Kambrikauden lajiräjähdys | jolloin monet eläinheimot ilmestyivät ensimmäistä kertaa fossiileihin

Kambriumin räjähdyksen aikana monet eläinheimot ilmestyivät ensimmäistä kertaa fossiileihin. Se tapahtui 541 miljoonaa vuotta sitten (mya). Luultavasti useimmat olivat kehittyneet jo sitä ennen, mutta se oli niiden ensimmäinen esiintyminen fossiileina.

Ennen noin 580 mya:aa useimmat eliöt näyttävät olleen yksinkertaisia. Ne koostuivat yksittäisistä soluista, jotka toisinaan järjestäytyivät yhdyskunniksi. Seuraavien 70-80 miljoonan vuoden aikana evoluutionopeus näytti kiihtyvän. Kambriumin kauden loppuun mennessä oli olemassa useimmat nykyisin tuntemamme heimot.

Kambriumin räjähdys on aiheuttanut paljon tieteellistä keskustelua. Fossiilien näennäisen nopea ilmestyminen "alkukerrostumiin" huomattiin jo 1800-luvun puolivälissä, ja Charles Darwin piti sitä yhtenä tärkeimmistä vastaväitteistä, joita hänen teoriaansa evoluutiosta luonnollisen valinnan kautta voitiin esittää.

Kivettynyt trilobiitti. Tässä Burgessin liuskeesta peräisin olevassa Olenoides serratus -nimisessä näytteessä on säilynyt "pehmeitä osia" eli antennit ja jalat.

Dickinsonia , Ediacaran-eläin, jolla on tikattu ulkonäkö.

Ediacaran-jälkifossiili, joka on syntynyt, kun organismi kaivautui mikrobimaton alle.

Opabinia vaikutti suuresti kiinnostukseen kambrikauden räjähdystä kohtaan.

Tämä Marrella-näyte osoittaa, kuinka selkeitä ja yksityiskohtaisia fossiileja Burgess Shale lagerstätte on.

Keskeiset kysymykset

Pitkään jatkunut arvoitus kambrikauden eläimistön ilmestymisestä näennäisen äkillisesti ja tyhjästä, keskittyy kolmeen keskeiseen seikkaan:

onko se todella tapahtunut. Tapahtuiko monimutkaisten eliöiden massadiversifioituminen todella suhteellisen lyhyessä ajassa kambrikauden alkupuolella?
mikä on voinut aiheuttaa näin nopean muutoksen.
mitä se voisi kertoa eläinten alkuperästä ja evoluutiosta.

Sen ymmärtäminen on vaikeaa, koska todistusaineisto on rajallista. Todisteita ovat epätäydellinen fossiilirekisteri ja kambrikauden kiviin jääneet kemialliset merkit.

Laajamittainen kehitys

Kambriumin räjähdys on klassinen esimerkki megaevoluutiosta. Sillä ei tarkoiteta erilaista evoluutiota, vaan evoluutiota, jolla on valtava vaikutus. Sanaa 'makroevoluutio' käytetään, koska muutokset olivat todella suuria.

Kesto

Kambriumin räjähdys alkoi Ediacaranissa noin 575 mya:sta ja jatkui Burgess Shaleen noin 507 mya:ssa. Se on noin 70 miljoonaa vuotta. Loppuun mennessä kaikki nykyaikaiset suvut olivat kehittyneet, eikä fossiileihin ole sen jälkeen ilmestynyt uusia suvuja. Tämä on yksi niistä asioista, jotka on selitettävä.

Elämä miljardi vuotta sitten

Lisätietoja on kohdassa Akritarkki ja Stromatoliitti.

Stromatoliitit, syanobakteerien ja muiden mikro-organismien kolonioiden rakentamat pylväät, ovat ensimmäisiä fossiileja. Niiden esiintyminen alkaa noin 3,5 miljardia vuotta sitten, ja ne olivat hyvin yleisiä noin 2700 mya:sta lähtien. Niiden määrä väheni jyrkästi noin 1250 mya:n jälkeen, ja tämä väheneminen johtui todennäköisesti laiduntavista ja kaivautuvista eläimistä.

Prekambrikauden meren monimuotoisuutta hallitsivat pienet fossiilit, joita kutsutaan akritarkkeiksi. Tämä termi kuvaa lähes kaikkia pieniä orgaanisia seinämäisiä fossiileja pienten metazoalaisten munakoteloista monien erilaisten viherlevien lepokystiin. Noin 2000 mya:n aikoihin ilmestyneiden akritarkkien määrä, monimuotoisuus, koko, muodon monimutkaisuus ja erityisesti piikkien koko ja lukumäärä kasvoivat ja nousivat noin 1000 mya:n aikoihin. Niiden viimeisten miljardin vuoden aikana lisääntynyt piikkimaisuus saattaa viitata lisääntyneeseen tarpeeseen puolustautua saalistusta vastaan. Myös muut neoproterotsooisen ajan pieneliöryhmät osoittavat merkkejä petojen torjunnasta. Taksonien pitkäikäisyyden mittaaminen näyttää osoittavan saalistuksen lisääntyneen tänä aikana. Yleisesti ottaen evoluutionopeus prekambrikaudella oli kuitenkin hyvin hidas, ja monet syanobakteerilajit säilyivät muuttumattomina miljardeja vuosia. Bakteerit määritellään tietenkin pääasiassa niiden biokemian ja erityisesti genomin perusteella. Muutokset niiden biokemiassa eivät yleensä jättäisi jälkiä fossiilisiin tallenteisiin.

Jos bakteereja ja akritarkkeja syövät petoeläimet olivat todella metazoaneita, tämä tarkoittaa, että kambrikauden eläimet eivät ilmestyneet "tyhjästä" kambrikauden alussa, vaan niiden esi-isät olivat olleet olemassa jo satoja miljoonia vuosia.

Nykyaikaiset stromatoliitit Hamelin Poolin meriluonnonsuojelualueella Länsi-Australiassa.

Stromatoliitteja (Pikan muodostuma, keskikambrikausi) lähellä Helen Lakea, Banffin kansallispuisto, Kanada.

Aiheeseen liittyvät sivut

Elämän aikajana

Muut lähteet

Gould S.J. 1989. Ihmeellinen elämä: Burgess Shale ja historian luonne. W.W. Norton & Company.
Conway Morris S. 1997. Luomisen sulatusuuni: Burgess Shale ja eläinten synty. Oxford University Press. ISBN 0-19-286202-2.
Conway Morris, S. (2006). "Darwinin dilemma: Kambrian 'räjähdyksen' todellisuus". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 361 (1470): 1069–1083. doi:10.1098/rstb.2006.1846. ISSN 0962-8436. PMC 1578734. PMID 16754615.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on kambrikauden räjähdys?

V: Kambriumin räjähdys on se, kun monet eläinkunnat ilmestyivät ensimmäisen kerran fossiileihin. Se tapahtui 541 miljoonaa vuotta sitten (mya).

K: Kuinka kauan kesti, ennen kuin suurin osa nykyisin tuntemistamme ryhmistä oli olemassa?

V: Seuraavien 70 tai 80 miljoonan vuoden aikana evoluutionopeus näytti kiihtyvän, ja kambrikauden loppuun mennessä useimmat nykyisin tuntemamme eläinlajit olivat olemassa.

K: Milloin havaittiin ensimmäisen kerran, että fossiileja ilmestyi nopeasti "alkukerrostumiin"?

V: Se huomattiin ensimmäisen kerran jo 1800-luvun puolivälissä.

K: Kuka piti fossiilien nopeaa esiintymistä vastalauseena teorialleen?

V: Charles Darwin piti fossiilien nopeaa esiintymistä "alkukerrostumissa" yhtenä tärkeimmistä vastaväitteistä, joita hänen teoriaansa evoluutiosta luonnollisen valinnan avulla voitiin esittää.

K: Minkälaisia eliöitä oli olemassa ennen 580 mya?

V: Ennen noin 580 mya:ta useimmat organismit olivat ilmeisesti yksinkertaisia. Ne koostuivat yksittäisistä soluista, jotka toisinaan järjestäytyivät yhdyskunniksi.

K: Oliko olemassa todisteita siitä, että eläimet olivat kehittyneet ennen kuin ne ilmestyivät fossiileihin?

V: Todennäköisesti useimmat olivat kehittyneet jo ennen sitä, mutta se oli niiden ensimmäinen esiintyminen fossiileina.