уэссон указывает, что нельзя рассматривать какое бы то ни было животное по отдельности.

Он предлагает нам взглянуть более широко: «Организмы эволюционируют как часть общности, то есть как экосистема… которая неизбежно эволюционирует сообща. Скорее нужно говорить не о происхождении видов, а о развитии экосистем…»

Производя поистине радикальный пересмотр, Уэссон предлагает применить к эволюции выводы теории хаоса, чтобы понять смысл всех тех поразительных и странных явлений, которые мы наблюдаем как в ископаемых данных, так и в ныне существующих организмах.

5. Ископаемые

6. Эквус, или лошадь настоящая.

Из книги М. Бейджента „Запретная археология”.

Кембрий или Кембрийский период — первый период эры и фанерозойского эона. Продолжался, начиная с 541 миллиона лет назад и заканчивая 485 миллионами лет назад, то есть на протяжении 56 миллионов лет. Чтобы не запутаться в эонах, эрах и периодах, используйте в качестве визуальной подсказки геохронологическую шкалу, которая находится .

Считается, что именно кембрий разделил всю историю Земли на «до и после». Вся история Земли до кембрия называется , история во время и после кембрийского периода называется . Учёные разделили историю таким образом потому, что в кембрии произошло необычное явление, которое известно как «». Данное явление заключается в том, что именно с этого периода археологи стали находить невероятно огромное количество останков доисторических животных. Некоторое время вообще считалось, что жизни до кембрия не существовало или существовало крайне мало (только в виде простейших бактерий), и только в кембрийском периоде, за относительно короткий промежуток времени, появилось великое многообразие животных. Это породило немало мифов, которые, что уж скрывать, ходят до сих пор. Кембрийским взрывом объясняют некоторые религиозные представления, а также различные мистификации или даже заселение Земли инопланетным разумом. Однако все эти мифы и мистификации не оправдывают себя с научной точки зрения, так как дальнейшие исследования вполне легко их разрушили и представили главную причину такого необычного явления.

Причины кембрийского взрыва

При дальнейших исследованиях оказалось, что кембрийский взрыв является не загадочным явлением порождения огромного многообразия жизни на Земле, что показывают большие скопления останков доисторических животных данного периода, а банальное появление у животных скелетной и костной системы. По этой причине кембрийский взрыв также называют «скелетной революцией» и «взрывом скелетной фауны». Дальнейшие раскопки и исследования показали, что жизнь в виде червей, полипов, медуз и других беспозвоночных животных в большом количестве существовала на протяжении многих миллионов лет до кембрия. Однако из-за того факта, что у этих животных не было твёрдых элементов тела, после гибели они практически полностью исчезали, не оставляя о себе никаких упоминаний. Исключения составляют лишь редкие отпечатки и вкрапления.

В кембрийском периоде у животных появились твёрдые элементы (минерализованные ткани) — скелет, кости, панцирь, раковины и так далее. Минерализованная ткань хорошо сохраняется на протяжении практически неограниченного количества времени, поэтому археологи стали находить останки животных в виде одних лишь скелетов. Отпечатков бескостных организмов и мягких тканей костных животных в кембрии также мало, как и в предыдущие периоды.

Взрыв скелетной фауны или биоты в кембрийском периоде создал совершенно новый мир на планете Земля. Твёрдые элементы предоставили животным абсолютно новые, уникальные возможности. Такие животные стали гораздо крепче, обладали большей выживаемостью, большей возможностью защиты и успешнее охотились. По этой причине, в ближайшие десятки миллионов лет именно организмы с костной системой вытеснили со своей ниши бескостные организмы и стали полноправными хозяевами планеты. При этом можно увидеть необычайно богатую эволюцию кембрия, когда развивающиеся организмы, которые осваивали всё новые и новые ниши, получили множество видов и разновидностей.

Основная жизнь в кембрии была сосредоточена в морях. Наибольшее распространение получили трилобиты. Также в этом периоде обитали «ужасные креветки», одним из ярких представителей которых является охотник на трилобитов Аномалокарис, гастроподы (брюхоногие), брахиоподы (плеченогие), головоногие моллюски, членистоногие, иглокожие и другие.

Животные кембрийского периода:

Marrella splendens

Аномалокарис

Виваксия

Галлюцигения

Опабиния

Трилобит

Хайкоуихтис

Лучшую мебель для вашего дома вы найдёте в «MannGroup». Заходите на сайт manngroup-trade.ru , чтобы ознакомиться с каталогом продукции, стильная итальянская мебель для спальни высокого качества.

Несмотря на то, что довольно сложные трехслойные животные существовали до Кембрия, эволюционное развитие в раннем Кембрии представляется исключительно быстрым. Предпринималось множество попыток объяснить причины подобного «взрывного» развития.

Изменения окружающей среды

Рост концентрации кислорода

Самая ранняя атмосфера Земли вообще не содержала свободного кислорода. Тот кислород, которым дышат современные животные — как содержащийся в воздухе, так и растворенный в воде — является продуктом миллиардов лет фотосинтеза, главным образом — микроорганизмов. Примерно 2,5 миллиарда лет назад концентрация кислорода в атмосфере резко возросла. До этого времени весь вырабатываемый микроорганизмами кислород полностью тратился на окисление элементов с высоким сродством к кислороду, таких как железо. Пока не произошло их полное связывание на суше и в верхних слоях океана, в атмосфере существовали лишь локальные «кислородные оазисы».

Нехватка кислорода могла длительное время препятствовать развитию крупных сложных организмов. Проблема состоит в том, что количество кислорода, которое животное может абсорбировать из окружающей среды, ограничено площадью поверхности. Количество же кислорода, требуемое для жизнедеятельности, определяется массой и объёмом организма, которые по мере увеличения размеров растут быстрее, чем площадь. Рост концентрации кислорода в воздухе и в воде мог ослаблять или вовсе устранять это ограничение.

Нужно отметить, что достаточное количество кислорода для существования крупных вендобионтов присутствовало уже в эдиакарский период. Однако дальнейший рост концентрации кислорода мог предоставить организмам дополнительную энергию для производства веществ, необходимых для развития принципиально более сложных структур тела, в том числе — используемых для хищничества и защиты от него.

Земля-снежок

Существуют многочисленные доказательства того, что в позднем неопротерозое Земля подвергалась глобальному оледенению, в ходе которого большая часть её была покрыта льдом, а температура поверхности была близка к точке замерзания даже на экваторе. Некоторые исследователи указывают, что это обстоятельство может быть тесно связано с кембрийским взрывом, поскольку самые ранние из известных ископаемых относятся к периоду вскоре после конца последнего полного оледенения.

Однако довольно трудно указать причинно-следственную связь таких катастроф с последующим ростом размеров и сложности организмов. Возможно, низкие температуры увеличивали концентрацию кислорода в океане — его растворимость в морской воде растет почти вдвое при падении температуры с 30 °C до 0 °C.

Флуктуации изотопного состава углерода

В отложениях на границе эдиакарского и кембрийского периодов наблюдается очень резкое снижение, а вслед за ним — необычно сильные колебания соотношения изотопов углерода C/C в течение всего раннего кембрия.

Многие ученые предполагали, что исходное падение связано с массовым вымиранием непосредственно перед началом кембрия.. Можно также предположить, что вымирание само стало следствием предшествовавшего распада клатратов метана. Широко известно, что эмиссия метана и последующее насыщение атмосферы диоксидом углерода вызывает глобальный парниковый эффект, сопровождающийся различными экологическими катастрофами. Подобная картина наблюдалась в Триасе, когда жизнь восстанавливалась после массового Пермского вымирания.

Однако довольно трудно объяснить, как массовое вымирание могло вызвать резкий рост таксономического и морфологического разнообразия. Хотя массовые вымирания, такие как пермское и мел-палеогеновое, приводили к последующему росту численности отдельных видов от несущественной до «доминирующей», однако в обоих случаях экологические ниши замещались хотя и другими, но столь же сложными организмами. При этом скачкоообразного роста таксономического или морфологического разнообразия в новой экосистеме не наблюдалось.

Ряд исследователей предполагал, что каждое кратковременное снижение доли C/C в раннем кембрии представляет высвобождение метана которое, благодаря вызванному им небольшому парниковому эффекту и повышению температуры, приводил к росту морфологического разнообразия. Но и эта гипотеза не объясняет резкого увеличения таксономического разнообразия в начале Кембрия.

Объяснения на основе развития организмов

В основе ряда теорий лежит та идея, что относительно малые изменения в способе, которым животные развиваются из эмбриона во взрослый организм, могут привести к резким изменениям формы тела.

Возникновение системы билатерального развития

Регуляторные Hox-гены включают и выключают «рабочие» гены в различных частях тела, и, тем самым, управляют формированием анатомической структуры организма. Очень схожие Hox-гены обнаруживаются в геноме всех животных — от стрекающих до людей. При этом млекопитающие имеют 4 набора Hox-генов, в то время как стрекающие обходятся единственным набором.

Hox-гены у различных групп животных столь схожи, что, к примеру, можно трансплантировать человеческий ген «формирования глаз» в эмбрион дрозофилы, что приведет к формированию глаза — но это будет глаз дрозофилы, благодаря активации соответствующих «рабочих» генов. Отсюда видно, что наличие сходного набора Hox-генов вовсе не означает анатомического сходства организмов. Поэтому возникновение подобной системы могло повлечь резкий рост разнообразия — как морфологического, так и таксономического.

Поскольку одни и те же Hox-гены управляют дифференциацией всех известных билатеральных организмов, эволюционные линии последних должны были разойтись до того, как у них начали образовываться какие-либо специализированные органы. Таким образом, «последний общий предок» всех билатеральных организмов должен был быть небольшим, анатомически простым и, вероятнее всего, подверженным полному разложению без сохранения в окаменелостях. Это обстоятельство делает его обнаружение крайне маловероятным. Однако целый ряд вендобионтов, возможно, имел билатеральное строение тела. Таким образом, подобная система развития могла возникнуть, по меньшей мере, за несколько десятков миллионов лет до Кембрийского взрыва. В этом случае для его объяснения необходимы какие-то дополнительные причины.

Небольшой рост сложности генома может иметь большие последствия

У большинства организмов, имеющих половое размножение, потомок получает примерно по 50 % своих генов от каждого родителя. Это означает, что даже небольшой рост сложности генома способен породить множество вариаций строения и формы тела. Большая часть биологической сложности, вероятно, возникает благодаря действию относительно простых правил на большом числе клеток, функционирующих как клеточные автоматы.

Колея развития

Некоторые ученые предполагают, что по мере усложнения организмов, на эволюционные изменения общего строения тела накладываются вторичные изменения в сторону лучшей специализации его сложившихся частей. Это снижает вероятность прохождения естественного отбора новыми классами организмов — из-за конкуренции с «усовершенствованными» предками. В итоге, по мере складывания общего строения, формируется «колея развития», а пространственная структура тела «замораживается». Соответственно, формирование новых классов происходит «легче» на ранних стадиях эволюции основных клад, а их дальнейшая эволюция идет на более низких таксономических уровнях. Впоследствии автор этой идеи указывал, что такое «замораживание» не является основным объяснением кембрийского взрыва.

Окаменелости, которые могли бы подтвердить эту идею, неоднозначны. Отмечено, что вариации организмов одного класса зачастую наиболее велики на самых первых стадиях развития клады. Например, некоторые кембрийские трилобиты сильно варьировали по количеству грудных сегментов, причём впоследствии подобное разнообразие существенно снизилось. Однако обнаружено, что образцы силурийских трилобитов обладают столь же высокой вариативностью строения, что и раннекембрийские. Исследователи предположили, что общее снижение разнообразия связано с экологическими или функциональными ограничениями. Например, можно ожидать меньшей вариативности числа сегментов после того, как у трилобитов сформировалось выпуклое строение тела, являющееся эффективным способом его защиты.

Экологические объяснения

Такие объяснения сосредоточены на взаимодействии между различными видами организмов. Некоторые из подобных гипотез имеют дело с изменениями пищевых цепей; другие рассматривают гонку вооружений между хищниками и жертвами, которая могла вызвать эволюцию жестких частей тела в раннем Кембрии; ещё какое-то число гипотез сосредоточено на более общих механизмах коэволюции.

«Гонка вооружений» между хищниками и жертвами

Хищничество по определению предполагает гибель жертвы, в силу чего оно становится сильнейшим фактором и ускорителем естественного отбора. Давление на жертвы в направлении лучшей адаптации должно быть более сильным, чем на хищников — поскольку, в отличие от жертвы, они имеют шанс сделать новую попытку.

Однако имеются свидетельства того, что хищничество присутствовало задолго до начала Кембрия. Поэтому маловероятно, что оно само по себе стало причиной Кембрийского взрыва, хотя и имело сильное влияние на анатомические формы возникших при этом организмов.

Появление фитофагов

Стэнли предположил, что появление 700 млн.лет назад простейших, «обгладывающих» микробные маты, крайне расширило пищевые цепи и должно было привести к росту разнообразия организмов. Однако, сегодня известно, что «обгладывание» возникло более 1 млрд лет назад, а угасание строматолитов началось около 1,25 млрд лет назад — задолго до «взрыва».

Рост размеров и разнообразия планктона

Геохимические наблюдения четко показывают, что общая масса планктона стала сравнима с нынешней уже в раннем Протерозое. Однако, до Кембрия планктон не вносил существенного вклада в питание глубоководных организмов, поскольку их тела были слишком малы для быстрого погружения на морское дно. Микроскопический планктон поедался другим планктоном или разрушался химическими процессами в верхних слоях моря задолго до проникновения в глубоководные слои, где мог бы стать пищей для нектона и бентоса.

В составе же ранних кембрийских ископаемых был обнаружен мезозоопланктон, который мог отфильтровывать микроскопический планктон. Новый мезозоопланктон мог служить источником останков, а также выделять экскременты в форме капсул, достаточно крупных для быстрого погружения — они могли быть пищей для нектона и бентоса, вызывая рост их размеров и разнообразия. Если же частицы органики достигали морского дна, в результате последующего захоронения они должны были повышать концентрацию кислорода в воде при одновременном снижении концентрации свободного углерода. Другими словами, появление мезозоопланктона обогатило глубокие участки океана как пищей, так и кислородом, и, тем самым, сделало возможным появление и эволюцию более крупных и разнообразных обитателей морских глубин.

Наконец, возникновение среди мезозоопланктона фитофагов могло сформировать дополнительную экологическую нишу для более крупных мезозоопланктонных хищников, чьи тела, погружаясь в море, вели к дальнейшему его обогащению пищей и кислородом. Возможно, первыми хищниками среди мезозоопланктона были личинки донных животных, чья дальнейшая эволюция стала результатом общего роста хищничества в морях эдиакарского периода.

Множество пустых ниш

Джеймс Валентайн в нескольких работах сделал следующие предположения: резкие изменения в строении тела являются «затруднительными»; изменения имеют гораздо больше шансов на существование, если они встречают слабую конкуренцию за ту экологическую нишу, на которую они нацелены. Последнее необходимо, чтобы новый тип организмов имел достаточно времени для адаптации к своей новой роли.

Это обстоятельство должно приводить к тому, что реализация основных эволюционных изменений гораздо более вероятна на начальных стадиях формирования экосистемы — из-за того, что последующая диверсификация заполняет почти все экологические ниши. В дальнейшем, несмотря на то, что новые типы организмов продолжают возникать, нехватка пустых ниш препятствует их распространению в экосистеме.

Модель Валентайна хорошо объясняет факт уникальности Кембрийского взрыва — почему он случился только один раз и почему его длительность была ограничена.