Kambrijas sprādziens — dzīvības daudzveidības uzplaukums pirms 541 milj. g.

Kambrija sprādziens ir periods, kad fosilijās pirmo reizi plaši parādījās daudzi dzīvnieku dzimtas pārstāvji. Tas sākās pirms aptuveni 541 miljoniem gadu (Mya) un turpinājās vairākus desmitus miljonu gadu, galvenokārt agrīnajā Kembrijā. Iespējams, ka daudzas līnijas bija jau attīstījušies pirms šī laika, taču tie bija to pirmie plašie un saglabājušies fosiliju ieraksti.

Šķiet, ka pirms aptuveni 580 miljoniem gadu lielākā daļa organismu bija vienkārši — tie bija veidoti no atsevišķām šūnām, kas reizēm bija organizētas kolonijās. Turpmāko 70–80 miljonu gadu laikā evolūcijas temps kopumā paātrinājās, un Kambrija beigās pastāvēja lielākā daļa mūsdienās atpazīstamo pamatgrupu (filu) pazīmju un morfoloģiju.

Šī straujā parādīšanās fosiliju "slāņos" radīja daudz zinātnisku diskusiju. Pirmās plašākās novērošanas par šo fenomenu notika jau 19. gadsimta vidū, un Čārlzs Darvins to minēja kā vienu no galvenajiem iebildumiem pret savu teoriju par evolūciju dabiskās izlases ceļā — jo šķita, ka evolūcija radīja daudz sarežģītu organismu salīdzinoši īsā laika sprīdī.

Galvenie fosiliju atradumi

Kambra sprādziena pētnē īpaši nozīmīgi ir tā sauktie lagerstätten — vietas ar izcili saglabātiem fosilijām, tostarp mīksto audu atliekām. Piemēram, Burgess Shale un Chengjiang atradumi sniedz detalizētu priekšstatu par agrīnās Kembŗijas ekosistēmām, kur redzami artiropodi, mīkstmieši, ehinodermi un pat primitīvi kordāti. Šajos krājumos atklājas daudz sarežģītu un bieži eksotisku organismu, kas palīdz saprast, kā veidojās mūsdienu dzīvības grupas.

Iespējamie cēloņi

Nav vienas vienotas skaidrojuma, bet vairākas, savstarpēji papildinošas hipotēzes, kas var palīdzēt izskaidrot Kambrija sprādzienu:

• Atmosfēras un okeāna ķīmijas izmaiņas: paaugstināta skābekļa koncentrācija varēja atbalstīt lielāku metabolismu un sarežģītākus orgānismus, kā arī veicināt skeletu attīstību.
• Bioloģiskās inovācijas: jaunu ģenētisku un attīstības mehānismu, tostarp Hox gēnu un citu attīstības gēnu evolūcija, varēja radīt vieglākas iespējas jaunu ķermeņa plānu attīstībai.
• Ekoloģiskās saspēles: plēsēju un upuru attiecību intensificēšanās (t.s. "ieroču sacensība") varēja paātrināt morfoloģisko dažādošanos un specializāciju.
• Biominēralizācija: skeletu un apvalku parādīšanās uzlaboja fosiliju saglabāšanos, tādēļ daudzveidība kļuva pamanāmāka fosiliju ierakstā.
• Tafonomiskie un fosilizācijas faktori: iespējams, ka daļa no "straujuma" ir saistīta ar to, kā un kad organismu atliekas tika saglabātas — agrākos slāņos mīksto organismu saglabāšanās bija blogāka, tāpēc to pirmsākumi var būt slēpti.

Molekulārie un ģenētiskie dati

Molekulārie taksonomijas datumi (molekulārie pulksteņi) bieži norāda, ka daudzas grupas izveidojās vēl pirms Kambrijas, iespējams, Ediakara periodā. Tas nozīmē, ka fosiliju ieraksts reģistrē lielu daļu morfoloģiskās parādīšanās tikai tad, kad attīstījās struktūras, kuras labāk saglabājas (piem., kauli, exoskeleti) vai kad ekoloģiskā sistēma kļuva sarežģītāka.

Nozīme evolūcijas izpratnei

Kambrija sprādziens ir būtisks, jo tas rāda, kā evolucionāras un vides izmaiņas var novest pie straujākas morfoloģiskas un ekoloģiskas dažādošanās. Tomēr mūsdienu pētniecība uzsver, ka tas nav “pārāk īss” periods evolūcijas procesiem — vairāk drīzāk tas bija laiks, kad vairāki faktori sakrita kopā, padarot dzīvības daudzveidību gan reāli pieaugošu, gan labāk redzamu fosilos ierakstos.

Kambrija sprādziens joprojām ir aktīvu pētījumu objekts, kur paleontoloģija, ģenētika, ķīmija un geoloģija kopā cenšas noskaidrot, kā un kāpēc agrīnajā zemes vēsturē radās tik daudzas jaunas dzīvības formas.

Dzīve pirms miljardiem gadu

Sīkāku informāciju sk. sadaļā Acritarch un Stromatolite.

Stromatolīti - stublāji, ko veido zilaļģu un citu mikroorganismu kolonijas, ir pirmās fosilijas. To ieraksti sākas aptuveni pirms 3,5 miljardiem gadu, un tie bija ļoti izplatīti no aptuveni 2700 mija gadu vecuma. To skaits strauji samazinājās pēc aptuveni 1250 mija, un šo samazināšanos, visticamāk, izraisīja ganību un grauzēju dzīvnieki.

Prekembrija jūras daudzveidībā dominēja nelielas fosilijas, ko dēvē par akritarhiem. Ar šo terminu apzīmē gandrīz jebkuru nelielu organisku sienu fosiliju - sākot no mazu metazoānu olu apvalkiem un beidzot ar daudzu dažādu zaļo aļģu veidu cistām, kas atrodas miera stāvoklī. Pēc tam, kad akritarhi parādījās ap 2000 mija, ap 1000 mija tie piedzīvoja uzplaukumu, palielinoties to skaitam, daudzveidībai, izmēram, formas sarežģītībai un jo īpaši muguriņu izmēram un skaitam. Pēdējā miljardā gadu laikā to aizvien spīļotākās formas var liecināt par pieaugošu vajadzību aizsargāties pret plēsējiem. Arī citām neoproterozoja laikmeta mazo organismu grupām piemīt aizsardzības pazīmes pret plēsoņām. Taksonu ilgmūžības mērījumi, šķiet, liecina par plēsēju skaita pieaugumu aptuveni šajā laikā. Tomēr kopumā pirmkambrijā evolūcijas temps bija ļoti lēns, un daudzas zilaļģu sugas saglabājās nemainīgas miljardiem gadu. Protams, baktērijas galvenokārt raksturo to bioķīmija, jo īpaši to genomi. Izmaiņas to bioķīmijā parasti neatstāj nekādas pēdas fosilajos ierakstos.

Ja plēsīgie organismi, kas ganījās uz baktērijām un akritarhiem, patiešām bija metazoāni, tas nozīmē, ka Kembrija dzīvnieki neparādījās "no nekurienes" Kembrija pamatos; to priekšteči bija pastāvējuši simtiem miljonu gadu.

Stromatolīti (Pikas veidojums, vidējais kembrijs) pie Helēna ezera, Banfas Nacionālais parks, Kanāda.


Mūsdienu stromatolīti Hamelin Pool jūras dabas rezervātā, Rietumaustrālijā.

Meklēt pēc burta