Kljub dejstvu, da so pred kambrijem obstajale precej zapletene triplastne živali, se zdi, da je evolucijski razvoj v zgodnjem kambriju izjemno hiter. Razloge za ta »eksploziven« razvoj so poskušali razložiti že na veliko.

Okoljske spremembe

Povečanje koncentracije kisika

Najzgodnejša Zemljina atmosfera sploh ni vsebovala prostega kisika. Kisik, ki ga dihajo sodobne živali, tako v zraku kot raztopljen v vodi, je produkt milijard let trajajoče fotosinteze, predvsem mikroorganizmov. Pred približno 2,5 milijardami let se je koncentracija kisika v ozračju močno povečala. Do tega časa je bil ves kisik, ki so ga proizvedli mikroorganizmi, popolnoma porabljen za oksidacijo elementov z visoko afiniteto do kisika, kot je železo. Dokler ni prišlo do njihove popolne vezave na kopnem in v zgornjih plasteh oceana, so v atmosferi obstajale le lokalne "oaze kisika".

Pomanjkanje kisika bi lahko za dolgo časa preprečilo razvoj velikih, kompleksnih organizmov. Težava je v tem, da je količina kisika, ki jo žival lahko absorbira iz okolja, omejena z njeno površino. Količina kisika, potrebnega za življenje, je določena z maso in prostornino organizma, ki s povečanjem velikosti raste hitreje od površine. Povečanje koncentracije kisika v zraku in vodi bi lahko oslabilo ali popolnoma odpravilo to omejitev.

Opozoriti je treba, da je bilo dovolj kisika za obstoj velikih vendobiontov že v ediakaranskem obdobju. Nadaljnje povečanje koncentracije kisika pa bi lahko organizmom zagotovilo dodatno energijo za proizvodnjo snovi, potrebnih za razvoj bistveno bolj kompleksnih telesnih struktur, vključno s tistimi, ki se uporabljajo za plenjenje in obrambo pred njim.

Snežna kepa Zemlja

Obstaja veliko dokazov, da je Zemlja v poznem neoproterozoiku doživela globalno poledenitev, med katero je bil velik del pokrit z ledom, površinske temperature pa so bile blizu ledišča celo na ekvatorju. Nekateri raziskovalci poudarjajo, da je to lahko tesno povezano s kambrijsko eksplozijo, saj najzgodnejši znani fosili izvirajo kmalu po koncu zadnje popolne poledenitve.

Vendar pa je precej težko navesti vzročno-posledično povezavo med takšnimi nesrečami in poznejšim povečanjem velikosti in kompleksnosti organizmov. Možno je, da so nizke temperature povečale koncentracijo kisika v oceanu; njegova topnost v morski vodi se skoraj podvoji, ko temperatura pade s 30 °C na 0 °C.

Nihanja izotopske sestave ogljika

Sedimenti na meji med Ediakaran in Kambrij kažejo zelo strm upad, čemur sledijo nenavadno velika nihanja v razmerju izotopov C/C v celotnem zgodnjem kambriju.

Številni znanstveniki so domnevali, da je začetni upad povezan z množičnim izumrtjem tik pred začetkom kambrija. Predvidevamo lahko tudi, da je bilo samo izumrtje posledica prejšnjega razpada metanskih klatratov. Splošno znano je, da emisija metana in posledična nasičenost ozračja z ogljikovim dioksidom povzroča globalni učinek tople grede, ki ga spremljajo različne okoljske katastrofe. Podobno sliko smo opazili v triasu, ko se je življenje obnovilo po permskem množičnem izumrtju.

Vendar pa je precej težko razložiti, kako bi lahko množično izumrtje povzročilo močno povečanje taksonomske in morfološke raznolikosti. Čeprav so množična izumrtja, kot sta permsko in kredno-paleogensko, pripeljala do poznejšega povečanja števila posameznih vrst od nepomembnega do "prevladujočega", pa so v obeh primerih ekološke niše zamenjale, čeprav z drugimi, a enako zapletenimi organizmi. . Vendar pa v novem ekosistemu ni bilo opaziti nenadne rasti taksonomske ali morfološke raznolikosti.

Številni raziskovalci so predlagali, da vsako kratkotrajno znižanje frakcije C/C v zgodnjem kambriju pomeni sproščanje metana, ki je zaradi majhnega učinka tople grede in dviga temperature, ki ga je povzročil, povzročil povečanje morfološke raznolikosti. Toda ta hipoteza ne pojasni močnega povečanja taksonomske raznolikosti na začetku kambrija.

Razlage na podlagi razvoja organizmov

Nekatere teorije temeljijo na ideji, da lahko relativno majhne spremembe v načinu, kako se živali razvijejo od zarodkov do odraslih, povzročijo dramatične spremembe v obliki telesa.

Nastanek sistema bilateralnega razvoja

Regulatorni Hox geni vklapljajo in izklapljajo »delujoče« gene v različnih delih telesa in s tem nadzorujejo nastanek anatomske zgradbe telesa. Zelo podobne gene Hox najdemo v genomu vseh živali, od žarnjakov do ljudi. Poleg tega imajo sesalci 4 sklope genov Hox, medtem ko se žarnjaki zadovoljijo z enim nizom.

Hox geni v različnih skupinah živali so si tako podobni, da je na primer možno presaditi človeški gen za "tvorbo oči" v zarodek Drosophile, kar bo vodilo do oblikovanja očesa - vendar bo to oko Drosophile, zaradi aktivacije ustreznih "delovnih" genov. To kaže, da prisotnost podobnega niza Hox genov sploh ne pomeni anatomske podobnosti organizmov. Zato bi lahko pojav takšnega sistema povzročil močno povečanje raznolikosti, tako morfološke kot taksonomske.

Ker isti geni Hox nadzorujejo diferenciacijo vseh znanih bilateralnih organizmov, so se morale evolucijske linije slednjih razhajati, preden so začeli oblikovati kakršne koli specializirane organe. Tako je moral biti "zadnji skupni prednik" vseh bilateralnih organizmov majhen, anatomsko preprost in najverjetneje podvržen popolnemu razpadu brez ohranitve fosilov. Zaradi te okoliščine je njegovo odkrivanje zelo malo verjetno. Vendar pa so številni vendobionti morda imeli dvostransko zgradbo telesa. Tako bi lahko tak razvojni sistem nastal vsaj nekaj deset milijonov let pred kambrijsko eksplozijo. V tem primeru so potrebni dodatni razlogi za razlago.

Majhna povečanja kompleksnosti genoma imajo lahko velike posledice

Pri večini organizmov, ki se razmnožujejo spolno, potomci prejmejo približno 50 % svojih genov od vsakega starša. To pomeni, da lahko že majhno povečanje kompleksnosti genoma povzroči številne variacije v strukturi in obliki telesa. Velik del biološke kompleksnosti verjetno izhaja iz delovanja sorazmerno preprostih pravil na velikem številu celic, ki delujejo kot celični avtomati.

Razvojna pot

Nekateri znanstveniki menijo, da ko postanejo organizmi bolj zapleteni, se evolucijske spremembe v splošni strukturi telesa prekrivajo s sekundarnimi spremembami v smeri boljše specializacije njegovih ustaljenih delov. To zmanjša verjetnost, da bodo novi razredi organizmov podvrženi naravni selekciji zaradi tekmovanja z "izboljšanimi" predniki. Kot rezultat, ko se celotna struktura oblikuje, se oblikuje "razvojna tirnica" in prostorska struktura telesa je "zamrznjena". V skladu s tem se oblikovanje novih razredov "lažje" zgodi v zgodnjih fazah evolucije glavnih klasov, njihov nadaljnji razvoj pa poteka na nižjih taksonomskih ravneh. Pozneje je avtor te ideje poudaril, da takšno "zamrzovanje" ni glavna razlaga za kambrijsko eksplozijo.

Fosilni dokazi, ki bi lahko podprli to idejo, so mešani. Ugotovljeno je bilo, da so razlike v organizmih istega razreda pogosto največje na prvih stopnjah razvoja klada. Na primer, nekateri kambrijski trilobiti so se zelo razlikovali v številu torakalnih segmentov, nato pa se je ta raznolikost znatno zmanjšala. Vendar je bilo ugotovljeno, da imajo vzorci silurskih trilobitov enako visoko variabilnost strukture kot zgodnjekambrijski. Raziskovalci so domnevali, da je splošni upad raznolikosti posledica okoljskih ali funkcionalnih omejitev. Na primer, lahko pričakujemo manjše razlike v številu segmentov, potem ko so trilobiti razvili konveksno strukturo telesa, kar je učinkovit način zaščite.

Ekološke razlage

Takšne razlage se osredotočajo na interakcije med različnimi vrstami organizmov. Nekatere od teh hipotez obravnavajo spremembe v prehranjevalnih verigah; drugi menijo, da je oboroževalna tekma med plenilci in plenom morda povzročila razvoj trdih delov telesa v zgodnjem kambriju; Drugo število hipotez se osredotoča na bolj splošne mehanizme koevolucije.

»Oboroževalna tekma« med plenilci in plenom

Pri plenjenju gre po definiciji za smrt plena, zaradi česar ta postane najmočnejši dejavnik in pospeševalec naravne selekcije. Pritisk na plen, da se bolje prilagodi, bi moral biti večji kot na plenilce, saj imajo v nasprotju s plenom možnost poskusiti znova.

Vendar pa obstajajo dokazi, da je bilo plenjenje prisotno že dolgo pred začetkom kambrija. Zato je malo verjetno, da je sam povzročil kambrijsko eksplozijo, čeprav je močno vplival na anatomske oblike organizmov, ki so nastali.

Pojav fitofagov

Stanley je predlagal, da je pojav protozojev pred 700 milijoni let, ki so "grizli" mikrobne preproge, močno razširil prehranjevalne verige in bi moral voditi k povečanju raznolikosti organizmov. Vendar pa je danes znano, da je "grizenje" nastalo pred več kot milijardo let, izumrtje stromatolitov pa se je začelo pred približno 1,25 milijarde let dolgo pred "eksplozijo".

Povečanje velikosti in raznolikosti planktona

Geokemična opazovanja jasno kažejo, da je skupna masa planktona postala primerljiva s sedanjo že v zgodnjem proterozoiku. Vendar pa pred kambrijem plankton ni bistveno prispeval k prehrani globokomorskih organizmov, ker so bila njihova telesa premajhna, da bi se hitro potopila na morsko dno. Mikroskopski plankton so pojedli drugi planktoni ali pa so ga kemični procesi v zgornjih plasteh morja uničili veliko preden so prodrli v globokomorske plasti, kjer so lahko postali hrana za nekton in bentos.

Kot del zgodnjih kambrijskih fosilov je bil odkrit mezozooplankton, ki je lahko filtriral mikroskopski plankton. Novi mezozooplankton je morda služil kot vir ostankov, poleg tega pa je izločal iztrebke v obliki dovolj velikih kapsul, da so lahko hitro potonile, kar je povzročilo povečanje njihove velikosti in raznolikosti. Če bi organski delci dosegli morsko dno, bi naknadni zakop povečal koncentracijo kisika v vodi, hkrati pa zmanjšal koncentracijo prostega ogljika. Z drugimi besedami, pojav mezozooplanktona je globoki ocean obogatil s hrano in kisikom ter s tem omogočil nastanek in razvoj večjih, bolj raznolikih prebivalcev morskih globin.

Nazadnje, pojav fitofagov med mezozooplanktonom bi lahko tvoril dodatno ekološko nišo za večje plenilce mezozooplanktona, katerih telesa so se potopila v morje in ga dodatno obogatila s hrano in kisikom. Morda so bili prvi plenilci med mezozooplanktonom ličinke bentoških živali, katerih nadaljnji razvoj je bil posledica splošnega povečanja plenjenja v morjih ediakaranskega obdobja.

Veliko praznih niš

James Valentine je v več dokumentih podal naslednje predpostavke: nenadne spremembe telesne zgradbe so "težke"; spremembe imajo veliko večjo verjetnost, da bodo preživele, če se soočijo z malo konkurence za ekološko nišo, na katero ciljajo. Slednje je potrebno, da ima nova vrsta organizma dovolj časa, da se prilagodi svoji novi vlogi.

Ta okoliščina bi morala voditi k dejstvu, da je izvajanje večjih evolucijskih sprememb veliko bolj verjetno v začetnih fazah oblikovanja ekosistema, saj kasnejša diverzifikacija zapolni skoraj vse ekološke niše. Pozneje, čeprav se nove vrste organizmov še naprej pojavljajo, pomanjkanje praznih niš preprečuje, da bi se razširili po celotnem ekosistemu.

Valentinov model dobro razloži edinstvenost kambrijske eksplozije – zakaj se je zgodila samo enkrat in zakaj je bilo njeno trajanje omejeno.

Kambrijske eksplozije, ki se je zgodila pred približno 540 milijoni let, ni mogla povzročiti kisikova katastrofa. Do tega zaključka so nedavno prišli kitajski in kanadski znanstveniki.

Kambrijska eksplozija ali eksplozija skeletne favne je konvencionalno ime za pojav, ki je povzročil močno povečanje števila fosilnih ostankov živih bitij v sedimentih, ki ustrezajo začetku kambrijskega geološkega obdobja.

Takrat ni bilo bistvenega povečanja koncentracije kisika v zraku, le za 10 odstotkov. od trenutne ravni - so povedali dopisniku. Xinhua na Inštitutu za geologijo in paleontologijo Nanjing Kitajske akademije znanosti v Nanjingu / provinca Jiangsu, vzhodna Kitajska /.

Nastanek organizmov in vpliv sprememb okolja nanje je že vrsto let predmet temeljnih raziskav.

Po splošno sprejetem mnenju se je pred 2,3 milijarde let na Zemlji prvič zgodila kisikova katastrofa, ki je povzročila pojav prostega kisika v ozračju. Po mnenju raziskovalcev je bila takrat njegova koncentracija le 0,1 - 0,01 odstotka. od indikatorja naših dni.

Nato so pred milijardo do 550 milijoni let zabeležili ponovno kopičenje kisika v zraku, nato pa je njegova vsebnost dosegla 10 odstotkov. od trenutne ravni. V zvezi s tem so se na Zemlji pojavili prvi večcelični organizmi.

Številni znanstveniki so prej mislili, da je dramatično povečanje biotske raznovrstnosti med kambrijsko eksplozijo posledica globalne spremembe v sestavi zemeljske atmosfere, zaradi česar so se ravni kisika v morju in zraku približale trenutnim ravnem. Rezultati raziskave kitajsko-kanadske ekipe so to teorijo ovrgli.

Doktor geoloških znanosti na inštitutu Xiang Lei je povedal, da je skupina kitajskih in kanadskih znanstvenikov v letih 2014-2016 proučevala kemično sestavo vzorcev kamnin iz zahodnega dela province Zhejiang, s čimer so lahko ovrgli obstoječo hipotezo.

Vse kamnine, uporabljene v študiji, so bile na globini 400 - 760 m. Njihova starost je dosegla 510 - 550 milijonov let. Znanstveniki so v njih preučili vsebnost organskega ogljika in elementov, kot so železo, uran, molibden, razjasnili pa so tudi koncentracijo kisika v zraku in morju.

Po besedah ​​dr. Xianga Leija se je vsebnost kisika v zraku na današnjo raven dvignila šele pred 510 milijoni let, prej pa je bila na dosledno nizki ravni, približno 10 odstotkov. od trenutne ravni.

"Rezultati študije kažejo, da hipoteza o močnem povečanju biotske raznovrstnosti zaradi povečanja vsebnosti kisika ni bila upravičena," je bil prepričan.

Kaj je pripeljalo do kambrijske eksplozije? To vprašanje, kot je opozoril Xiang Lei, za zdaj ostaja odprto.

Rezultati prelomne raziskave znanstvenikov so bili objavljeni v britanski znanstveni reviji Earth and Planetary Science Letters. Raziskovalno delo sta podprli Kitajska akademija znanosti in Nacionalna naravoslovna fundacija Kitajske.

Zaradi lažjega preučevanja je bila zgodovina našega planeta in življenja na njem razdeljena na časovna obdobja, katerih meje so geološke spremembe v zemeljski skorji - procesi nastanka gora, vzpon in padec kopnega, spremembe v obrisih celin. , globalne podnebne spremembe.

Najdaljša kronološka obdobja Zemljine zgodovine se imenujejo ere (trajala so na stotine milijonov let). Obdobja so nato razdeljena na obdobja.

Znanstveniki pridobijo vse informacije o Zemljini preteklosti s preučevanjem geoloških dokazov svetovnega rekorda. Notranjost planeta sestavljajo različne plasti kamnin in sedimentnih kamnin, ki so nastale pod nenehnim vplivom zunanjih pogojev, ki so določali videz Zemlje v daljni preteklosti. Geološke formacije so ohranile in prenašale skozi milijone let informacije o živih organizmih, ki so poseljevali oceane in kopno v različnih geoloških obdobjih. Zahvaljujoč temu imamo danes priložnost, da si predstavljamo videz Zemlje v daljni preteklosti in sledimo razvoju življenja v 3,5 milijarde let od trenutka njegovega nastanka.

Znanstveniki so s preučevanjem starih kamnin in fosilov odkrili dva nepojasnjena pojava v geološki in biološki preteklosti Zemlje. Prvi pojav imenujemo univerzalna neskladnost in je stik kamnin iz različnih geoloških obdobij, ki si ne sledijo. Takšen stik krši logično zaporedje lokacije plasti, glede na kronološko periodiko različnih zgodovinskih stopenj v geologiji. Vedeti je treba, da je nelogičen stik kamnin povsod. To je razloženo z mešanjem struktur zemeljske skorje kot posledica tektonske aktivnosti in erozijskih procesov. Vendar pa globalne neskladnosti s tem ni mogoče razložiti, saj je razširjena in odraža neusklajen stik približno 2,9 milijarde let starih kamnin in mladih kambrijskih sedimentov, ki so nastali pred približno 500 milijoni let.

Drugi pojav, ki se nanaša na biološko preteklost Zemlje, se imenuje "kambrijska eksplozija". Znanstveniki-paleontologi so ta izraz poimenovali nenadno hitro povečanje vrstne raznolikosti živih organizmov v kambrijskem obdobju (sam začetek paleozojske dobe). To se je zgodilo v kronološkem obdobju 30 milijonov let (pred približno 542–510 milijoni let). V tako kratkem času po paleontoloških standardih se je število bioloških vrst povečalo stokrat. Nenadoma se je pojavila velika raznolikost organizmov z lupinami in pojavili so se prvi hordati in praraki (imenovani trilobiti).

Najbolj znani in raziskani dokazi o obstoju teh dveh znanstvenih pojavov se nahajajo v ZDA. To je Grand Canyon, ki se nahaja na planoti Colorado v Arizoni. Priljubljeno mesto za turiste z vsega sveta. Tam so paleontologi našli največje število fosiliziranih oblik življenja, ki so se tako razlikovale od organizmov z mehkim telesom, ki so živeli v ediakaranskem obdobju pred kambrijem.

Znanstveniki z vsega sveta že dolgo iščejo namige o pojavih kambrijskega obdobja. Pred kratkim se je v znanstvenih krogih pojavila teorija, ki je razložila naravo pojava Univerzalne neskladnosti in "kambrijske eksplozije" ter vzpostavila razmerje med tema dvema edinstvenima dejstvoma planetarne zgodovine.

Pred približno 600 milijoni let so se v drobovju Zemlje začele dogajati velike spremembe, ki so povzročile ogromne premike na površini planeta. Prišlo je do gibanja litosferskih plošč, ki so raztrgale nekoč združeno celino – Gondvano, številni vulkani so hkrati bruhali valove lave. Široki potresi so povzročili ogromne cunamije. Površje kopnega so večkrat preplavile vode svetovnih oceanov, kar je bil glavni razlog za nastanek svetovnega razdora.

Mlajše in plitve sedimentne plasti uničujejo voda in z njo povezani dejavniki nekajkrat počasneje kot starejše in globlje kamnine. V obdobjih celinskih poplav je prišlo do erozije in degradacije sedimentnih kamnin, starodavne kamnine pa so bile izpostavljene in podvržene hitri eroziji. Produkti uničenja kamnin v milijardah ton, raztopljenih v vodah prazgodovinskih oceanov. Nenadoma se je povečala koncentracija kalijevih, kalcijevih, magnezijevih, železovih, fosfatnih in sulfatnih ionov. Kislinsko-bazično ravnovesje svetovnih oceanov se je močno premaknilo v alkalno stran.

Glavno načelo življenja je, da mora živi organizem za obstoj nenehno vzdrževati stalno notranje okolje. Primitivni potomci sodobnih organizmov z mehkim telesom so se morali hitro razviti, da so vzdržali ostro spremembo življenjskih pogojev. Takojšen preskok v evoluciji starodavnega življenja je bil prisilen odgovor na nenadno povečanje koncentracije različnih soli v morski vodi. Rezultat tega evolucijskega preskoka so bili mehanizmi mineralizacije, ki so razvoj starodavnih živali usmerili v drugo smer.

To teorijo podpira hkratni pojav mineralnih skeletov v nepovezanih organizmih v obdobju kambrija. Glavne tri vrste mineralnih soli so določile smer nadaljnjega razvoja življenja - kalcijev fosfat, mineralna osnova okostja hordata, kalcijev karbonat in silicijev oksid, ki sta material oklepov prvih oluščenih bitij. Kalcij, silicij in fosfati so glavne sestavine kambrijskih plasti, ki so oblikovale mesta svetovne neskladnosti.

Novo nastale mlade življenjske oblike so imele prednost pred primitivnimi mehkotelesnimi brez trdnih organov. Novi organizmi so imeli zobe za napad in obrambo, lupine za obrambo, strune in trda okostja, ki so jim omogočala namensko premikanje po vodi in pri višjih hitrostih. Nenadna pridobitev mehanizmov mineralizacije je omogočila, da so se mlada bitja namnožila v neslutenem številu in izpodrinila starejše oblike življenja. Masa prvih bitij z mineralnimi organi je bila osnova za nastanek geoloških plasti kambrijskega obdobja, ki so ležale na starodavnih kamninskih plasteh.

Življenjske oblike z mineralnimi okostji so se začele oblikovati v predkambriju, vendar so geološke anomalije, ki so oblikovale Svetovno neskladje, večkrat pospešile ta proces in mu dale eksploziven značaj. Sprožilec procesov, ki so ustvarili pojav večine sodobnih živalskih vrst, je bila hitra mineralizacija vode svetovnih oceanov. Geološki procesi so določali biološko evolucijo za milijone let naprej.

Prostovoljni prispevek bralcev za podporo projektu

Pomen) pojav v zgodnjem kambriju (približno 540 milijonov let na evolucijski lestvici) fosilnih nahajališč predstavnikov številnih oddelkov živalskega kraljestva v ozadju odsotnosti njihovih fosilov ali fosilov njihovih domnevnih prednikov v predkambrijskih nahajališčih.

Teorija evolucije nima zanesljive razlage za ta »fenomen«. Teorija kreacionizma v tem pojavu vidi še en dokaz neuspeha teorije evolucije in dokaz v prid Stvarstvu.

Zgodovina odkritja

Odkritelj kambrijske eksplozije je bil Anglež Robert Murchison, po rodu aristokrat, ki se je pod vplivom svoje ambiciozne žene odločil za znanost. Med preučevanjem fosilov večceličnih starih dob in kamninskih plasti, v katerih so se nahajali, je naletel na jasno začrtano mejo, pod katero so bile sledi le najpreprostejših enoceličnih organizmov - bakterij in alg. Zgornja plast (v "kambrijskih" usedlinah) vsebuje bogato paleto bioloških oblik. Murchison je bil veren kristjan in je delil Linnejevo prepričanje, da "obstaja točno toliko vrst, kot jih je Stvarnik prvotno ustvaril". V razkritem pojavu je videl dokaz delovanja božje roke. Leta 1830 je Murchison objavil rezultate svojih raziskav.

Kambrijska eksplozija in darvinizem

Najnovejša odkritja

Zadnjih sto let je veljalo prepričanje, da so se vretenčarji pojavili pozneje v zgodovini življenja. Vendar so leta 1999 v kambrijskih kamninah na Kitajskem odkrili ribje fosile. kar potrjuje, da se ribe v fosilnih zapisih pojavijo nenadoma skupaj z vsemi drugimi vrstami živali. Kambrijska eksplozija je postala še glasnejša. Da bi se te popolnoma oblikovane ribe pojavile v kambriju, je treba domnevnega prednika vretenčarjev potisniti milijone let nazaj v predkambrijsko obdobje, kjer ni prehodnih oblik zanje ali za vse glavne vrste organizmov.

Leta 2006 so geologi na Kitajskem odkrili fosiliziran zarodek živali, ki je po mnenju evolucionistov stara 600 milijonov let. Če bi do evolucije res prišlo, bi bili sodobni zarodki po stotinah milijonov let evolucije zelo drugačni od tistih, ki jih najdemo na Kitajskem. Vendar pa so zarodki, najdeni na Kitajskem, popolnoma enaki zarodkom sodobnih živali.

Leta 2008 so v kambrijskih plasteh odkrili fosilne meduze, ki so skoraj enake sodobnim živim vrstam. Nekateri so imeli mišice, številne pekoče celice, zapletene spolne organe in vedenje (vključno s prepoznavanjem partnerja in dvorjenjem) ter zapletene oči. Glede na evolucijo, medtem ko so te meduze do danes ostale iste meduze, bi se morala v tem času (približno 500 milijonov let) razviti skoraj vsa narava - ptice, borovci, krokodili, kenguruji, sloni, psi, rože, paradižniki, kiti , gekoni itd.

Poglej tudi

Povezave

Rojstvo kompleksnosti [Evolucijska biologija danes: nepričakovana odkritja in nova vprašanja] Markov Aleksander Vladimirovič

Kambrijska eksplozija

Kambrijska eksplozija

Na samem začetku kambrijskega obdobja, pred približno 542 milijoni let, so številne skupine živali skoraj istočasno začele pridobivati ​​trda, mineralizirana okostja. Ker so prav takšna okostja običajno ohranjena v fosilnem stanju, mehki deli pa izginejo brez sledu, je ta dogodek v fosilnem zapisu videti kot nenaden, »eksploziven« pojav številnih skupin živali (mehkužci, členonožci, spužve, arheociati, ramenonožci, ki so se jim kasneje pridružili iglokožci, korale, mahovnjaki in drugi). Zato je splošno sprejeto ime za ta dogodek »kambrijska eksplozija«.

Vsa tista paleontologija, o kateri smo govorili do sedaj - paleontologija predkambrija, torej preučevanje arhejskih in proterozojskih eonov z vsemi biomarkerji, silificiranimi cianobakterijami, akritarhi, gorodiskami in mehkotelesnimi vendskimi živalmi - se je začela intenzivno razvijati šele relativno nedavno. Do tega trenutka so se predkambrijski sloji znanstvenikom zdeli tako rekoč mrtvi in ​​skoraj brez sledi življenja. Zdelo se je, da je "kambrijska eksplozija" nenaden pojav najrazličnejših organizmov, na videz od nikoder. Zato so predkambrij imenovali kriptozoik - čas "skritega življenja", zadnja stopnja razvoja biosfere, ki se je začela s kambrijem in je vključevala paleozoik, mezozoik in kenozoik, pa se imenuje fanerozoik (čas »eksplicitnega življenja«).

Darwin je kambrijsko eksplozijo štel za eno od dejstev, ki se ne ujemajo z njegovo teorijo o postopnih evolucijskih spremembah. Kasneje se je izkazalo, da "eksplozija" pravzaprav ni bila tako eksplozivna. Kot zdaj vemo, so predniki mnogih kambrijskih skupin živeli že prej, vendar so bili večinoma brez okostja in mehkega telesa. Zato paleontologi dolgo časa niso mogli odkriti njihovih ostankov v predkambrijskih kamninah.

Skrivnost kambrijske eksplozije pa ostaja, le da zdaj ne govorimo o nenadnem nastanku, kot da »iz nič«, številnih vrst živali, temveč o bolj ali manj hkratnem pojavu mineralnega skeleta v njih. . To je lahko posledica sprememb okoljskih pogojev. Takšen učinek bi lahko na primer povzročil močno zmanjšanje kislosti vode, zaradi česar je kalcijev karbonat (CaCO 3) - najpogostejši material za oblikovanje okostja pri živalih - postal manj topen v morski vodi in ga je lažje oborina. Predlagane so bile tudi številne druge razlage. Dobre priljubljene zgodbe o kambrijski eksploziji in predlagane teorije za njeno razlago najdete v knjigah A. Yu Rozanova "Kaj se je zgodilo pred 600 milijoni let" (1986). To je pravi »živi fosil«: rod Astrosklera obstaja že več kot 200 milijonov let (od konca triasa), po strukturi karbonatnega skeleta pa je ta spužva zelo blizu oblikam, ki so cvetele v paleozoiku (t.i. stromatoporati).

Okostje astrosklere je sestavljeno iz majhnih sferičnih elementov, ki postopoma rastejo in se med seboj spajajo. Znanstveniki so iz okostja spužve izolirali organsko frakcijo in iz nje vse beljakovine. Ugotovljeno je bilo, da so tri prevladujoče beljakovine karboanhidraze. Raziskovalci so določili njihovo aminokislinsko zaporedje in nato uporabili to zaporedje, da bi "izločili" tri ustrezne gene iz genoma. To je omogočilo s primerjavo nukleotidnih zaporedij genov za karboanhidrazo primitivnih spužev in višjih živali, katerih genome smo že prebrali, rekonstruirati razvoj teh proteinov pri živalih.

Znanstveniki so ugotovili, da vse številne in raznolike karboanhidraze pri živalih izvirajo iz ene same beljakovine prednika, ki je bila prisotna v zadnjem skupnem predniku vseh živali. V različnih evolucijskih linijah je bil gen te originalne karboanhidraze večkrat podvržen neodvisnim podvajanjem (podvojitvam). Tako so nastale različne nove različice karboanhidraz. »Zadnji skupni prednik vseh živali« je nedvomno živel dolgo pred kambrijsko skeletno revolucijo. Izkazalo se je, da so bile živali sprva dobro pripravljene (predadaptirane) na razvoj mineralnega skeleta – že od vsega začetka so imele encime, ki so lahko močno pospešili nastajanje kalcijevega karbonata. Te encime so predkambrijske mehkotelesne živali očitno uporabljale v druge namene – kot že omenjeno, imajo karboanhidraze dovolj dela v živalskem telesu tudi brez oblikovanja okostja. Ko so okoljske razmere začele biti naklonjene biomineralizaciji, so različne skupine živali brez kakršnega koli dogovora »pritegnile« del svojih karboanhidraz za opravljanje nove funkcije.

Izkazalo se je, da ti primitivni večcelični organizmi že imajo pomemben del kompleksa tako imenovanih postsinaptičnih proteinov, ki pri bolj organiziranih živalih delujejo v živčnih celicah in sodelujejo pri »sprejemanju signalov«. Spužve pa nimajo živčnih celic. Zakaj potrebujejo te veverice? Očitno sodelujejo pri izmenjavi signalov med gobastimi celicami. Žival morda nima živčnega sistema, a če njene celice med seboj sploh ne »komunicirajo«, ne bo več žival, temveč skupek enoceličnih organizmov. Kasneje, ko so živali razvile živčni sistem, so bili ti »komunikacijski« proteini uporabni za oblikovanje sistema za izmenjavo signalov med živčnimi celicami. Ta primer, tako kot številni drugi, kaže, da večina evolucijskih inovacij ne nastane od nikoder, ampak so sestavljene iz »razpoložljivega materiala« in pogosto so že zelo majhne genetske spremembe dovolj, da radikalno spremenijo delovanje proteina ali proteinskega kompleksa.