CC300: Kambrium-Explosion

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1. Die Kambrium-Explosion war das scheinbar plötzliche Auftreten einer Vielzahl komplexer Tiere vor etwa 540 Millionen Jahren (Mya), doch sie war nicht der Ursprung des komplexen Lebens. Hinweise auf mehrzelliges Leben aus etwa 590 und 560 Mya finden sich in der Doushantuo-Formation in China (Chen et al. 2000, 2004), und diverse Fossilformen traten vor 555 Mya auf (Martin et al. 2000). (Das Kambrium begann vor 543 Mya, und die Kambrium-Explosion wird von vielen mit dem ersten Auftreten von Trilobiten vor etwa 530 Mya in Verbindung gebracht.) Testatare amoebae sind aus etwa 750 Mya bekannt (Porter und Knoll 2000). Es gibt spurartige Fossilien vor mehr als 1,2 Milliarden Jahren in der Stirling Range-Formation in Australien (Rasmussen et al. 2002). Eukaryoten (die relativ komplexe Zellen besitzen) könnten vor 2,7 Milliarden Jahren entstanden sein, basierend auf fossilen chemischen Beweisen (Brocks et al. 1999). Stromatoliten zeigen Hinweise auf mikrobielles Leben vor 3,43 Milliarden Jahren (Allwood et al. 2006). Fossile Mikroorganismen könnten vor 3,465 Milliarden Jahren gefunden worden sein (Schopf 1993). Es gibt isotopische Hinweise auf schwefelreduzierende Bakterien vor 3,47 Milliarden Jahren (Shen et al. 2001) und mögliche Hinweise auf mikrobielle Ätzung von vulkanischem Glas vor 3,48 Milliarden Jahren (Furnes et al. 2004).
   
   
2. Es gibt Übergangsfossilien innerhalb der Fossilien der Kambrium-Explosion. Zum Beispiel gibt es Lobopoden (im Wesentlichen Würmer mit Beinen), die zwischen Arthropoden und Würmern intermediär sind (Conway Morris 1998).
   
   
3. Nur einige Phyla treten in der Kambrium-Explosion auf. Insbesondere alle Pflanzen postdatieren das Kambrium, und blühende Pflanzen, die bei weitem die dominante Form des Landlebens heute sind, traten erst vor etwa 140 Millionen Jahren auf (Brown 1999).
   
   Selbst unter den Tieren treten nicht alle Typen im Kambrium auf. Cnidaria, Schwämme und wahrscheinlich andere Phyla traten vor dem Kambrium auf. Molekulare Beweise zeigen, dass mindestens sechs Tierphyla präkambrianisch sind (Wang et al. 1999). Bryozoa erscheinen erstmals im Ordovizium. Viele andere weichkörperliche Phyla tauchen im Fossilbericht erst viel später auf. Obwohl während des Kambriums viele neue Tierformen erschienen, nicht alle. Nach einer Referenz (Collins 1994) erscheinen elf von 32 metazoischen Phyla während des Kambriums, eines erscheint präkambrianisch, acht nach dem Kambrium, und zwölf haben keinen Fossilbericht.
   
   Und das betrachtet nur Phyla. Fast keine der Tiergruppen, die Menschen als Gruppen betrachten, wie Säugetiere, Reptilien, Vögel, Insekten und Spinnen, erschienen im Kambrium. Der Fisch, der im Kambrium erschien, war anders als jeder heute lebende Fisch.
   
   
4. Die Länge der Kambrium-Explosion ist mehrdeutig und unsicher, aber fünf bis zehn Millionen Jahre ist eine vernünftige Schätzung; einige sagen, die Explosion erstrecke sich über vierzig Millionen Jahre oder mehr, beginnend vor etwa 553 Millionen Jahren. Selbst die kürzste Schätzung von fünf Millionen Jahren ist kaum plötzliches Geschehen.
   
   
5. Es gibt einige plausible Erklärungen dafür, warum die Diversifizierung möglicherweise relativ plötzlich war:
   
   
   • Die Evolution aktiver Räuber im späten Präkambrium hat wahrscheinlich die Koevolution von harten Teilen bei anderen Tieren angeregt. Diese harten Teile fossilisieren viel leichter als die vorherigen weichkörperlichen Tiere, was zu vielen mehr Fossilien führt, aber nicht unbedingt zu mehr Tieren.
     
     
   • Frühe komplexe Tiere könnten nahezu mikroskopisch gewesen sein. Scheinbare fossile Tiere kleiner als 0,2 mm wurden in der Doushantuo-Formation, China, vierzig bis fünfundfünfzig Millionen Jahre vor dem Kambrium gefunden (Chen et al. 2004). Ein Großteil der frühen Evolution könnte einfach zu klein gewesen sein, um gesehen zu werden.
     
     
   • Die Erde kam gerade aus einer globalen Eiszeit heraus, als das Kambrium begann (Hoffman 1998; Kerr 2000). Ein „Schneeball-Erden" vor der Kambrium-Explosion könnte die Entwicklung von Komplexität behindert oder Populationen so niedrig gehalten haben, dass Fossilien zu selten wären, um sie heute zu erwarten. Das günstigere Umfeld nach dem Schneeball-Erden hätte neue Nischen für die Evolution von Leben eröffnet.
     
     
   • Hox-Gene, die einen Großteil des grundlegenden Körperplans eines Tieres steuern, haben sich wahrscheinlich um diese Zeit herum zuerst entwickelt. Die Entwicklung dieser Gene könnte gerade dann die Rohstoffe für die Diversifizierung von Körperplänen ermöglicht haben (Carroll 1997).
     
     
   • Der atmosphärische Sauerstoff könnte zu Beginn des Kambriums zugenommen haben (Canfield und Teske 1996; Logan et al. 1995; Thomas 1997).
     
     
   • Planktonische Weidegänger begannen, Fäkalpellets zu produzieren, die schnell auf den Meeresboden fielen und den Zustand des Ozeans tiefgreifend veränderten, insbesondere seine Sauerstoffversorgung (Logan et al. 1995).
     
     
   • Ungewöhnliche Mengen an Phosphat wurden zu Beginn des Kambriums in flachen Meeren abgelagert (Cook und Shergold 1986; Lipps und Signor 1992).
   
   
6. Das Leben im Kambrium war immer noch anders als fast alles, das heute lebt. Obwohl mehrere Phyla im frühen Kambrium oder davor zu divergieren scheinen, erscheinen die meisten phylum-level Körperpläne im Fossilbericht viel später (Budd und Jensen 2000). Unter Verwendung der Anzahl von Zelltypen als Maß für Komplexität sehen wir, dass die Komplexität seit dem Beginn des Kambriums mehr oder weniger konstant zugenommen hat (Valentine et al. 1994).
   
   
7. Große Strahlungen von Lebensformen haben auch zu anderen Zeiten stattgefunden. Eine der umfangreichsten Diversifizierungen von Leben fand beispielsweise im Ordovizium statt (Miller 1997).

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