Kambrijska eksplozija bila je promjena u svijetu biljaka i životinja. Uzroci Kambrijske eksplozije

Što je u velikoj mjeri posljedica fiksiranja novog tipa odnosa u prirodi: "grabežljivac - plijen". Zapravo, prvi pouzdani tragovi grabežljivosti poznati su iz kasnog edijakarskog razdoblja; pojava u fosilnim zapisima prvih živih organizama s mineraliziranim egzoskeletom namijenjenim zaštiti (klaudini koji tvore grebene) datira iz tog vremena. Međutim, u kambriju su se ti novi principi odnosa među životinjama proširili posvuda, te su se na njihovoj osnovi počeli graditi svi veliki ekosustavi. Kao rezultat toga, počinje nova runda evolucija povezana s razvojem prilagodbi grabežljivcima i zaštite od grabežljivaca. Konkretno, osjetilni organi se značajno razvijaju - mnoge životinje razvijaju prilično napredne oči (na primjer, Anomalocaris i Opabinia) i mozak.

Pojam "eksplozija" uveden je prije otkrića prekambrijske biote Hainan i Ediacaran, koji su, prema nekim znanstvenicima, poveznice [ ] između najprimitivnijih višestaničnih živih organizama, poznatih još od paleoproterozoika (na primjer, Franceville biota), i već prilično složeno organiziranog kambrija [ ] . Međutim, uspostavljanje izravnog odnosa između pojedinih skupina pretkambrijskih i kambrijskih organizama još uvijek je vrlo problematično. Na nekim mjestima fosili ediacaranskog tipa nalaze se do sredine kambrija (prije 510-500 milijuna godina), odnosno prekambrijski ekosustavi nastavili su postojati desecima milijuna godina nakon "eksplozije", uz tipičnu kambrijsku faunu , slično fauni Burgess Shale.

Otkrivač kambrijske eksplozije bio je Roderick Murchison. Proučavajući fosile drevnih razdoblja pronađene u odgovarajućim sedimentima, otkrio je da su slojevi tih sedimenata odvojeni oštrom granicom. Ispod ove granice izrazito su siromašni biološkim ostacima i pokazuju rasprostranjenost samo protozoa jednostanični organizmi- bakterije i alge, a zatim, počevši od kambrijskog doba, prije otprilike 550 milijuna godina, iznenada stekla neviđeno bogatstvo novih biološki oblici.

Općenito, rani problemi "kambrijske eksplozije" sastojali su se od pokušaja objašnjenja iznenadne pojave fosila na donjoj granici kambrija i njihove odsutnosti u starijim sedimentima - kao dokaza o postojanju ili nepostojanju života u prethodnim razdoblje Zemljine povijesti.

Suvremeni interes za ovu temu potaknuo je rad Harryja Whittingtona (Engleski) i njegovi kolege, koji su 1970-ih ponovno analizirali niz fosila iz Burgess Shalea i zaključili da su većina njih ostaci organizama koji se temeljno razlikuju od bilo kojih živih životinja (vidi vendobionti). Popularno djelo Stephena Goulda " Nevjerojatan život"otvorio ovu temu široj javnosti i ponovno aktualizirao problem postojanja i prirode kambrijske eksplozije. Iako su se značajno razlikovali u detaljima, i Whittington i Gould su predložili da su svi moderni tipovi životinjskog carstva nastali gotovo iznenada na granici kambrija, a da nisu bili potomci već postojeće faune.

Neke studije (uključujući neizravne), kako one koje datiraju iz 1970-ih, tako i novije, primjećuju da su neke navodno složene životinje (na primjer, Kimberella) mogle nastati prije početka kambrija.

Na temelju rezultata istraživanja iz 1996. godine izvedeni su sljedeći zaključci:

Kasnija studija iz 1998. pronašla je nedostatke u radu iz 1996. godine. Prema novim podacima, protostomi su se kasnije odvojili od deuterostoma - prije oko 670 milijuna godina, a hordati (preci ptica, riba i životinja) od bodljikaša (preci morskih zvijezda) prije oko 600 milijuna godina.

Analiza provedena 2003. godine dovela je do zaključka da su se protostomi i deuterostomi razdvojili još kasnije - prije 582 ± 112 milijuna godina.

Studija objavljena u travnju 2004. dovela je autore do zaključka da je posljednji zajednički predak bilateralaca nastao između 656 i 573 milijuna prije (na samom početku Ediacarskog razdoblja).

Studija iz studenog 2004. zaključila je da su sva tri prethodna rezultata bila pogrešna i da su se protostomi i deuterostomi razdvojili mnogo ranije, prije 976 ± 190 milijuna godina.

Iako su kambrijski fosili izvorno otkriveni u Walesu (Kambrijsko gorje, UK), četiri su glavna izvora kambrijskih nalaza: Burgess Shale (Britanska Kolumbija, Kanada), Sirius Passet (Grenland), Maotianshan Shale (Yunnan, Kina), (Švedska) ) .

Tijekom kambrijskog razdoblja većina života bila je koncentrirana u morima. Najpoznatiji stanovnici kambrijskih mora su grabežljivi oklopni trilobiti koji žive na dnu i nalaze se u sedimentima starim 530 milijuna godina. Duljina njihova tijela dosegla je 1 metar. Pripadali su rodu člankonožaca (rođaci insekata, rakova i pauka). Ova vrsta također uključuje marrellu. Najveći morski člankonožac (duljine do 2 m) smatra se lovcem na trilobite Anomalocaris, koji je klasificiran kao dinokarid ("strašni škampi"). U kambrijskim morima pronađene su i gusjenice Hallucigenia i Opabinia. Najčudniji organizmi bili su Pambdelurion I Kerygmachela. Njihovo dugo tijelo, sastavljeno od mekih segmenata, s parom širokih "peraja" na većini segmenata i parom segmentiranih dodataka na stražnjoj strani, čini ih sličnim anomalokaridima. Istodobno, vanjski dijelovi gornje površine "peraja" imali su žljebaste površine, koje bi mogle biti škrge. Ispod svake "peraje" nalazi se kratka noga bez kostiju. Ova struktura im omogućuje da budu povezani s člankonošcima. Ništa manje tajanstvene su ribolike Vetulicolia, koje su zbog nekih strukturnih značajki također slične člankonošcima. Kao rezultat kambrijske eksplozije pojavili su se prvi rakovi ( Ercaia)

Još jedan značajan predstavnik kambrijskih mora bile su besčeljusne crvolike ribe Haikouichthys i Pikaia (preci lampuga), koje prema biološkoj klasifikaciji pripadaju “našoj” vrsti hordata.

Kambrijska fauna široko je zastupljena školjkama, čiji su tvorci bili i mekušci i brahiopodi. Među njima se posebno ističu čioliti. Postali su poznati kao mali školjkasti fosili.

Vrlo je tajanstvena mala Vivaxia, koja je imala hitinsku ljušturu koja se sastojala od dugih okomitih i kratkih horizontalnih bodlji koje se preklapaju. Imao je i nešto slično raduli (hitinozan, nazubljen "jezik"), koji je prije bio uočen samo kod mekušaca. Neki istraživači vjeruju da takve značajke približavaju Wiwaxia na prstenjake.

Nedavna otkrića sugeriraju da su barem neki bilateralni organizmi postojali prije kambrija: Kimberella mogu se smatrati ranim mekušcima, a ogrebotine na stijenama u blizini ovih fosila sugeriraju metodu hranjenja sličnu mekušcima (prije 555 milijuna godina). Ako to pretpostavimo Vernanimalcula imao troslojni bilateralni kolom, to pomiče pojavu složenih životinja još 25-50 milijuna godina unazad. Otkrivanje rupa u ljusci Cloudina također sugerira prisutnost naprednih grabežljivaca na kraju edijakarskog razdoblja. Osim toga, neke tragove u fosilima koji datiraju iz sredine Ediacarskog razdoblja (prije oko 565 milijuna godina) možda su ostavile životinje složenije od

pljosnati crvi i ima kožno-mišićnu vreću. ]

Davno prije toga, dugo opadanje stromatolita (koje je počelo prije otprilike 1,25 milijardi godina) ukazuje na ranu pojavu životinja koje su bile prilično složene da bi ih "grizle". Povećanje brojnosti i raznolikosti bodlji kod akritarha istodobno dovodi do zaključka da su već tada postojali dovoljno veliki grabežljivci da je takva zaštita bila nužna. Na drugom kraju vremenske ljestvice koja se odnosi na kambrijsku eksploziju, treba primijetiti da niz glavnih tipova sadašnje faune nema u fosilnom zapisu do kraja kambrija, a tipični paleozojski ekosustavi do ordovicija. Međutim, velika većina modernih tipova je po prvi put [ [] pojavili su se u kambriju (s izuzetkom mekušaca, bodljikaša i člankonožaca, koji su se mogli pojaviti u ediakaranskom razdoblju). Ili se broj vrsta jednostavno povećao, ostavljajući jasne tragove u fosilnom zapisu, čiji su preci postojali u prekambriju, ali njihovi ostaci nisu stigli do nas ili još nisu pronađeni. [ Pažljiviji pogled otkriva još jedno iznenađenje – neke modernog izgleda razjasniti (nije naveden komentar) ]

] životinje, kao što su ranokambrijski rakovi [

Najranija Zemljina atmosfera uopće nije sadržavala slobodni kisik. Kisik koji moderne životinje udišu - i sadržan u zraku i otopljen u vodi - proizvod je milijardi godina fotosinteze, uglavnom mikroorganizama (kao što su cijanobakterije). Prije otprilike 2,5 milijarde godina koncentracija kisika u atmosferi dramatično se povećala. Do tog vremena sav kisik proizveden od mikroorganizama u potpunosti je potrošen na oksidaciju elemenata s visokim afinitetom prema kisiku, poput željeza.

Dok se njihovo potpuno vezivanje nije dogodilo na kopnu iu gornjim slojevima oceana, u atmosferi su postojale samo lokalne "oaze kisika". Nedostatak kisika mogao bi dugo vremena

spriječiti razvoj velikih složenih organizama. Problem je u tome što je količina kisika koju životinja može apsorbirati iz svoje okoline ograničena površinom (pluća i škrge kod najsloženijih životinja; koža kod jednostavnijih). Količina kisika potrebna za život određena je masom i volumenom organizma, koji s povećanjem veličine raste brže od površine. Povećanje koncentracije kisika u zraku i vodi moglo bi oslabiti ili potpuno ukloniti ovo ograničenje.

Treba napomenuti da je dovoljno kisika za postojanje velikih vendobionta bilo prisutno već u ediakaranskom razdoblju. Međutim, daljnji porast koncentracije kisika (između razdoblja Ediacarana i Kambrija) mogao bi organizmima osigurati dodatnu energiju za proizvodnju tvari (kao što je kolagen) potrebnih za razvoj fundamentalno složenijih tjelesnih struktura, uključujući one koje se koriste za grabežljivce i obranu od njih . Postoji dovoljno dokaza da je u kasnom neoproterozoiku (uključujući rano edijakarsko razdoblje) Zemlja prošla kroz globalnu glacijaciju, tijekom koje

većina bio je prekriven ledom, a površinska temperatura bila je blizu ledišta čak i na ekvatoru. Neki istraživači ističu da bi to moglo biti usko povezano s kambrijskom eksplozijom, budući da najraniji poznati fosili datiraju nedugo nakon završetka posljednje potpune glacijacije. Međutim, prilično je teško ukazati na uzročno-posljedičnu vezu između takvih katastrofa i naknadnog povećanja veličine i složenosti organizama.

Sedimenti na granici pretkambrija i kambrija pokazuju vrlo oštar pad, praćen neuobičajeno velikim fluktuacijama u omjeru izotopa ugljika 13 C/12 C tijekom ranog kambrija.

Mnogi su znanstvenici sugerirali da je početni pad povezan s masovnim izumiranjem neposredno prije početka kambrija.

. Također se može pretpostaviti da je samo izumiranje posljedica prethodnog raspada metanskih klatrata. Opće je poznato da emisija metana i posljedično zasićenje atmosfere ugljičnim dioksidom uzrokuje globalni efekt staklenika, popraćen raznim ekološkim katastrofama. Sličan obrazac (oštar pad omjera 13 C/12 C praćen fluktuacijama) primijećen je u trijasu, kada se život oporavljao nakon masovnog izumiranja u permu. Brojni su istraživači sugerirali da svako kratkoročno smanjenje udjela od 13 C/12 C u ranom kambriju predstavlja oslobađanje metana, koji zbog male efekt staklenika

a porast temperatura doveo je do povećanja morfološke raznolikosti.

Otisak Kimberelle, edijakarskog organizma za koji se vjeruje da ima bilateralnu simetriju. Ponekad se smatra primitivnim mekušcem s nemineraliziranim organskim oklopom. Hox geni u razne skupine

životinje su toliko slične da je, na primjer, moguće transplantirati ljudski gen za "formiranje oka" u embrij Drosophile, što će dovesti do stvaranja oka - ali to će biti oko Drosophile, zbog aktivacije odgovarajuće "radne" gene. To pokazuje da prisutnost sličnog skupa hox gena uopće ne znači anatomsku sličnost organizama (budući da isti hox geni mogu kontrolirati formiranje tako različitih struktura kao što su oči osobe i kukca). Stoga bi pojava takvog sustava mogla dovesti do naglog porasta raznolikosti – kako morfološke tako i taksonomske. organizmi edijakarske faune, na primjer Kimberella, mogli su imati bilateralnu strukturu tijela, koliko nam njihovi otisci dopuštaju da prosudimo. dakle, sličan sustav razvoj je mogao nastati barem nekoliko desetaka milijuna godina prije kambrijske eksplozije. U ovom slučaju, potrebni su neki dodatni razlozi za objašnjenje “eksplozije”.

U isto vrijeme, većina organizama edijakarske biote (tzv. vendobionti) bili su karakterizirani ili radijalnim ( Arkarua, “diskovi”), ili klizna simetrija, koja se ne nalazi u živim skupinama, u kojima su desni i lijevi segmenti tijela pomaknuti jedan u odnosu na drugi (kao dvije polovice patentnog zatvarača), ili je teško odrediti priroda simetrije na dostupnom paleontološkom materijalu ((primjer ove Conwayeve igre života služi kao učinak, gdje složenih oblika a složeno ponašanje pokazuju stanice koje djeluju prema krajnje jednostavnim pravilima). Moguća pojava spolnog razmnožavanja ili njegov značajan razvoj tijekom kambrijske eksplozije za vrlo primitivna i slična stvorenja može značiti da je postojala mogućnost njihova međuvrsnog i udaljenijeg [ ]prijelaz. Ovo je dramatično povećalo varijabilnost. Tek s razvojem genoma pojavljuju se istinski izolirane vrste koje se ne križaju s drugima. Primjer modernih stvorenja ove vrste su koralji.

Neki znanstvenici sugeriraju da se, kako organizmi postaju složeniji, evolucijske promjene u općoj strukturi tijela nadovezuju na sekundarne promjene prema boljoj specijalizaciji njegovih utvrđenih dijelova. To smanjuje vjerojatnost da nove klase organizama prolaze kroz prirodnu selekciju zbog natjecanja s "poboljšanim" precima. Kao rezultat toga, kako se opća (na razini taksonomske klase) struktura oblikuje, formira se "razvojni kolosijek", a prostorna struktura tijela je "zamrznuta".

Fosilni dokazi koji bi mogli poduprijeti ovu ideju su mješoviti. Primijećeno je da su varijacije u organizmima iste klase često najveće u prvim fazama razvoja klade. Na primjer, neki kambrijski trilobiti jako su varirali u broju torakalnih segmenata, a nakon toga se ta raznolikost značajno smanjila. Međutim, utvrđeno je da uzorci silurskih trilobita imaju istu visoku varijabilnost u strukturi kao oni iz ranog kambrija. Istraživači su pretpostavili da je sveukupni pad raznolikosti posljedica ekoloških ili funkcionalnih ograničenja. Na primjer, moglo bi se očekivati ​​manje varijacije u broju segmenata nakon što su trilobiti (koji su nalikovali modernim drvoredima) razvili konveksnu strukturu tijela, što je na učinkovit način

njegovu zaštitu. Takva se objašnjenja usredotočuju na interakciju između razne vrste organizmi. Neke od ovih hipoteza bave se promjenama hranidbeni lanci

; drugi smatraju utrku u naoružanju između grabežljivaca i plijena koja je mogla pokrenuti evoluciju tvrdih dijelova tijela u ranom kambriju; Drugi broj hipoteza fokusira se na općenitije mehanizme koevolucije (najpoznatiji je noviji primjer koevolucije cvjetnica s kukcima oprašivačima). Predatorstvo po definiciji uključuje smrt plijena, što ga čini najjačim faktorom i akceleratorom prirodna selekcija

. Pritisak na plijen da se bolje prilagodi mora biti veći nego na grabežljivce – jer, za razliku od plijena, grabežljivac ima priliku pokušati ponovno (ova asimetrija je poznata kao princip života protiv večere – grabežljivac riskira samo gubitak ručka, dok kako žrtva riskira život).

U sklopu ranih kambrijskih fosila otkriven je mezozooplankton (plankton srednje veličine, prepoznatljiv golim okom), koji bi mogao filtrirati mikroskopski plankton (uglavnom fitoplankton - planktonsku "vegetaciju"). Novi mezozooplankton mogao je poslužiti kao izvor ostataka, a također je izlučivao izmet u obliku dovoljno velikih kapsula da brzo potonu - one su mogle biti hrana za nekton i bentos, uzrokujući povećanje njihove veličine i raznolikosti. Kad bi organske čestice dospjele na morsko dno, naknadnim ukopavanjem povećala bi se koncentracija kisika u vodi, a istodobno bi se smanjila koncentracija slobodnog ugljika. Drugim riječima, pojava mezozooplanktona obogatila je duboki ocean i hranom i kisikom, te time omogućila pojavu i evoluciju većih i raznolikijih stanovnika dubine mora.

Konačno, pojava fitofaga među mezozooplanktonom mogla bi stvoriti dodatnu ekološku nišu za veće grabežljivce mezozooplanktona, čija su tijela, uranjanje u more, dovela do njegovog daljnjeg obogaćivanja hranom i kisikom. Možda su prvi grabežljivci među mezozooplanktonima bile ličinke bentoskih životinja, čija je daljnja evolucija bila rezultat općeg porasta grabežljivosti u morima ediakaranskog razdoblja.

Valentinov model dobro objašnjava jedinstvenost kambrijske eksplozije - zašto se dogodila samo jednom i zašto je njezino trajanje bilo ograničeno.

Poznati engleski biolog Peter Holland vjeruje da se drevni prasak evolucije metazoa, koji se obično naziva kambrijska eksplozija, djelomično objašnjava genetskim uzrocima. Neophodan preduvjet za brzu evoluciju bilateralno simetričnih životinja bila je duplikacija (ili niz duplikacija) gena, uslijed koje su nastali Hox i ParaHox geni - važni regulatori individualnog razvoja. To ne isključuje utjecaj okolišnih čimbenika na ranu evoluciju životinja, ali čini nužnim uzeti u obzir doprinos čisto genetskih inovacija.

Jednom od najvećih misterija u povijesti života na Zemlji dugo se smatrala takozvana kambrijska eksplozija - iznenadna pojava mnogih velikih skupina životinja prije otprilike 540 milijuna godina, na početku kambrijskog razdoblja (gore lijevo u slika). Ponekad postoji mišljenje da je kambrijska eksplozija artefakt, iluzija povezana ne toliko s pojavom novih evolucijskih grana, koliko s promjenom uvjeta ukopa fosilnih ostataka. Ali nedavne studije potvrđuju da je naglo ubrzanje evolucije na granici kambrija sasvim realno. Kambrijska eksplozija stvarno bio.

Što je uzrokovalo? Ovaj bi problem mogao biti konkurent po popularnosti, na primjer, problemu izumiranja dinosaura ili pojavi ljudskog bipedalizma. Postoje mnoge hipoteze koje objašnjavaju kambrijsku eksploziju vanjskim čimbenicima: na primjer, podizanjem razine mora (s pojavom mnogih plitkih produktivnih rubnih mora) ili promjenama kemijski sastav morska voda (s povećanjem sadržaja kisika, kalcija, fosfata). Međutim, tijekom stotinjak godina niti jedna od ovih verzija nije dobila tako pouzdanu potvrdu da bi bila izvan konkurencije.

Postoje složenija, višefazna objašnjenja. Na primjer, američki paleontolog Douglas Erwin vjeruje da su na granici kambrija neke životinje naučile aktivno preturati po morsko dno, to je uzrokovalo zasićenje tla kisikom, proširujući set ekološke niše i dovela do "lančane reakcije specijacije". Ali i ova hipoteza ima slabe točke. I što je najvažnije - gubi vid početni stadij proces. Najprije su se morale pojaviti životinje sposobne kopati po morskome dnu.

Poznati britanski evolucijski genetičar Peter Holland predlaže, za promjenu, traženje unutarnjih uzroka kambrijske eksplozije, koji ne leže u okruženje, već u samoj strukturi organizama u razvoju. Naravno, Holland to savršeno dobro razumije ekološki razlozi Također ne smijemo zaboraviti: tako složen događaj kao što je kambrijska eksplozija najvjerojatnije je uzrokovan mnogim čimbenicima, a ne samo jednim. Najvjerojatnije je došlo do kaskade međusobno povezanih promjena. Ipak, očito je da reakcija bilo kojeg sustava na vanjski utjecaj ovisi ne samo o prirodi tog utjecaja, već io svojstvima samog sustava. Što ako problemu pristupimo iz ovog kuta?

Istina, još uvijek malo znamo o unutarnjoj strukturi ranokambrijskih, a još više prekambrijskih životinja. Ali možete pokušati izračunati nešto iz neizravnih podataka, analizirajući "ponašanje" organizama na makroevolucijskoj vremenskoj skali.

Što je, točno, "eksplodiralo" na granici kambrija? Vrijedno je napomenuti da je većina događaja koji doprinose kambrijskoj eksploziji povezana s evolucijom ne samo životinja, već i bilateralno simetričnih životinja. Samo su četiri modernog tipaživotinje koje nisu bilateralno simetrične: spužve, ctenofori, lamelari, žarnjaci (prošle godine je navodno pronađen predstavnik pete vrste, ali ovaj nalaz još nije valjano opisan). Sve druge životinje, uključujući crve, puževe, morski ježevi, leptiri i mi sami, pripadamo golemoj skupini bilateralno simetričnih (bilateria). Vrlo je brz - u u ovom slučaju to znači "za nekoliko milijuna godina" - pojava velikog broja velikih grana bilateralno simetričnih životinja čini početak kambrija potpuno jedinstvenim trenutkom u zemaljskoj povijesti.

Što je posebno kod ovih životinja? Bilaterije su izuzetno raznolike, pa bilo koja od njih kratak opis riskira netočnost. Unatoč tome, možemo navesti četiri glavna obilježja koja razlikuju bilateriju od "nebilaterije".

Prednja-stražnja osovina. Tipična bilateralno simetrična životinja provodi svoj život u kretanju prema naprijed, a njeno tijelo ima jasno definiran prednji i stražnji kraj - jednostavno rečeno, glavu i rep. Na prednjem kraju obično se nalaze osjetilni organi i usni aparat.

Središnji živčani sustav. U "nonbilatheriji" živčani sustav ili nikako (spužve, lamelare), ili je relativno jednostavno (češljaste mliječi, žarnjaci). Kod bilaterija živčani sustav je u pravilu snažniji; često je sastavljen u jedan lanac ili vrpcu. Osim toga, vrlo je karakteriziran uzdužnom podjelom na dijelove, od kojih se najprednji obično naziva mozak.

Kroz crijevo. Bilateriji imaju crijevo u obliku cijevi koje počinje ustima (obično blizu prednjeg kraja tijela) i završava anusom (obično blizu stražnjeg kraja tijela). Takvo crijevo, poput živčanog sustava, ima uzdužnu podjelu na dijelove, na primjer, na prednje, srednje i stražnje crijevo. Hrana se kroz crijevo uvijek kreće u jednom smjeru - od usta do anusa. Među bilaterijima postoje slučajevi odsutnosti prolaznog crijeva, ali većina njih vjerojatno je posljedica sekundarnog gubitka. “Nonbilatheria” nikada nema prolazno crijevo u obliku cijevi. Čak i ako njihova crijevna šupljina osim usta ima i druge otvore (kod ctenofora, na primjer), tamo ne postoji sustav jednosmjernog protoka hrane.

Tri klicina listića. Embrij višestanične životinje obično je podijeljen u slojeve stanica koji se nazivaju klice. Bilaterije imaju tri klicina listića koja su jasno opisana. Kod "ne-bilaterija", zametne listiće je ili teško razlikovati (spužve, lamelarne) ili ih je vjerojatnije dva nego tri (češljaste mliječi, žarnjaci). Zbog toga se od 19. stoljeća bilaterije smatraju troslojnim životinjama (triploblastima), a “nebilaterijama” dvoslojnim životinjama (diploblastima). Troslojne životinje razlikuju se od dvoslojnih životinja po prisutnosti srednjeg zametnog sloja - mezoderma, iz kojeg se posebno razvija mišićni sustav. Stoga su takve životinje sposobne za mnogo aktivnije i raznovrsnije pokrete.

Poznati britanski paleontolog Simon Conway Morris još je 1993. godine iznio mišljenje da je glavni evolucijski sadržaj kambrijske eksplozije prijelaz s razine dvoslojnih životinja na razinu troslojnih životinja, odnosno bilateralno simetričnih. Prema Conwayu Morrisu, kambrijska eksplozija se uglavnom sastojala od "invazije" troslojnih životinja u Zemljinu biosferu. Paleontološki podaci prikupljeni od tada uopće ne proturječe ovoj ideji.

Kako je izgledao posljednji zajednički predak svih živih bilateralaca (LCAB)? Komparativna anatomija i razvojna genetika snažno sugeriraju da je ovaj zajednički predak imao središnji živčani sustav, kontinuirano crijevo i bočne (možda čak i segmentirane) mišiće. Kontrakcije tih mišića omogućile su promjenu oblika tijela na složene načine, dopuštajući puzanje, plivanje ili kopanje - u svim slučajevima glavom naprijed.

Bilateralno simetrične životinje puno su bolje prilagođene aktivnom kretanju u trodimenzionalnom prostoru od "ne-bilaterijanaca". Štoviše trodimenzionalni prostor za njih može postojati ne samo debljina vode, već i debljina tla. Moguće je da je upravo kopanje u zemlji odigralo ključnu ulogu u evoluciji ranih bilaterija (kako sugerira Erwinova hipoteza). Za bilateralno simetrično rovno stvorenje pogodno je koristiti tlo za prehranu: mulj ulazi u usta, prolazi kroz crijevnu cijev, usput oslobađajući hranjive tvari i izbacuje se kroz anus, ostajući iza. Također mu je prikladno kretati se kroz tlo: za to postoje jaki mišići, a osim toga, u mezodermu se također može formirati celomična (sekundarna) šupljina koja je ispunjena tekućinom i obavlja funkciju hidrostatskog kostura. U zoologiji je dugo postojala ideja da je cjelina nastala upravo tijekom prijelaza na kopanje, kao hidroskelet, koji je tada postao neophodan.

Ako je ovaj scenarij istinit, onda je izvrstan primjer drevnog oblik života bilateria može poslužiti kao nitko drugi do kišna glista. Promijenio se morski okoliš na tlu, ali je u najživljem obliku zadržao sve navedene značajke: prolazno crijevo s ustima na prednjem kraju tijela i anusom na stražnjem dijelu, snažne mišiće (segmentirane) i cjelinu s jasnom potpornom funkcijom .

U svakom slučaju, može se reći da se pojava bilateralno simetričnih životinja: (1) dogodila u privremenoj blizini kambrijske granice (nema uvjerljivih dokaza za mnogo ranije postojanje bilaterijuma) i (2) proizvela je pravu revoluciju kako u anatomiji životinjskog svijeta tako i u globalnoj ekologiji.

Ali što je zapravo uzrokovalo ovu revoluciju? Ovdje vrijedi razmisliti o tome koje su unutarnje promjene u organizmima to omogućile.

Paradoksalno, na sadašnjoj razini razvoja biologije često znamo više o genima koje su imale drevne životinje nego o anatomiji tih životinja. U ovom slučaju, vrijedi početi s genima.

Prije svega, trebali bi nas zanimati geni koji kontroliraju razvoj (1) živčanog sustava, (2) crijeva i (3) mezodermalnih struktura, što uključuje mišiće i cjelinu (dolje lijevo na slici). Sada je poznato dosta takvih gena. Oni u pravilu kodiraju proteine ​​koji mogu uključiti ili isključiti druge gene, odnosno faktori su transkripcije. Geni faktora transkripcije koji mogu utjecati na razvoj životinja uključuju, na primjer, Fox gene, Pax gene, homeobox gene, T-box gene i gene cinkovog prsta.

Budući da se "ne može pojmiti neizmjernost", Peter Holland odlučio je proučavati samo jednu od ovih pet skupina gena - homeobox gene. Dobro su proučeni i, očito, o njima ovisi razvoj organskih sustava koji nas najviše zanimaju.

Kada su u pitanju homeobox geni, mnogi biolozi (i nebiolozi zainteresirani za znanstvena literatura, također) prvo čega se sjećaju su geni obitelji Hox. Strogo govoreći, to je pogrešno. Hox geni su doista važni regulatori razvoja životinja; Ali nisu svi homeobox geni Hox geni. Na primjer, u genomu muhe Drosophila nalazi se više od stotinu homeobox gena, ali samo osam njih pripada obitelji Hox. Postoji više od dvjesto homeobox gena u ljudskom genomu, a samo 39 od njih pripada obitelji Hox, kako kaže Holland, Hox geni su "vrh homeobox sante".

Homeobox geni, čija je evolucija posebno zanimljiva sa stajališta komparativne anatomije, nazivaju se ANTP geni (od antennapedia mutation). To je jedna od nekoliko klasa homeobox gena, koji su pak podijeljeni u obitelji gena. Osim već spomenutih Hox gena, ANTP geni uključuju ParaHox gene, NK gene, Dlx gene, Evx gene, Emx gene, Dbx gene, Msx gene i niz drugih.

Važna značajka gena obitelji Hox je ta da imaju tendenciju da budu smješteni jedan pored drugog na kromosomima, tvoreći guste skupine - klastere. Na primjer, kod Drosophile, svih osam Hox gena je skupljeno u jednom klasteru. Osoba ima četiri takva grozda. Kod nekih životinja Hox klasteri se raspadaju, ali češće ostaju manje-više netaknuti. Ova značajka je od velike važnosti kako za regulaciju Hox gena tako i za njihovu evoluciju. Upravo je dešifriranje principa rada Hox klastera bilo glavno postignuće velikog američkog genetičara Edwarda B. Lewisa koji je za to 1995. dobio Nobelovu nagradu.

U 1990-ima je otkriveno još nekoliko gena koji su bili vrlo bliski Hox genima u nukleotidnom slijedu, ali nisu bili uključeni u Hox klaster i, očito, imali su neke druge funkcije. Ovi su geni primili uobičajeno ime ParaHox. Štoviše, za tri takva gena - Gsx, Xlox (aka Pdx) i Cdx - pokazalo se da su u svojim sekvencama čak bliži nekim Hox genima nego što su mnogi Hox geni jedni drugima. Odakle su došli? Ovaj misterij je djelomično riješen 1998. godine, kada su Peter Holland i njegovi kolege otkrili da su ParaHox geni također grupirani u vlastitu skupinu. Istina, ParaHox klaster je mnogo manji od Hox klastera: na primjer, lancelet ima 15 Hox gena i samo tri ParaHox gena. Ali sigurno jesu zajedničko podrijetlo. Prvi članak na ovu temu zvao se: “ParaHox klaster je evolucijska sestra Hox klastera.”

Evolucijski scenarij koji se ovdje pojavljuje izgleda ovako. Zajednički predak većine modernih životinja imao je jednu malu skupinu gena "pretka" Hox i ParaHox gena. Ovaj drevni klaster zove se ProtoHox klaster. U nekom se trenutku ProtoHox klaster udvostručio zajedno s dijelom kromosoma u kojem se nalazio. Ovaj genetski događaj naziva se tandem duplikacija. Tako su nastala dva povezana klastera, čija se evolucija kasnije odvijala drugačije. Jedan od njih je postao Hox klaster, a drugi je postao ParaHox klaster (u sredini gornje slike).

Postoji treća obitelj ANTP gena koji imaju tendenciju "grupiti se". Zovu se NK geni. Vinska mušica ih ima pet, a skupljeni su u zbijeni grozd, potpuno odvojen od Hox i ParaHox grozda. Ti su geni vrlo stari (vjerojatno su nastali ranije nego što su životinje postale bilateralno simetrične) i vrlo konzervativni, odnosno sačuvani su u većini različiti organizmi, malo se mijenja. U lanceletu i kralježnjacima, NK klaster se raspao, ali su geni uključeni u njega sačuvani zasebno. Štoviše, komparativna genomika sugerira da je Drosophila NK klaster (s pet gena) ostatak većeg klastera koji je postojao rano u bilateralnoj evoluciji i uključivao je najmanje osam gena. Sada je u procesu polaganog raspadanja, a neki geni koji su se od njega “odcijepili” već dugo postoje samostalno.

Što znači) pojava u ranom kambriju (oko 540 milijuna godina na evolucijskoj ljestvici) fosilnih naslaga predstavnika mnogih odjela životinjskog carstva, na pozadini odsutnosti njihovih fosila ili fosila njihovih navodnih predaka u pretkambrijskim naslagama.

Teorija evolucije nema pouzdano objašnjenje za ovaj "fenomen". Teorija kreacionizma u ovom fenomenu vidi još jedan dokaz neuspjeha teorije evolucije i dokaz u korist Stvaranja.

Povijest otkrića

Otkrivač kambrijske eksplozije bio je Englez Robert Murchison, rodom aristokrat koji se pod utjecajem svoje ambiciozne supruge odlučio baviti znanošću. Proučavajući fosile višestaničnih drevnih doba i naslage stijena u kojima su se nalazili, naišao je na jasno definiranu granicu ispod koje su bili tragovi samo najjednostavnijih jednostaničnih organizama - bakterija i algi. A sloj iznad (u “kambrijskim” naslagama) sadrži bogatu raznolikost bioloških oblika. Murchison je bio praktičan kršćanin i dijelio je Linnaeusovo uvjerenje da "postoji točno onoliko vrsta koliko ih je Stvoritelj izvorno stvorio". U otkrivenoj pojavi vidio je dokaz djelovanja Božje ruke. 1830-ih Murchison je objavio rezultate svojih istraživanja.

Kambrijska eksplozija i darvinizam

Najnovija otkrića

Posljednjih stotinjak godina vjerovalo se da su se kralježnjaci pojavili kasnije u povijesti života. Međutim, 1999. godine u kambrijskim stijenama u Kini otkriveni su riblji fosili. što potvrđuje da se ribe pojavljuju iznenada u fosilnom zapisu zajedno sa svim drugim vrstama životinja. Kambrijska eksplozija postala je još glasnija. Da bi se te potpuno formirane ribe pojavile u kambriju, navodni predak kralježnjaka mora biti gurnut milijunima godina unatrag u pretkambrijsko razdoblje, gdje nema prijelaznih oblika za njih ili za sve glavne vrste organizama.

Godine 2006. geolozi su u Kini otkrili fosilizirani embrij životinje koji je, prema evolucionistima, star 600 milijuna godina. Da je do evolucije došlo, tada bi moderni embriji, nakon stotina milijuna godina evolucije, bili vrlo različiti od onih pronađenih u Kini. Međutim, embriji pronađeni u Kini potpuno su identični embrijima modernih životinja.

Godine 2008. otkriveni su fosili meduza u slojevima kambrija koji su gotovo identični modernim živim vrstama. Neki su imali mišiće, brojne žarne stanice, složene spolne organe i ponašanja (uključujući prepoznavanje partnera i udvaranje) i složene oči. Prema evoluciji, dok su ove meduze do danas ostale iste meduze, tijekom tog vremena (oko 500 milijuna godina) trebala se razviti gotovo cijela priroda - ptice, borovi, krokodili, klokani, slonovi, psi, cvijeće, rajčice, kitovi , gekoni itd.

Vidi također

Linkovi

Biološka evolucija Argumentacija Terminologija Pojava života Povijest doktrine Kritika i činjenice

U sedimentne stijene U kambriju (prvo razdoblje paleozoika), počevši od najnižih horizonata, iznenada se pojavljuje velika raznolikost i obilje ostataka fosilnih organizama. Do kraja kambrija pojavile su se gotovo sve poznate vrste višestaničnih životinja. Ova eksplozija formacija na granici proterozoika i paleozoika jedna je od najvećih misteriozni događaji u povijesti života na Zemlji. Zahvaljujući tome, početak kambrijskog razdoblja toliko je uočljiva prekretnica da je često cijelo prethodno vrijeme u geološka povijest, tj. cijeli kriptozoik, naziva se “prekambrij”.

Iako su mnoge vrste Metazoa već evoluirale u kasnom proterozoiku, ukopi predstavnika ovih skupina u naslagama kasnog proterozoika su rijetki, što se objašnjava nepostojanjem tvrdog kostura kod većine prekambrijskih životinja. U ranom kambriju takav se kostur pojavio u velikom broju životinjskih skupina. Istodobno, kosturno tkivo i anatomija kostura bili su potpuno različiti u različitim skupinama: od fleksibilnih zglobnih hitinskih ljuštura člankonožaca do monolitnih vapnenačkih ljuštura mekušaca i brahiopoda.

Početkom 1980-ih otkrivena je izvanredna fosilna fauna, uključujući razne životinje, kosturne i mekane. u srednjem kambriju Burgess Shale u Britanskoj Kolumbiji u Kanadi. Ova fauna uključuje oko 120 rodova, uključujući predstavnike spužvi, koelenterata, mnogočetinjača, mekušaca, člankonožaca, bodljikaša, hemihordata, hordata, ramenonožaca i drugih skupina, uključujući misteriozne organizme nepoznate taksonomske pripadnosti. Među njima su veliki grabežljivci Anomalocans, koji su dosezali 2 m duljine i imali čudan izgled: izduženo aerodinamično tijelo, velike stabljike, par spojenih perioralnih dodataka, koji su vjerojatno služili za hvatanje plijena; čeljusni aparat koji se sastoji od mnogo pomičnih ploča, trbušne peraje podijeljene na više uzastopnih režnjeva.

Mnogi glavni događaji tijekom prekambrijske i postkambrijske evolucije objašnjava se hipotezom iznesenom 60-ih godina. L. Berknera i L. Marshalla, koja se temelji na pravilnim promjenama uvjeta u staništu drevnih organizama. Ova hipoteza povezuje razvoj života na Zemlji s promjenama u sadržaju kisika u zemljinoj atmosferi.

U moderna atmosfera Zemlja sadrži oko 21% kisika.

Međutim atmosfera kisika, toliko bogat ovim elementom, među svim planetima Sunčevog sustava svojstven je samo Zemlji. To nije slučajno: visoka kemijska aktivnost kisika dovodi do činjenice da u planetarnim uvjetima kisik ne može dugo postojati u slobodnom stanju: sudjelujući u raznim kemijskim reakcijama, postaje vezan u obliku oksida i drugih spojeva. Obilje kisika u atmosferi moderne Zemlje rezultat je fotosinteze koju tijekom 3 milijarde godina provode zelene biljke. U procesima fotosinteze iz ugljikov dioksid a vode se sintetiziraju pomoću energije sunčeve svjetlosti organska tvar(primarna bioprodukcija) i oslobađa se slobodni kisik.

U primarnoj atmosferi Zemlje količina slobodnog kisika nije mogla premašiti 0,001 od njegovog modernog sadržaja. Ova mala količina je oslobođena kao rezultat fotodisocijacije vode ultraljubičaste zrake; kisik je brzo ulazio u razne kemijske reakcije i opet se našao u kemijski vezanom stanju.

Za oslobađanje energije potrebne u životnim procesima u početku se koristila anaerobna disimilacija (fermentacija):

C6H12O6 → 2CH3CH2CH + 2CO2 + 210 kJ/mol

U atmosferi bez kisika, širenje života bilo je mnogo ograničenije nego što je sada. U modernoj atmosferi jako ultraljubičasto zračenje apsorbira ozonski ekran - sloj ozona (O3), formiran na visini od oko 50 km od kisika (O2) pod utjecajem sunčevo zračenje i rasprostranjena uglavnom 15-60 km od zemljina površina. U ranom proterozoiku u atmosferi bez kisika nije bilo ozonskog zaslona, ​​a život se mogao razvijati samo ispod zaštićenog sloja vode debljine oko 10 m, koji je primao najveće količine energije sunčevog zračenja nedostupna organizmima. Naravno, kontinenti su bili potpuno beživotni.

Pojavom fotosinteze kisik se počeo ispuštati u atmosferu.

C6H12O6 + 6O2 → 6SO2 + 6H2O + 2880 kJ/mol

– u usporedbi s 210 kJ/mol oslobođenim tijekom fermentacije. To je bila najvažnija prekretnica u razvoju života.

Među modernim organizmima, takozvani fakultativni aerobi, a to su mnoge bakterije i neke kvasci, koriste fermentaciju kada sadržaj kisika padne ispod Pasteurove točke, a disanje kada njegov sadržaj poraste iznad te točke (Pasterov učinak).

Prijelaz na aerobnu disimilaciju u evoluciji drevnih organizama nije se dogodio odmah - to je zahtijevalo razvoj odgovarajućih enzimskih sustava - ali vrste koje su stekle sposobnost disanja dobile su ogroman energetski dobitak i, kao rezultat toga, priliku za oštro intenziviranje metabolizma i sve životni procesi, (kako se pokazalo, enzimski sustav staničnog disanja nastao je blagom modifikacijom enzimskog sustava fotosinteze, jer se ova dva procesa temelje na gotovo istom slijedu kemijskih reakcija, samo što idu u suprotnim smjerovima; treba imati na umu imajući u vidu da su gotovo sve biokemijske reakcije reverzibilne, to je bio preduvjet za daljnju progresivnu evoluciju i vjerojatno je pridonijelo ubrzanju evolucijskih transformacija.

Vjeruje se da je do akumulacije kisika došlo eksplozivno u razdoblju od oko 20 tisuća godina.

Ali postizanje Pasteurove točke u razvoju Zemljine atmosfere nije obilježeno samo pojavom mogućnosti aerobne disimilacije. Kada je sadržaj kisika u atmosferi 0,01 od trenutne razine, formira se ozonski zaslon koji može zaštititi čak i gornje slojeve vode u rezervoarima od jakog ultraljubičastog zračenja (samo oko 1 m vode je potrebno za "pomoć"). To, prvo, omogućuje organizmima da koloniziraju gornje slojeve rezervoara, koji su najbogatiji sunčevom energijom; Kao rezultat toga, učinkovitost fotosinteze se naglo povećava, povećava se bioprodukcija i oslobađanje slobodnog kisika. Drugo, arena života se enormno širi: uvjeti u vodenim tijelima mnogo su raznolikiji na malim dubinama nego na velikim. Razvoj ove raznolikosti uvjeta u staništu bogatom energijom neizbježno bi doveo do naglog povećanja raznolikosti životnih oblika, do istinske eksplozije morfogeneze.

Prema izračunima Berknera i Marshalla, Pasteurova točka u evoluciji Zemljine atmosfere prijeđena je prije otprilike 620 milijuna godina; prema nekim drugim znanstvenicima, možda mnogo ranije - u rasponu od prije 700-1000 milijuna godina. No, u svakom slučaju, Pasteurova točka prijeđena je u kasnom proterozoiku, malo (u geološkom smislu riječi) prije granice donjeg kambrija. U tome Berkner i Marshall vide ključ rješenja zagonetke donjokambrijskih eksplozija morfogeneze u evoluciji organizama, koja je uslijedila nakon postizanja Pasteurove točke u atmosferi i logično proizlazi iz posljedica tog događaja (intenziviranja metabolizma). , razvoj mnogih novih raznolikih staništa, povećana fotosinteza, povećana bioprodukcija, ubrzana evolucija ).

Nakon što je dosegao sadržaj kisika u atmosferi jednak 0,1 od modernog (Pasteurova druga točka), ozonski ekran već je u stanju potpuno zaštititi organizme od utjecaja jakog ultraljubičastog zračenja. Od tog trenutka organizmi mogu početi razvijati kopno kao stanište. Prema izračunima Berknera i Marshalla, to se trebalo dogoditi na kraju ordovicija (prije oko 420 milijuna godina). Doista, pojava prvih kopnenih organizama datira otprilike u to vrijeme. (Prema brojnim drugim znanstvenicima, sadržaj kisika u atmosferi koji odgovara 10% modernog postignut je već početkom kambrija, prije otprilike 580 milijuna godina).

Moderan sadržaj kisika u atmosferi dosegnut je krajem permskog razdoblja.

Hipoteza Berknera i Marshalla privlačna je ne samo zbog svoje logike i dosljednosti, već i zbog izgleda za daljnji razvoj ovih ideja. Kao što smo već spomenuli, na prijelazu u donji kambrij, razne skupine organizama razvile su čvrst kostur, što je omogućilo njihovu fosilizaciju. Formiranje kostura također može biti izravna posljedica povećanog sadržaja kisika u atmosferi. Kao što su pokazali R. i E. Raff, s niskim sadržajem kisika u okolišu, veličina tijela višestaničnih životinja ne može biti velika (zbog niska razina metabolizam i energija organizama); izmjena plinova s ​​vanjskim okolišem vjerojatno je provedena difuzno, kroz površinu tijela; Štoviše, debljina stijenki tijela nije mogla prelaziti nekoliko milimetara. Za takve organizme nije bio potreban potporni unutarnji kostur, a zaštitne vanjske kosturne formacije spriječile bi izmjenu plinova. K. Tove došao je do zaključka da prekambrijske životinje, u uvjetima niskog sadržaja kisika u okolišu, nisu mogle imati dobro razvijene vezivnotkivne tvorevine koje čine osnovu za razvoj kostura. Čvrstoća struktura vezivnog tkiva temelji se na sadržaju proteina kolagena, koji uključuje aminokiselinu hidroksiprolin. Njegov nastanak moguć je samo uz dovoljno visok sadržaj kisika u okolišu. Posljedično, s niskim udjelom kisika, sinteza kolagena bila je biokemijski otežana, te organizmi nisu mogli imati jaku strukturu vezivnog tkiva, a samim time ni kostur te visoko razvijen mišićni sustav (čiji je rad učinkovit samo uz postojanje odgovarajućih potpornih struktura) .

D. Rhodes i J. Morse proučavali su distribuciju raznih životinja u modernim vodenim tijelima s niskom razinom kisika u vodi (u Kalifornijskom zaljevu i Crnom moru). Utvrđena je jasna korelacija između sadržaja kisika u vodi i prirode pridnene faune (bentosa). Kada je sadržaj kisika manji od 0,1 ml po 1 litri vode, u bentosu nema višestaničnih životinja; kod 0,3-1 ml/l nalaze se male mekane (kosturne) životinje koje se buše u mulj; konačno, u površnijim slojevima s udjelom kisika većim od 1 ml/l žive razne životinje s vapnenastim kosturom. Ovi podaci pružaju svojevrsnu živu ilustraciju koncepta Berknera i Marshalla.

Rezimirajmo neke rezultate. Odvajanje većine vrsta životinja vjerojatno se dogodilo u kasnom proterozoiku, prije 550-800 milijuna godina. Primitivni predstavnici svih skupina metazoa bili su male životinje kostura. Nastavak nakupljanja kisika u atmosferi i povećanje snage ozonskog zaslona prema kraju proterozoika omogućili su životinjama da povećaju svoju tjelesnu veličinu. Organizmi su se mogli široko širiti na malim dubinama u raznim vodenim tijelima, što je pridonijelo značajnom povećanju raznolikosti životinjskih oblika (vendska fauna).

Međutim, u kasnom vendu, ova drevna fauna višestaničnih životinja doživjela je značajno izumiranje, koje je bilo popraćeno novim značajnim smanjenjem veličine tijela organizama koji su preživjeli izumiranje. Možda je tome pridonijela izuzetno snažna glacijacija (prema nekim podacima, prosječna godišnja temperatura Zemlje u to je vrijeme pala na oko 5 ° C). Do kraja vendskog razdoblja ledenjaci su se povukli i ponovno su se stvorili uvjeti za širenje organizama.

Eksplozija morfološke evolucije u ranom kambriju u razdoblju od otprilike 15 milijuna godina dovela je do pojave u fosilnom zapisu predstavnika gotovo svih poznatih vrsta organizama. Tijekom paleozojske ere, koja je trajala preko 300 milijuna godina, dogodile su se značajne promjene u fizičkim i geografskim uvjetima: topografija kopna i morskog dna, opći omjer površina kontinenata i oceana, položaj kontinenata, klima i mnogi drugi. drugi faktori. Te su promjene neizbježno morale utjecati na razvoj života.

Radi lakšeg proučavanja, povijest našeg planeta i života na njemu podijeljena je u vremenska razdoblja, čije su granice geološke promjene u zemljinoj kori - procesi izgradnje planina, uspona i spuštanja kopna, promjene obrisa kontinenata , globalne klimatske promjene.

Najduža kronološka razdoblja Zemljine povijesti nazivaju se erama (trajala su stotinama milijuna godina). Ere se pak dijele na razdoblja.

Znanstvenici dobivaju sve informacije o Zemljinoj prošlosti proučavajući geološke dokaze svjetskog rekorda. Unutrašnjost planeta sastoji se od različitih slojeva stijena i sedimentnih stijena, koji su nastali pod kontinuiranim utjecajem vanjskih uvjeta koji su odredili izgled Zemlje u dalekoj prošlosti. Geološke formacije sačuvao i kroz milijune godina nosio podatke o živim organizmima koji su nastanjivali oceane i kopno u različitim geološkim razdobljima. Zahvaljujući tome danas imamo priliku zamisliti izgled Zemlje u dalekoj prošlosti i pratiti evoluciju života kroz 3,5 milijarde godina od trenutka njegove pojave.

Istražujući drevne stijene i fosile, znanstvenici su otkrili dva neobjašnjiva fenomena u geološkoj i biološkoj prošlosti Zemlje. Prvi fenomen naziva se Svjetsko neslaganje i radi se o kontaktu stijene iz različitih geološka razdoblja, ne slijede jedan za drugim. Takav kontakt narušava logičan slijed položaja slojeva, prema kronološkoj periodici različitih povijesnih faza u geologiji. Treba napomenuti da je nelogičan kontakt stijena posvuda. To se objašnjava miješanjem struktura zemljine kore kao rezultat tektonske aktivnosti i procesa erozije. Međutim, Globalna neusklađenost ne može se time objasniti, budući da je široko rasprostranjena i odražava nekoordinirani kontakt stijena starih otprilike 2,9 milijardi godina i mladih kambrijskih sedimenata koji su nastali prije otprilike 500 milijuna godina.

Drugi fenomen koji se tiče biološke prošlosti Zemlje naziva se "Kambrijska eksplozija". Znanstvenici-paleontolozi ovim su pojmom nazvali nagli brzi porast raznolikosti vrsta živih organizama u razdoblju kambrija (sam početak paleozoika). To se dogodilo u kronološkom razdoblju od 30 milijuna godina (prije otprilike 542–510 milijuna godina). Za tako beznačajno vremensko razdoblje prema paleontološkim standardima, broj biološke vrste povećao stotine puta. Odjednom se pojavila velika raznolikost organizama s ljuskom, a pojavili su se i prvi hordati i prarakovi (nazvani trilobiti).

Najpoznatiji i najproučeniji dokaz za postojanje ova dva znanstveni fenomeni nalazi se u Sjedinjenim Državama. Ovo je Grand Canyon koji se nalazi na visoravni Colorado, Arizona. Omiljeno mjesto za turiste iz cijelog svijeta. Tamo su paleontolozi pronašli najviše veliki broj fosilizirani oblici života, toliko različiti od organizama mekog tijela koji su živjeli u ediakaranskom razdoblju koje je prethodilo kambriju.

Već dugo vremena znanstvenici iz cijelog svijeta traže tragove fenomena kambrijskog razdoblja. Nedavno se u znanstvenim krugovima pojavila teorija koja je objasnila prirodu nastanka Univerzalne neusklađenosti i "kambrijske eksplozije" i utvrdila odnos između ove dvije jedinstvene činjenice planetarne povijesti.

Prije oko 600 milijuna godina počele su se događati velike promjene u utrobi Zemlje, uzrokujući kolosalne pomake na površini planeta. Došlo je do pokreta litosferne ploče, koji je raskomadao nekada jedinstveni kontinent - Gondwanu, mnogi su vulkani istodobno izbacivali valove lave. Rašireni potresi uzrokovali su goleme tsunamije. Površina kopna bila je više puta preplavljena vodama svjetskih oceana, što je bio glavni razlog nastanka Svjetskog razdora.

Mlađi i plići sedimentni slojevi podložni su razaranju vodom i srodnim čimbenicima nekoliko puta sporije nego starije i dublje stijene. U razdobljima kontinentalnih poplava došlo je do erozije i degradacije sedimentnih stijena, a drevne stijene bile su izložene i podvrgnute brzoj eroziji. Proizvodi razaranja stijena u milijardama tona otopljeni su u vodama prapovijesnih oceana. Naglo se povećala koncentracija iona kalija, kalcija, magnezija, željeza, fosfata i sulfata. Kiselo-bazna ravnoteža svjetskih oceana naglo se pomaknula prema alkalnoj strani.

Glavno načelo života je da, da bi postojao, živi organizam mora stalno održavati konzistentnost unutarnje okruženje. Primitivni mekani potomci modernih organizama morali su brzo evoluirati kako bi izdržali naglu promjenu životnih uvjeta. Trenutačni skok u evoluciji drevnog života bio je prisilni odgovor na naglo povećanje koncentracije raznih soli u morskoj vodi. Rezultat ovog evolucijskog skoka bili su mehanizmi mineralizacije koji su evoluciju drevnih životinja usmjerili u drugom smjeru.

Ovu teoriju podupire istodobna pojava mineralnih kostura u nesrodnim organizmima tijekom kambrijskog razdoblja. Tri glavne vrste mineralnih soli odredile su smjer daljnje evolucije života - kalcijev fosfat, mineralna osnova kostura hordata, kalcijev karbonat i silicijev oksid, koji su materijal ljuštura prvih bića s ljuskom. Glavni su kalcij, silicij i fosfati komponente Kambrijski slojevi koji su formirali područja Svjetske neusklađenosti.

Novonastali mladi životni oblici imali su prednost u odnosu na primitivne mekane, bez čvrstih organa. Novi organizmi imali su zube za napad i obranu, školjke za obranu, strune i čvrste kosture koji su im omogućili da se kreću kroz vodu sa svrhom i većim brzinama. Iznenadno stjecanje mehanizama mineralizacije omogućilo je mladim stvorenjima da se množe u neviđenim brojevima i istisnu starije oblike života. Masa prvih stvorenja s mineralnim organima bila je osnova za formiranje geoloških slojeva kambrijskog razdoblja, koji su ležali na drevnim slojevima stijena.

Životni oblici s mineralnim kosturima počeli su se formirati u prekambriju, ali su geološke anomalije koje su formirale Svjetsku neusklađenost višestruko ubrzale ovaj proces i dale mu eksplozivan karakter. Okidač za procese koji su stvorili pojavu većine suvremenih životinjskih vrsta bila je brza mineralizacija vode svjetskih oceana. Geološki procesi odredio biološku evoluciju milijunima godina u budućnost.

Dobrovoljni prilog čitatelja za potporu projektu