A kambriumi robbanás (−541 és −530 millió évvel ezelőtt) azt jelzi , hogy időközben eltűnt a metazoák (többsejtű állatok) jelenlegi nagy ágainak (többsejtű állatok) hirtelen - geológiai léptékű - megjelenése , így az állatok , növények és baktériumok osztályainak és fajainak nagy változatosságának megkezdése . Egyes szerzők, ne habozzon szólni a „zoológiai ősrobbanás a kambrium ”, a megjelenése néhány tízmillió év szinte minden főbb szervezeti tervek jelenleg ismert ( Annelids , puhatestűek , Tüskésbőrűek , Chordés stb ).
Ezt a "robbanást" a kanadai Burgess-palában őrzött kövületek tárták fel . Ez az 1909-ben felfedezett hely egy fajokban gazdag tengeri biotópot tárt fel , amelynek maradványait csak több mint ötven évvel később elemezték helyesen.
Ennek a hirtelen megjelenésnek az okai még mindig kevéssé ismertek a kövületek alacsony száma miatt . A kambriumi robbanást hasonló jelenség előzte meg, de kevésbé fontos: az Ediacaran diverzifikálása ; e két jelenség előtt a legtöbb organizmus egyszerű volt, és egyetlen sejtekből állt, néha telepek formájában csoportosítva .
A tudósok már Bucklandben (1784-1856) észrevették a kövületek gyors megjelenését a kambriumi időszakban . Charles Darwin ezt a természetes szelekció elméletének egyik fő gyengeségének tartotta . Valójában az ő idejében úgy tűnt, hogy ezek az állatok a semmiből kerültek elő, és A fajok eredete című művének egy egész fejezetét ennek a problémának szentelte . Charles Walcott amerikai paleontológus ekkor feltételezte, hogy egy geológiai időintervallumot, amelyet ő "Lipalien" -nek nevezett, még nem fedezték fel, és ebben az időszakban alakultak ki a kambriumi állatok "ősei" .
Ma már tudjuk, hogy az első életformák 3450 millió évvel ezelőtt jelentek meg az ausztráliai Warrawoona szikláinak tanulmányozásából . Ezek sztromatolitokat tartalmaztak : üledékes képződmények a mikroorganizmus- telepek következtében . 2010-ben kövületeket fedeztek fel Gabonban . Ez egy makroszkopikus, többsejtű organizmus kövületek gyűjteménye , Gabonionts néven, amelyet 2100 millió évvel ezelőtt kelt geológiai rétegben találtak. Az 565 és 543 millió évvel ezelőtti fiatalabb kőzetek az első metrikus méretű organizmusok kövületeit tartalmazzák, az úgynevezett " Ediacarids " vagy néha "pneumatikus állatok". Nem ismert, hogy a gabonionok, az ediacarai fauna és a kambriumi robbanás közötti kövületbeli hézagok pusztán a kövületek megőrzésének vagy felfedezésének hiányából fakadnak , vagy pedig azt jelentik, hogy e három diverzifikáció között a többsejtű fajok eltűntek a kedvező életkörülmények hiányához.
1909-ben Walcott a kambriumi eredetű kövületeket fedezte fel a kanadai Burgess - hegy közelében lévő palákban . 1924-ben bekövetkezett haláláig visszatért oda, és 120 különböző faj több mint 65 000 példányát tárta fel. Az pala az agyag és az iszap finom részecskéiből álló üledékes kőzet típusa. A kövületek nagyon jól megőrződtek, és lehetővé teszik a szervezetek többségének megkülönböztetését. Meglepő és innovatív megjelenésük ellenére Walcott az akkori szabály szerint arra törekedett, hogy ezeket a fajokat a meglévő osztályozásba helyezze , anélkül, hogy igazán megértené annak összetettségét. Így a felfedezett organizmusok a kíváncsiság szakaszában maradtak egészen az 1960-as évekig, amikor a Whittington vezette tudósok új generációja rájött, hogy a felfedezett kövületek sokkal változatosabb és eredeti faunát képviselnek, mint Walcott gondolta.
A Burgess-pala leggyakoribb szervezete, a Marrella egyértelműen ízeltlábú, de nem tartozik az ízeltlábúak egyik ismert osztályába sem. Az Opabinia az első olyan szokatlan állat, amelyet teljes egészében leírtak, amikor az ősmaradványokat az 1970-es években újra felfedezték. Az eredetileg ízeltlábúak közé sorolt Whittington azt mutatja, hogy Opabinia nem tartozik egyetlen ismert törzshöz sem . Ez az organizmus és még sokan mások, mint Wiwaxia vagy Yohoia nem hasonlítanak semmilyen állatot, amely ma is létezik. Könyvében, Az élet szép: meglepetése Evolution , Stephen Jay Gould felfedi a nyilvánosság létezik a kambriumi robbanás és a problémákat is felvet. Valójában Whittington és Gould azt sugallják, hogy minden biológiai elágazás hirtelen 535 millió évvel ezelőtt jelent meg, és hogy a mai állati életformák többsége csak variációja az akkori organizmusoknak. Ezt a nézetet befolyásolja az elválasztott egyensúly elmélete, amely az evolúciót a stagnálás hosszú szakaszainak sorozataként tekinti, amelyeket rövid, gyors változás időszaka "szakít".
Az ediacarai fauna azonban azt mutatja, hogy a kambriumi robbanás előtti élet nem teljesen egysejtű szervezetekből állt.
A mintegy félmilliárd éves múltra visszatekintő események tanulmányozása nehéz feladat, mert az egyetlen nyom a kőzetekben és ritka kövületekben található biológiai és kémiai nyom.
Az abszolút kormeghatározási által radioaktivitás kapunk tanulmányozásával aránya izotópok a kőzetekben. Ez a módszer csak rövid ideje vált viszonylag pontosá, és még csak néhány területen alkalmazzák.
A relatív datálás ( A előtte B előtt ) gyakran elegendő az evolúciós folyamatok tanulmányozásához, de gyakran nehéz megtalálni a különböző kontinenseken azonos időkből származó kőzeteket.
Ezért az események sorrendjét óvatosan kell végezni, amíg megbízhatóbb adatok nem állnak rendelkezésre.
Az élőlények kövületei gyakran a legfontosabb információforrások. A megkövesedés nagyon ritka esemény, és számos kövületet az erózió vagy a metamorfizmus tönkretesz, mielőtt azokat tanulmányozták volna. Következésképpen a fosszilis maradványok annál ritkábbak, minél idősebbek. Lehetővé teszik azonban az élettörténet főbb vonalainak megismerését. A kövületek nyomaiban is vannak elfogultságok. Egyes környezetek sokkal elősegítik az ősmaradást, mint mások. Ezenkívül általában csak a szervezetek már mineralizált részei, például a puhatestűek héja vagy a gerincesek csontjai őrződnek meg. A puha részeket gyakran lebontják, mielőtt megkövesednének.
A kambriumi kövületek szinte mind a lagerstättes- ből származnak, amelyek megőrzik a lágy szöveteket, és lehetővé teszik a paleontológusok számára, hogy tanulmányozzák az állatok belső anatómiáját, beleértve azokat a részeket is, amelyek más kőzetekből származó mintákon eltűntek. A fő kambriumi lagerstättes azok az Maotianshan és Qingjiang a kínai , Emu Bay az Ausztráliában , Sirius Passet a grönlandi és Öland a Svédországban . Bár a lagerstättes sokkal több ősmaradványt őrzött meg, mint más kőzetek, korántsem elégségesek. A Lagerstätte néhány környezetre korlátozódik (olyan területekre, ahol a lágy organizmusok gyorsan eltemethetők, például földcsuszamlások során), és valószínűleg sok faj nem képviselteti magát.
A megkövesedett testek nem az egyetlen biológiai nyoma az élőlényeknek. Ezek nyomokat hagytak, mint barázdák, barázdák vagy koprolitok (megkövesedett ürülék). Ezek a nyomok lehetővé teszik számunkra, hogy elmélyítsük az organizmusok viselkedésével kapcsolatos ismereteinket, és gyakran még az őket létrehozó szervezet előtt fedezik fel őket.
Számos kémiai marker jelzi a korai kambrium kori környezetben bekövetkezett drasztikus változást, és összhangban áll a tömeges kihalással vagy a masszív melegedéssel a masszív metán-hidrát felszabadulás következtében, amely a robbanás egyik oka lehet.
A kladisztikus technika egy szervezet-család "családfájának" megrajzolására szolgál. Ez a módszer azon a tényen alapul, hogy ha a B és C csoportnak több közös pontja van egymással, mint az A csoporttal, akkor B és C közelebb vannak egymáshoz, mint A-hoz. Az összehasonlított jellemzők anatómiaiak lehetnek, például a jelenlét a gerinchúr vagy molekuláris összehasonlításával DNS -szekvenciák , vagy fehérjék . Végül megkapjuk a kládok hierarchiáját, amelyek olyan csoportok, amelyeknek tagjai valószínűleg közös ősökkel rendelkeznek. Ez a technika nem tökéletes, mert bizonyos jellemzők, például a szárnyak vagy a szem több szakaszban fejlődnek. Az evolúciós konvergencia is figyelembe kell venni.
Ezeknek a kapcsolatoknak a felhasználásával meg lehet szerezni a származás dátumát. Például, ha a B vagy C kövületek X millió évesek, és ha a "családfa" szerint A B vagy C őse, akkor A-nak több mint X millió évvel ezelőtt kellett megjelennie.
Meg lehet becsülni a két klád közötti divergenciát elválasztó időt azzal is, hogy feltételezzük, hogy a genetikai mutációk állandó sebességgel halmozódnak fel. Ezek a „ molekuláris órák ” azonban nem túl pontosak, és nem engedik megbecsülni, hogy mikor kezdődött a kambriumi robbanás. Lehetővé teszik azonban azt mondani, hogy az ediacarai és a kambriumi időszakban az erős diverzifikáció időszaka zajlott.
Molekuláris óraA molekuláris óra olyan módszer, amellyel meghatározható, hogy mikor következett be evolúciós dichotómia. Valójában ennek a módszernek az az alapgondolata, hogy egy adott gén állandó sebességgel fejleszti a mutációkat. Így ugyanazon gén két klád közötti összehasonlításával kikövetkeztethető az a pillanat, amikor ezek szétválása megtörtént. Ezek a vizsgálatok azonban nem voltak túl hitelesek, mivel bebizonyosodott, hogy nem minden gén fejlődik azonos ütemben. Így az új vizsgálatoknak figyelembe kell venniük ezt a heterogenitást a génfejlődési sebességekben annak érdekében, hogy jobban megállapíthassák az új ágak megjelenési dátumait. Másrészt ennek az új elképzelésnek a figyelembevétele érvényteleníti a kambriumi robbanás hipotézisét, ahol az ágak többsége körülbelül 20 millió éven belül jelent volna meg. Valójában azt mutatja, hogy több ág létezett a kambrium előtt (Mollusca, Annelida, Cnidaria, Echindermata). Ezeknek az organizmusoknak a hiánya a kambrium előtti fosszilis nyilvántartásokban azzal magyarázható, hogy ezek az állatok túl kicsiek és túl puha testtel lettek volna felruházva. Ezenkívül csak a kambriumban lenne, ha az üledékek lehetővé tették volna az organizmusok megkövesedését, ami megmagyarázza az Ediacaran gyenge állatképességét. Mivel azonban a génfejlõdés különbözõ sebességének becslése meglehetõsen friss, a bizonytalanságok a dichotómiák bekövetkezési idõszakával kapcsolatban még mindig nagyok, ami megengedõbbé teszi õket.
Az ág a klasszikus osztályozás legmagasabb szintje . Ez a besorolás hierarchikus rendszeren alapul. Az organizmusokat morfológiai jellemzőik szerint csoportokba gyűjtik, majd a létrehozott csoportokat hasonlóságok szerint csoportosítják, amíg hierarchiát nem kapnak. Ez a formánkénti osztályozás azonban gyengén tükrözte a szervezetek sokféleségét. Annak ellenére, hogy nyilvánvaló különbségek, pókok és kagylók mindkettő a törzs ízeltlábúak , ellentétben a földigiliszták és galandférgek bár hasonló megjelenésű tartozhat két különböző törzs. Ez az elágazó osztályozás nem jellemzi a természet alapvető megoszlását, hanem a klasszikus osztályozás magas szintű csoportja, amely lehetővé teszi az összes élő szervezet leírását. Ez a besorolás még a fennmaradt fajok esetében sem tökéletes, ezért a szakemberek ritkán állapodnak meg az elágazások listájáról, különösen a féregfajok esetében. Ezenkívül élő fajokon alapul, és nem fogadja el a kihalt fajok hozzáadását. Ezt mutatja Walcott azon vágya, hogy a mély különbségek ellenére a Burgess-kövületeket meglévő dobozokba helyezze.
A koronacsoport fogalmát azért vezették be, hogy lefedje az élő csoportok „unokatestvéreinek” evolúcióját . A koronacsoport az a csoport, amely tartalmazza a csoport összes élő organizmusát, legközelebbi közös ősüket, és az összes csoport már kihalt, amely ehhez az őshöz tartozik. Egy törzscsoport egyesíti a koronacsoport közös ősének elülső következményeit. Például a tardigrádák jelenleg fennálló állatok és saját koronacsoportjuk van, de Budd ezeket az ízeltlábúak őscsoportjának tartja.
A triploblastic olyan állatok, amelyek embriói szerveződik három csíralemez . Ezen lapok mindegyikének szerepe van a jövő egyénének szerveinek kialakításában. A belső betegtájékoztató az emésztőrendszert termeli , a külső tájékoztató a bőrt vagy a héjat és az idegrendszert képezi. A középső lap az izmokat és a belső szerveket termeli, kivéve az emésztőrendszert és a gerincesek csontvázat. A legtöbb állat triploblasztikus, de a szivacsok és a medúza diploblasztikus, és nincs köztes lapjuk.
A kétoldalúak olyan állatok, amelyek kétoldali szimmetriával rendelkeznek (elöl / hátul és balra / jobbra), ellentétben a sugárirányúakkal , amelyek radiális szimmetriával rendelkeznek (kerék alakúak). Valamennyi ismert triploblaszt állat kétoldalú és fordítva. A tüskésbőrűek élő ( tengeri csillagok , tengeri sünök és tengeri uborkák ...) Úgy tűnik, hogy a sugaras szimmetriája lárvák még kétoldali szimmetriával és legrégebbi tüskésbőrűek tűnik sikerült kétoldali szimmetriájú állatok. A medúza és a szivacs diploblaszt sugárzik .
A coelomates vannak triploblastic, amelynek belső ürege ( coelom ). Ez a taxon elavult, de lehetővé teszi az állatok leírását. A kambriumi robbanás eredményeként létrejövő ágak többsége koelomát, a priapulida az egyik fő kivétel. Valamennyi koelomat triploblaszt, de fordítva nem igaz, mert a galandférgek triploblasztok, de nincs coelomjuk.
A kambriumi robbanás megértése azon alapul, hogy tudjuk, mi történt korábban. Az esemény sokféle állat és viselkedés hirtelen megjelenése, vagy léteztek-e ezek a fajok korábban?
A sztromatolitok olyan baktériumok telepei által képzett ásványi rétegek felhalmozódása által képzett kőzetek. Ezek már 3,5 milliárd évvel ezelőtt léteztek, bőségük azonban 1,25 milliárd évvel ezelőtt meredeken csökkent. Ez a csökkenés általában a rágcsálók vagy unalmas állatok ragadozásának tulajdonítható.
A prekambriumi tengeri életet az akritarchákként ismert kisméretű organizmusok uralták . Ez a kifejezés a görög akritosból (bizonytalan vagy zavaros) és arche-ból (ami első; elv, eredet) származik, és a prekambriai óceánokban élő összes kicsi, meszes héjú szervezetet jelöli. Az akritarcha azonban számos szervezetet foglal magában, a kis állatoktól kezdve a zöld algák spóráin , amelyek körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt vannak, és 1 milliárd éve élnek fellendülést. Ez a fellendülés a ragadozók elleni védekezés növekvő igényét jelezheti. A prekambriumi evolúció sebessége azonban nagyon lassú volt, és a kékalgák sok faja évmilliókig változatlan maradt. Ha ezek a ragadozó organizmusok valóban állatok voltak, ez azt jelenti, hogy a kambriumi organizmusok nem a semmiből fakadtak; őseik már több száz millió évvel ezelőtt léteztek.
Az 580 millió éves dél-kínai Doushantuo-formáció olyan mikrofosszíliáknak ad otthont, amelyek a bilateriaiak legkorábbi képviselői lehetnek. Egyeseket állati embriókként vagy petékként írtak le, bár ezek óriási baktérium maradványait jelenthetik. Tovább fosszilis, Vernanimalcula már le, mint egy kétoldalú coelomate de ez az elemzés is igen ellentmondásos, és lehet egy egyszerű teljes buborék.
Az Ediacaran tengerfenékét borító mikrobiális biofilmen és alatt mozgó organizmusok nyomait fedezték fel, és ezek körülbelül 565 millió évre nyúlnak vissza. Ezeket a nyomokat féregszerű organizmusok tették, amelyek a biofilmben található mikroorganizmusokkal táplálkoztak. Ezeket az ásókat még nem fedezték fel, de mivel fejre és farokra volt szükségük, valószínűleg kétoldalú szimmetriájuk volt, ezért kétoldalúak voltak. Ebben a környezetben élt az ediacarai fauna.
A kambriumi időszak kezdetén (kb. 541 millió évvel ezelőtt) új nyomok jelennek meg, beleértve a biofilm alatti szubsztráton keresztüli függőleges mélyedéseket és az ízeltlábúaknak tulajdonított nyomokat . A függőleges odúk azt jelzik, hogy a féregszerű organizmusok új viselkedést és esetleg új mechanikai képességeket szereztek. Egyes nyomok azt mutatják, hogy az ásóknak volt egy exoskeletonja, amely nem feltétlenül mineralizált.
A barlangok bizonyossággal jelzik a komplex szervezetek létét. Ezeknek a barlangoknak az oka valószínűleg védekező, mivel a ragadozás a korai kambriumban megjelenik. Ezeknek a barlangoknak az ásása valóságos forradalmat okozott, mert a tengerfenék elmozdításával lakhatóbbá vált, és számos organizmus képes volt gyarmatosítani ezt az új környezetet. Hasonlóképpen, az olyan "legeltető" állatok megjelenése, mint a Spriggina, fokozatosan megtizedelte az óceán fenekét borító biofilmet, ami valószínűleg az ediacarai fauna eltűnését okozta .
Az Ediacaran kezdetén, 630 millió évvel ezelőtt a legtöbb százmillió éve alig fejlődő akritarcha kihalt, és új, nagyobb fajok váltották fel őket. Ez a sugárzás , az eddigi legrégebbi ismert, az Ediacaran furcsa faunáját idézi elő, amely 40 millió évig fejlődött a kambrium kezdetéig. Ezek a szervezetek néhány centimétert mérnek, és jóval nagyobbak, mint a korábbi példányok.
E lágy korong alakú organizmusok többségének nem volt feje, farka, végtagja, sőt szája vagy emésztőszerve sem, és úgy tűnik, hogy nem felel meg más fajoknak, amelyek léteztek előttük vagy utánuk. Ez arra késztette Adolf Seilacher paleontológust, hogy javasolja e furcsa organizmusok osztályozását egy külön királyságban , a Vendozoa-ban , vagy az állatvilághoz csatolását egy meghatározott ágban, az osztályozások mára elavultak. Ezeknek az organizmusoknak valószínűleg úgy kellett táplálkozniuk, hogy szivacsként szűrték le a vizet.
Bizonyos organizmusokról kiderült , hogy képesek lenni a kambriumi robbanás ágainak eredeténél, például az első puhatestűek ( Kimberella ), tüskésbőrűek ( Arkarua ) vagy ízeltlábúak ( Spriggina , Parvancorina ). Ezeknek a példányoknak a besorolása továbbra is vita tárgyát képezi, mivel a legújabb fajok osztályozását lehetővé tevő jellemzők hiányoznak az Ediacaran állatvilágának organizmusaiból. Ezek a példányok nagy szerepet játszanak a kambriumi robbanás jelentőségének és hirtelenségének kérdésében. Ha egyesek a jelenlegi állatágak első képviselői, a robbanás sokkal kevésbé tűnik hirtelennek, mintha ezek az organizmusok csak egy "sikertelen kísérlet" lennének, amelyek semmihez sem vezettek volna.
A kambriumi élet mai ismeretei az akkori lagerstätte tanulmányán alapulnak . A Burgess-pala Kanada volt az első felfedezett 1909 Ezek 505 millió éves, és megfelelnek a végén a kambriumi robbanás. Ezt követően más régebbi lelőhelyeket fedeztek fel, amelyek közül a legfontosabb valószínűleg az 1984-ben Kínában felfedezett maotianshani pala . Ezek 520 millió évesek, ezért a kambriumi robbanás közepén vannak. Az Emu Bay pala Ausztráliában és az Kaili pala Kínában található a két időpont között. A kambriumi fauna rendkívül változatosnak tűnik, és a fosszilis helyek eloszlása azt mutatja, hogy az akkori óceánok nagy részén létezett.
A " kagylós kövületekként " ismert ősmaradványokat a világ számos pontján megtalálták, és a korai kambriumban léteztek. Sokféle példányt tartalmaznak, az archaeocyathától (egyfajta szivacs) egészen a kis kagylóig, például brachiopodákig vagy csiga alakú puhatestűekig, amelyeknek tövise vagy szkleritje lehet . Ennek ellenére ezek az állatok aprók voltak, a szivacsok több centimétert is elérhettek, de a puhatestűek nem haladták meg a néhány millimétert. A jelenlegi ágak ekkor jelennek meg. A Sanctacaris és a Sidneyia az ízeltlábúak csoportjába tartozik. Mint az 530 millió évvel ezelőtt megjelent trilobiták . Az első tüskésbőrűek valamivel később, 520 millió évvel ezelőtt jelentek meg. A jelenlegi tüskésbőrűektől eltérően ezek mindegyike nem mutatott sugárszimmetriát. Azt is láthatjuk, ősei onychophores és priapuliens és sok szivacs. A medúza polip stádiumában is felfedezték. Haikouichthys Pikaia leszármazottja az első gerinces és a legrégebbi ismert hal .
Ennek ellenére sok kövület sok problémát okozott a paleontológusok számára. Így Marrellát , amely mégis a Burgess-pala pala leggyakoribb példánya, egymás után osztályozták a rákfélék , a trilobiták és az áglábúak között, mielőtt Whittington az ízeltlábúak meghatározott csoportjába sorolta. Hasonlóképpen Opabinia olyan furcsának tűnt, hogy a közönség nevetett, miközben Whittington bemutatta elemzését.
Ezután az Opabinia- t eltávolították az ízeltlábúak menedékhelyéről, és egy meghatározott üregbe helyezték. Hallucigenia egy másik példája a félreértelmezés. Walcott írta le 1909-ben, aki ennek az állatnak "furcsa és fantáziadús tulajdonságai miatt adta neki ezt a nevet " . Az akkor megadott leírás nagyon nem volt kielégítő, de mégis a legmeggyőzőbb. A fosszíliák a Maotianshan schists, még jobban megőrizte, ami különbözik a Burgess, lehetővé tette, hogy finomítsa a leírás számos példány, így hallucigenia összehasonlították a onychophore . Ez az elemzés azonban továbbra is ellentmondásos, és lehet, hogy a Hallucigenia csak egy nagyobb állat része. Így az Anomalocaris megkövesedett száját először medúzának tekintették, szájfüggelékei garnélának és teste tengeri uborkának tekinthetők , csak az 1980-as években hozták össze ezeket a különböző részeket egy állatban.
Az idősebb állatoktól eltérően a kambriumi állatok sokkal nagyobbak és általában több hüvelykre is eljutnak. Az Anomalocaris 80 centimétere a kambriumi tengerek igazi óriásává teszi. Észrevehetjük egy igazi tápláléklánc megjelenését, így a Haplophrentis táplálékul szolgált az Ottoia féreg számára, amelyet valószínűleg Opabinia vadászott , maga pedig a lánc tetején található hatalmas Anomalocaris zsákmányaként szolgál .
A közelmúltban az Anomalocarishoz hasonló fajt fedeztek fel a Brit Columbia területén található Burgess-palában. Ezt a morfológiai jellemzőkkel bíró fajt, amelyet először egymáshoz közel különböző megkövesedett fajnak tekintettek, Hurdia- nak nevezzük . Az Anomalocaristól eltérően a Hurdia elérheti a 20 cm-t is , ami sokkal kisebb, mint a filogenetikai szomszédja, amely elérheti a 80 cm-t , még mindig a kambrium legnagyobb ragadozói közé sorolva őket. Ezen túlmenően ennek a fajnak kisebb és kevésbé robusztus mellékei voltak, mint vetélytársa. Ennek az új példának a legérdekesebb tulajdonsága, hogy a fej felső részén viszonylag kemény lepedék található, amely az egyén méretének majdnem a felét elérheti. A Hurdia valószínűleg nektobentikus volt, vagyis a tengerfenéken úszott, de az aljától a vízoszlop felé is elmozdulhat. Ez az adaptáció valószínűleg a vízoszlop zsákmány általi gyarmatosításának eredményeként következett be, amely meg akart menekülni a bentos ragadozók elől. Filogenetikai szempontból a Hurdia és az Anomalocaris a mára kihalt Euarthropoda csoport része, amely az összes ízeltlábú testvércsoportja. Pontosabban, a filogenetikai elemzések azt mutatják, hogy Hurdia a klán testvércsoportja, amely a két anomalocaridból, az Anomalocarisból és a Lagganiaból áll , ami az új fajokat alaposabbá teszi. A legmeggyőzőbb morfológiai tulajdonság e fajok testvér ízeltlábú kládként való elhelyezkedését tekintve a csíkos kopoltyúk jelenléte. Ez a szerkezet több szálas kopoltyúból áll, amelyek mind egy félkör alakú merev szerkezethez vannak rögzítve. Ezeket a kopoltyúkat homológnak tekintik a kambriumi ízeltlábúak (Crustacea és Chelicerata) lábainak légzőszervi szerkezeteivel szemben. Ehhez össze kell hasonlítanunk a kambrium ízeltlábúak lábát a biramea lábakkal (modern rákfélék). Valójában a kambriumi ízeltlábúak lába valójában egy uniramát láb és a légzőrendszer összeolvadása, amely az euarthropodák csíkokban lévő kopoltyúiból származna. Másrészt a biramean láb a fő láb felosztásából ered. A biramean mancs tehát később jelent volna meg. Így ez a homológia a kambriumban jelen lévő faj lábával megerősíti azt az érvet, hogy az euarthropodák, beleértve az anomalocaridákat is, az ízeltlábúak testvércsoportja.
A kambriumi fauna megtizedelte a nagy kihalási jelölés elején a Ordovician , mintegy 485 Ma (millió évvel ezelőtt). Ezt a kipusztulást valószínűleg a víz oxigéntartalmának csökkenése okozta a globális lehűlés következtében. Az ordovíciai korban a sokféleség erőteljesen növekszik a megrendelések számának megduplázódásával és a családok megháromszorozásával a nagy ordovíciai biodiverzifikáció szakaszában .
A hemichordát csoport a deuterosztómák között helyezkedik el, az echinodermák és az akkordák mellett. A hemichordátok alkotják a tüskésbőrűek testvércsoportját, amelyek együtt alkotják az Ambulacria csoportot, amely a chordátusok testvércsoportja. Az Ambulacriában a két csoportot megkülönböztetik az Echinodermata kopoltyúréseinek elvesztésével. Manapság két létező osztály létezik a hemichordátokban, nevezetesen az enteropneustok és a pterobranchok. Az enteropneustok vermiformak és magányosabbak, míg a pterobranchiák koloniálisak és kitincsövön keresztül kapcsolódnak az aljzathoz. Az enteropneusták teste három részre osztható: a proboscisra, a nyakra és a törzsre. A proboscist általában alagútként használják, és a csomagtartó tartalmazza a belet, és a test növekedésével meghosszabbodhat. Mivel ezek a fajok alagutakat ásnak és váladékot választanak el törékeny testük megvédése és az üledék visszatartása érdekében, táplálékuknak az üledékből kell táplálkoznia és annak tápanyagait beolvasztania. A pterobranchs-ban az enteropneusták háromrészes testét is megtaláljuk, de ezek a fajok ülő, gyarmati és a víz szűrésével táplálkoznak. A pterobranchok gallérja azonban nagymértékben módosított, hogy több, etetéshez használt csápot hordozzon.
Paleontológiai szempontból az enteronisták sokkal kevésbé képviseltetik magukat, mivel a kitin hiánya miatt nehezen megkövesednek. Így a filogenitás nem teljesen megoldott. Másrészt egy közelmúltban felfedezett enteropnista, aki egy általa kiválasztott csőben él, új következtetéseket von le. Valójában a primitív enteronista Oesia disjuncta kitincsöveket épített, amelyeket néha pórusokkal rendelkező ágakra osztottak. A legérdekesebb a bélben található üledékek hiánya, ami a szűrésnél inkább az üledék táplálási módját sugallja. Másrészt a jelenlegi enteropneuszok táplálkoznak az üledékekkel. Ezért az étrendjükben jelentős változás következett be, amelyet azonban a pterobranchs megőrzött. Ennek a fajnak nagy elterjedése volt a kőbányában, ahol megtalálták, ami meglehetősen fontos szerepet tölt be a kambriumi faunában. A cső, amelyet ez a szervezet létrehozott, pórusokat tartalmazott, és a proboscis építette fel. Ezeknek a pórusoknak valószínűleg az volt a szerepük, hogy oxigénnel gazdagítsák a cső belsejét, és megkönnyítsék az egyén táplálkozását azáltal, hogy lehetővé teszik a víz jó bejutását a szűréshez. A fosszilis feljegyzések azt mutatják, hogy csövenként általában csak egy egyed létezik, ezzel elősegítve a magányos életmódot. Ezenkívül a csövet gyakran elágazásokra osztották, amelyek szerepe valószínűleg az egyén menekülésének elősegítése volt ragadozás esetén.
Nehéz azonban meghatározni, hogy ennek a fajnak mi a helye a hemichordátok filogenetikájában. Valóban, az enteropneustok, a pterobranchok tövén van, vagy még inkább alapvetően? Másrészt néhány nyom a helyes válaszra utalhat. Az Oesia disjuncta kopoltyúréseinek elrendezése és jelenléte a jelenlegi eredetű enteropneustokban úgy tűnik, hogy azt mutatja, hogy az eredeti táplálási mód a szűrés volt, annak ellenére, hogy az utóbbi ma üledékből táplálkozik. Ez a nagy változás a ragadozó nyomás növekedésével magyarázható. Valójában az enteropneuszoknak, látva a ragadozás növekedését, el kellett hagynunk csöveiket, és az üledékekben kellett menedéket találnunk. Másrészt Oesia- nak van egy farka, amelynek szerepe valószínűleg a ragaszkodásé lett volna. Mivel a pterobranch-ok is homológ szerkezettel rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra a rögzülést és ezáltal a kolóniák kialakítását, logikusabbnak tűnik Oesia- t őseiként elhelyezni.
Tehát az Oesia disjuncta valójában mind az enteropneustákra, mind a pterobranchokra jellemző tulajdonságok keveréke. Valóban, a pterobranchs-szal megosztja az ételt szűréssel, ülő életmóddal, az aljzathoz rögzítendő csővel és a rögzítéshez használt farokkal. Az enteropneust oldalán ez az új faj vermiform morfológiával és magányos életmóddal rendelkezik. Így Oesia inkább a pterobranchok és az enteropneustok közötti kettősség alapján állna. Az enteropneuszok állítólag elvesztették tubicolos életmódjukat és üledékes étrendet fejlesztettek ki, míg a pterobranchok a rögzítő farok révén fejlesztették ki a gyarmati életmódot. Tehát e faj felfedezése arra enged következtetni, hogy a szűrőbetáplálási mód valójában a hemichordátok, vagy általában a deuterostomák plesiomorf állapota, és hogy az üledék táplálkozása utána alakult ki. Azt is sugallja, hogy a pterobranchek tehát egy enteropneust ősből származnak.
Annak ellenére, hogy bizonyítottak, hogy bonyolult állatok ( kétoldali triploblasztikák ) léteztek már jóval a kambrium kezdete előtt, úgy tűnik, hogy az evolúció sebessége rendkívül gyors volt a kambrium idején. Ennek a robbanásnak a magyarázatait három kategóriába sorolják: környezeti, fejlesztéssel kapcsolatos és ökológiai.
Az eredeti Föld légköre nem tartalmazott oxigént . A levegőben jelenleg jelen lévő és vízben oldott oxigén több milliárd éves fotoszintézis eredménye . A prekambriumi folyamán az oxigénkoncentráció a légkörben fokozatosan növekedett. Az oxigénhiány késleltetheti a nagy, összetett állatok megjelenését. Az oxigénmennyiséget, amelyet egy állat képes felszívni, nagymértékben meghatározza a légzőszervek felülete (a legfejlettebbek számára a tüdő és a kopoltyú, másoké a bőr). Másrészt a szükséges oxigénmennyiség nagyban függ az állat térfogatától, amely az állat növekedése esetén gyorsabban növekszik, mint a légzőszervek felszíne. A vízben lévő oxigén mennyiségének növekedése lehetővé tette az organizmusok növekedését anélkül, hogy szerveiknek oxigénhiányuk lenne. A megnövekedett oxigénfogyasztás a komplex szerkezetek felépítéséhez szükséges kollagéntermelésre is reagál, akárcsak az exoszkeleton gyártásához elengedhetetlen sok molekula.
Hógolyó földA proterozoikum végén (az Ediacaran kezdetéig ) a Föld hatalmas eljegesedésen megy keresztül , amelynek során a Föld teljes felületét jég boríthatja. Ez tömeges kihalást és genetikai szűk keresztmetszetet eredményezett, amely a rokoni szelekciót okozta volna . Az ebből fakadó diverzifikáció az ediacarai fauna megjelenéséhez vezethetett. Ezt az elméletet azonban nehéz megerősíteni, és az egymást követő jegesedési epizódok ugyanolyan könnyen késleltethették az evolúciót nagy léptékben. Ez a globális szintű eljegesedés azonban nincs teljesen szinkronban a kambriumi kövületek hirtelen és hatalmas megjelenésével. Valójában ezek közül a legutóbbi glacifikációk közül 635 millió évvel ezelőtt, a Gaskiers glaciation (részleges jegesedésekkel) pedig 580 millió évvel ezelőtt következett be. Ez a két eljegesedés nem felel meg a központi kambriumi időszaknak, amely a becslések szerint körülbelül 540 millió éves. Sőt, nehéz elképzelni, hogy az ediacarai fauna kihalását okozó esemény a kambriumi fauna megjelenését okozhatja. Másrészről, általános szabályként a kihalás lehetővé teszi a megszállt ökológiai fülkék felszabadítását, és ezáltal más organizmusok fejlődését, hogy jöjjenek és betöltsék ezeket a fülkéket. Ezenkívül lehetséges összekapcsolni ezt a hipotézist az oxigénkoncentráció növekedésével. A jegesedés végével az óceánokat már nem borítja jég, ami sokkal gyakoribb és hatékonyabb cserét tesz lehetővé az atmoszféra és a vízfelszín között, így diffúzióval növeli az oxigénkoncentrációt. Nem világos azonban, miért találhatók meg kövületek csak e jegesedés után, és nem két korábbi eljegesedés között.
A kontinensek mozgásaEgy másik hipotézis, amely meg kívánja magyarázni a kambriumi megfigyelt, de még nem bizonyított sokféleség óriási növekedését , a kontinensek mozgása lenne . A kontinentális sodródás okozta különböző tektonikus lemezek mozgásának rekonstrukciója bizonyítja ezek gyors mozgását a kambrium előtti geológiai periódusokban. A geológusok szerint az ilyen mozgások nagy mennyiségű metánt szabadítottak volna fel a vízbe és a légkörbe. Ezeknek a metánkibocsátásoknak az oka az óceánok hőmérsékletének növekedése és az állatok sokféleségének növekedése lett volna.
Magyarázatok sora azon az elméleten alapul, hogy az állat fejlődésében az embriótól a felnőttkorig bekövetkező apró változások jelentős változásokat okozhatnak a példányban felnőtté válásig. A Hox gének kontrollálják a különböző szervek helyzetét és fejlődését egy adott régióban. Például, ha egy bizonyos HOX gén expresszálódik, a terület végtaggá növekszik, ha más expresszálódik, a régió szemgé válhat. Ezeket a géneket az 1980-as években fedezték fel, de az ötletet Richard Goldschmidt már az 1940-es években számított rá. Egy ilyen rendszer lehetővé teszi, hogy korlátozott számú génből számos testi változás jelenjen meg.
Kétoldalú eredetAz állatok legalapvetőbb ágai, amelyeket manapság találunk, általában sugárirányúak (cnidariánusok vagy ctenophorákban kétirányúak) vagy aszimmetrikusak (szivacsok). Ugyanakkor a kétoldalú szimmetria beköszöntével a morfológiai adaptációk nagy sugárzását látjuk az organizmusok szervezeti tervében. Ezenkívül a kétoldalú szimmetria eredete egybeesik a kambriumi robbanásnak tulajdonított időszakkal. Tehát a kambriumi hirtelen megjelenő nagy változatosság részben egy kétoldalú terv fejlődésével magyarázható.
Ahhoz azonban, hogy megfigyelhessük a szervezeti terv ilyen változását, azért van szükség, mert egy vagy több génben szükségszerűen változás áll be. Kétoldali szimmetria esetén valószínűleg gén duplikációról van szó. A gén duplikáció a gén duplikáció mechanizmusa, amelyet divergencia követ. Először is, egy gén megduplázódása akkor következik be, amikor a két kromoszóma között egyenlőtlen kereszteződés van. Így ugyanazon gén két kópiája található ugyanazon a kromoszómán. Ha ez a csere nem halálos a szervezet számára, akkor ez az új elrendezés más generációk számára is átkerül. Ezenkívül, ha ugyanazon gén két példánya ugyanazon a kromoszómán van, megkönnyíti egy új tulajdonság kifejlesztését. Valójában a gén első példánya, amely e génnek szánt funkciót szolgálja, a második kópia szabadon fejleszthet mutációkat, és így több millió éves sodródás és mutációk után új funkciót vehet fel.
A gén duplikációra példa lehet a Hox gén komplex. A Hox komplex a homeobox gének része, ezért felelős az organizmusok fejlődéséért. Pontosabban az állatok antero-posterior tengelyét szabályozza. Ennek a komplexnek a megkettőzése lehetővé tette egy újabb komplexum, az úgynevezett parahox kialakulását, amely több millió éves evolúció után új funkciót kapott, nevezetesen az emésztőrendszer regionalizálását, ezáltal lehetővé téve a száj és a végbélnyílás kialakulását, ami nem a primitívebb állatok esetében (az olyan állatoknak, mint a medúza, csak egy nyílásuk van). Emiatt a parahox komplex megjelenését a Cnidaria (medúza, kökörcsin) és a Bilateria (minden kétoldalú szimmetriával rendelkező állat) között becsülik.
Ezért bizonyos gének megkettőzése lehetővé tette számukra, hogy új funkciókat fogadjanak el, és esetleg megengedhessék a kétoldalú szimmetriát, ami viszont új ökológiai fülkéket nyitott volna (sorjázó, mászó fajok), ezáltal lehetővé téve a fajok nagy sugárzását. .
A fejlesztési minták csatornázásaEgy másik hipotézis azt sugallja, hogy könnyebb új szervezeti terveket kidolgozni, ha az organizmusok primitívebbek, vagy alapvetően az állatok evolúciótörténetében találhatók meg. Ez azzal magyarázható, hogy minél többet haladunk az evolúcióban, annál több új génnek kell hozzáadnia egy már létező gén kaszkádot, ami sokkal nehezebbé teszi az alternatív fejlődési minták evolúcióját, mint amikor ugyanez a mutáció jelenik meg egy kevésbé származékos ág. Tehát a kambriumi robbanás esetén, mivel az ediacarai fauna az egyik legkorábban fennmaradt fauna volt, a gének kaszkádjai nem voltak túl fejlettek és valószínűleg nagyon egyszerűek, ami több különböző mintázat kialakulását tette volna lehetővé. , de mindenekelőtt könnyebb, mint sokkal fejlettebb ágak, például tüskésbőrűek vagy akár akkordok esetében.
Ezek a magyarázatok a különböző szervezetek közötti kölcsönhatásokra összpontosítanak. Egyesek feltételezik az élelmiszerlánc változását , mások fegyverkereskedelmet folytatnak a ragadozók és a zsákmányok között, mások pedig a koevolúció mechanizmusait javasolják .
Ökológiai szempontból a kutatók egyetértenek abban, hogy a kambrium sugárzását lehetővé tevő egyik fő tényező a ragadozás által kifejtett szelektív nyomásé. A ragadozók megjelenése valóban elősegítette bizonyos, a zsákmányt elősegítő adaptációk kialakulását. Például a fosszilis nyilvántartásokban erőteljesen növekszik azoknak a fajoknak a száma, amelyek védelmi célokra külső csontváz-elemeket tartalmaznak. Így olyan tendenciát látunk, amely a külső csontvázzal rendelkező állatoknak kedvez, nem pedig a puha testű állatoknak. Ezenkívül úgy tűnik, hogy az új ágak behatoltak a vízoszlopba, ellentétben az ediacarai faunával, amely főként bentos volt. Ez az alkalmazkodás lehetővé tenné a tengerszint feletti magas ragadozás elkerülését is.
Sőt, az a tény, hogy a kambriumi sugárzást utólag soha nem egyenlítették ki, pontosan annak amplitúdójával magyarázható. Valójában az összes ág, amelyet ma találunk, egy kivételével a kambriumban jelent meg. Így a rendelkezésre álló ökológiai fülkék nagy része megtelt, és ezért nehéz lenne elképzelni egy olyan forgatókönyvet, ahol ennyi új evolúciós ág érkezne egyszerre új környezetek gyarmatosítására. Ezeket a fülkéket az Ediacaran tömeges kihalása tette elérhetővé. A krétakor kihalása nem volt ugyanolyan hatással az emlősökre, mivel ezek már nagyrészt elfoglalták a rést, és a nem madár dinoszauruszok eltűnése (többek között) csak a méret növekedését tette lehetővé. Ezért az új ágak kialakításának képessége az ökológiai fülkéktől és a rendelkezésre álló lehetőségektől függ.
A néhai Ediacaran tömeges kihalásaAz ilyen kihalás bizonyítékai között szerepel az ediacarai faunaszervezetek fosszilis forrásainak eltűnése és az 12 C / 13 C arány változásának változása az élelmiszer-háló változása miatt . A tömeges pusztulást gyakran evolúciós sugárzás követi, mivel a túlélő csoportok elfoglalt ökológiai fülkéket foglalnak el a kihalt szervezetek által.
A szem fejlődéseAndrew Parker biológus azt javasolta, hogy a látás javulása után a ragadozók és zsákmányaik közötti kapcsolat drámai módon megváltozzon . Előtte a vadászat és a repülés közelről zajlott, a szag és az érintés volt az egyetlen érzék. Amikor a ragadozók távolról észrevehették zsákmányukat, új védekezési stratégiák váltak szükségessé. Héjak, tövisek és más védelmi rendszerek jelenhetnek meg a látás fejlődésére reagálva. Azt is állította, hogy ahol az állatok elveszítik látásukat megvilágítatlan környezetben, például barlangokban, az állati formák sokfélesége csökkenni szokott. Ennek ellenére sok tudós kétségbe vonja, hogy pusztán a látvány okozhatta volna a robbanást. Valójában más érzékszervek, mint például a szag vagy a nyomásváltozások észlelése, lehetővé teszik a zsákmány és a látás észlelését, és megjelenésük úgy tűnik, nem okozott evolúciós robbanást.
Fegyverkezési versenyAz a képesség, hogy ellenálljon a ragadozásnak, döntő előnyt jelent egy faj számára, és a természetes szelekció egyik alapvető szereplője . Az adaptív nyomás erősebb a zsákmányon, mint a ragadozón: ha a ragadozó elbukik, étkezést veszít, ha a zsákmány elbukik, életét veszti. Azonban bizonyíték van arra, hogy a felfaló már létezett, mielőtt a kambrium, mint az egyre növekvő számú tövis acritarchs , lyukak Cloudina a kagyló és nyomokban fúrás menekülni a ragadozók. Így nem valószínű, hogy a ragadozás "megjelenése" a kambriumi robbanás egyik kiváltó oka volt, bár jelentősen befolyásolta a robbanás eredményeként létrejött organizmusok alakját.
A kambriumi robbanás az állati expanzió két hullámának tekinthető a megüresedett ökológiai fülkékben, az Ediacaranban, amikor az állatok a tengerfenékre telepedtek, majd a kambriumban, amikor meghódították a vízoszlopot. A kambriumi diverzifikációs ráta páratlan a tengeri állatok esetében, ez minden állatcsaládot érintett . A következő evolúciós sugárzás, mint a hal a szilur és devon nem impliquèrent néhány taxon . Noha a permi-triász kihalás utáni sugárzás ugyanolyan kevés állatfajjal kezdődött, mint a kambriáé, sokkal kevesebb új típusú állatot hozott létre.
Bármi is legyen a kambriumi diverzifikáció oka, ez szokatlanul sok új ökológiai fülke előtt nyitotta meg az utat . Miután ezeket elfoglalták, kevés volt a további diverzifikáció lehetősége, mivel az összes fülkében már kiélezett verseny folyt, és a már meglévő fajok általában előnyben vannak.
A növények és állatok evolúciójának történetében két hasonló evolúciós robbanás van, a hatalmas kihalások epizódjai során, amelyek felszabadítják a sok faj eltűnésével megüresedett ökológiai fülkéket, majd evolúciós sugárzási periódust követnek, amelyet a túlélő phyla túlélők jelölnek megszüntetésével konkurens vonalak és recolonize e szegmensek: robbanás a devon (van 400 millió év) követő devon kihalás (növények gyorsan Megtelepedni szárazat ) és robbanás paleogén követő " kihalás a késő kréta (evolúciós expanzió között virágzó növények , de emlősöknél és madaraknál is) a krétakorban ).