Eksplozja kambryjska

Podręczniki opisują zapis kopalny jako „najlepszy dowód” na ewolucję. Twierdzą, że zapis kopalny dowodzi  ewolucji, ponieważ wydaje się, że istnieje sukcesja od prostszych do bardziej złożonych form życia oraz sukcesja od form morskich do ziemskich. Charles Darwin zasugerował, że całe życie ma wspólnego przodka. „Wszystkie istoty organiczne, które kiedykolwiek żyły na tej ziemi, mogą pochodzić od jednej pierwotnej formy”¹.

Darwin przedstawił historię życia jako drzewo z korzeniem uniwersalnego, wspólnego przodka. Wymiar pionowy reprezentuje czas, podczas gdy wymiar poziomy reprezentuje zmienność morfologiczną.

Eksplozja kambryjska – o co tu chodzi?

Kiedy Darwin napisał „O powstawaniu gatunków”, najstarsze znane skamieliny pochodziły z warstw kambryjskich (obecnie datowane na około 540 milionów lat przy użyciu datowania radiometrycznego). Ale zdał sobie sprawę, że kambryjski wzór kopalny nie pasuje do jego teorii. „Na pytanie, dlaczego nie znajdujemy bogatych złóż kopalnych należących do tych przypuszczalnych najwcześniejszych okresów przed systemem kambryjskim, nie mogę udzielić zadowalającej odpowiedzi”¹. Dlaczego kambryjski zapis kopalny stanowił dla Darwina problem?

Ponieważ jeśli ewolucja biologiczna zachodzi w sposób ciągły i stopniowy, wówczas:

Darwin uznał istnienie „anomalii” w zapisie kopalnym, która stanowiła duży problem dla jego teorii stopniowej ewolucji od wspólnego przodka: nagłe pojawienie się bardzo złożonych form życia w podstawowych warstwach kambryjskich

Darwinizm a eksplozja kambryjska

Darwin uznał istnienie „anomalii” w zapisie kopalnym, która stanowiła duży problem dla jego teorii stopniowej ewolucji od wspólnego przodka: nagłe pojawienie się bardzo złożonych form życia w podstawowych warstwach kambryjskich. To pojawienie się jest tak gwałtowne, że nazwane zostało eksplozją kambryjską.

Rzućmy okiem na faktyczny kambryjski zapis kopalny, aby zobaczyć, dlaczego Darwin uznał go za problem dla swojej teorii ewolucji, a następnie omówmy różne hipotezy zasugerowane przez paleontologów, problemy tych hipotez oraz pogląd na kambryjskie skamieliny z perspektywy modelu powodziowego.

Zapis kopalny niższych warstw okresu kambryjskiego składa się z wielu form zwierząt, które, jak się uważa, żyły na dnie oceanu. Są to przedstawiciele większości współczesnych typów, w tym szkarłupnie (rozgwiazdy, jeżowce), gąbki, mięczaki, stawonogi, itp. Smith i Harper przedstawiają problem pochodzenia fauny kambryjskiej w kontekście założonej ewolucyjnej skali czasu w zakresie pojawienia się wzorców ciała:

„Szacunki zegara molekularnego przewidują, że najwcześniejsi członkowie wielu grup zwierząt, w tym gąbek, parzydełkowców i zwierząt dwubocznie symetrycznych, żyli od 850 do 635 milionów lat temu. Jednak zarówno zegary molekularne, jak i zapis kopalny wskazują, że ponad 100 nadal istniejących gatunków zwierząt i klas pojawiło się po raz pierwszy w kambrze; jedynie garstka pojawia się przed początkiem kambru. W ten sposób można wyróżnić dwa zdarzenia, jeśli chodzi o pochodzenie grup zwierząt wysokiego szczebla, odległych czasowo od nagłego wzrostu różnorodności i odmienności w kambrze – eksplozji kambryjskiej w ścisłym tego słowa znaczeniu”².

Sugerowano, że wszyscy przodkowie organizmów kambryjskich mieli miękkie części ciała i dlatego nie skamienieli. Argument ten jest nieważny, ponieważ w zapisie osadowym znajduje się wiele skamielin organizmów miękkich, w tym wiele skamielin kambryjskich. Meduzy mają bardzo miękkie części ciała, a jednak pozostawiły bardzo wyraźne skamieliny w skałach kambryjskich. Nie chodzi o to, że w skałach poniżej warstw kambryjskich nie ma skamielin. One naprawdę występują w kilku miejscach na świecie i nazywa się je fauną ediakarańską. Fauna ediakarańska wyprzedza eksplozję kambryjską o 25 milionów lat w ewolucyjnej skali czasowej.

Czy fauna kambryjska jest potomkiem fauny ediakarańskiej?

Fauna ediakarańska to zwierzęta o miękkim ciele, podczas gdy fauna kambryjska to zarówno zwierzęta o miękkim ciele, jak i twarde (muszlowe). Zwierzęta ediakarańskie nie były przodkami zwierząt kambryjskich.

Naukowcy są zaskoczeni ogromnymi zmianami ewolucyjnymi, które zaszły w tak krótkim czasie³. Wielu paleontologów uważa, że fauna kambryjska reprezentuje całkowite zastąpienie przedkambryjskich form ediakarańskich po masowym wyginięciu, a nie zwykłą stopniową zmianę. Ale nie ma dowodów na tę spekulację. A darwinowski model pochodzenia zwierząt wymaga istnienia przodków organizmów kambryjskich. Ale nigdzie ich nie ma i nie wydaje się, aby dalsze poszukiwania miały rozwiązać problem.

Jakie są spekulacje na temat nagłego pojawienia się skamielin kambryjskich?

Paul Smith, paleobiolog z Muzeum Historii Naturalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego, powiedział w wywiadzie dla livescience.com, że „istnieje ponad 30 hipotez dotyczących eksplozji kambryjskiej”. Naukowcy zasugerowali wszystko w celu wyjaśnienia nagłej eksplozji różnorodności: od zmian genetycznych po zmiany geochemiczne, po wybuch gwiazdy w Drodze Mlecznej⁴.

Paleontologia a eksplozja kambryjska

Sugerowano, że wzrost zawartości tlenu w atmosferze około 700 milionów lat temu spowodował ewolucję bardziej złożonych struktur ciała. Ale badania wykazały, że zawartość tlenu w skałach liczących rzekomo 2,1 miliarda lat była prawdopodobnie taka sama jak wtedy, gdy nastąpiła eksplozja kambryjska⁵. Nawet jeśli wzrost ilości tlenu nastąpił jakiś czas przed kambrem, hipoteza ta nie wyjaśnia, dlaczego miałoby nastąpić nagłe, a nie stopniowe pojawienie się organizmów.

Niektórzy sugerują, że eksplozja kambryjska została wywołana przez globalny wzrost poziomu morza, w wyniku czego doszło do zalania płaskich, płytkich obszarów kontynentów. Zalane obszary zapewniłyby w ten sposób rozległe siedliska organizmom wodnym, ale również uległyby erozji, uwalniając wiele minerałów, takich jak wapń i stront, do wody morskiej. Minerały te są toksyczne dla komórek i organizmy musiałyby rozwinąć zdolność do wydalania toksycznych minerałów. W rezultacie włączyłyby te minerały do swoich egzoszkieletów, umożliwiając przez to rozwój bardziej złożonych konstrukcji ciał oraz adaptacji odżywiania.

Problem tej hipotezy polega na tym, że z góry zakłada ona erozję powierzchni lądu kambryjskiego, uwolnienie minerałów do wody i wchłonięcie ich przez szkielety i że to wszystko spowodowało ewolucję. Nie ma żadnych znanych dowodów na tę kaskadę wydarzeń, dlatego nie można ich użyć do wyjaśnienia, dlaczego nagle pojawiła się fauna kambryjska.

Spekulacje i hipotezy

Inną spekulacją jest to, że tuż przed kambrem miało miejsce wyginięcie życia, co otworzyło nisze ekologiczne lub „przestrzenie adaptacyjne”, które wykorzystały nowe formy⁶. Główny problem tej hipotezy polega na tym, że nie ma dowodów na takie wymieranie prekambryjskie, z wyjątkiem wyginięcia fauny ediakarańskiej, która jednak nie jest w żaden sposób powiązana z fauną kambryjską. Ponadto należałoby wyjaśnić zarówno wymieranie prekambryjskie, jak i pochodzenie tych prekambryjskich organizmów.

Co na to paleontologia?

Niektórzy paleontolodzy sugerowali, że czynniki genetyczne były kluczowe w nagłym rozwoju fauny kambryjskiej⁷. Sugerują, że przed eksplozją kambryjską nastąpiła stopniowa ewolucja „zestawu” genów. Geny te kontrolowały procesy rozwojowe. Nastąpił bezprecedensowy okres zmian genetycznych, który spowodował powstanie wielu nowych form biologicznych (różnorodność) i zniknięcie wielu innych. Jedynie te konstrukcje ciał, które okazały się sukcesem, zdominowały ekosferę.

Problemy z tym modelem są różne. Po pierwsze, idea ta ma charakter czysto spekulacyjny, nie opiera się bowiem na rzeczywistych prekambryjskich okazach. Po drugie, scenariusz jest prawdopodobny, ale nadal nie wyjaśnia nagłości zapisu kopalnego w dolnym kambrze. I po trzecie, ostatnie stwierdzenie, że jedynie konstrukcje ciał, które odniosły większy sukces, zdominowały ekosferę – jest błędnym kołem w rozumowaniu.

Hipotezy te są jedynie próbką spośród wielu sugerowanych. Należy zauważyć, że proponują one szereg możliwych zdarzeń związanych z nagłym pochodzeniem fauny kambryjskiej – środowiskowych, genetycznych i geochemicznych – ale nie wyjaśniają, jak powstała fauna kambryjska. Istnieje zasadnicza różnica między twierdzeniem, co mogło się zdarzyć podczas rozwoju fauny kambryjskiej, a tym, jak ta fauna powstawała stopniowo od wspólnego przodka. Potrzebujemy mechanizmu nagłego pochodzenia, a nie opisu wyników.

Eksplozja kambryjska jest ogromnym problemem dla teorii ewolucji

Nie ma dowodów na to, w jaki sposób prekambryjskie jedno- lub wielokomórkowe organizmy o miękkich ciałach mogły ewoluować w wysoce złożone i zróżnicowane organizmy, zarówno te o ciałach twardych, jak i miękkich. Złożone zwierzęta kambryjskie nagle pojawiają się w zapisie kopalnym, a każdy narząd i struktura są kompletne i gotowe do działania. Niektóre z najbardziej złożonych struktur biologicznych są już obecne w organizmach kambryjskich, takie jak oko kałamarnicy, które jest bardzo podobne do ludzkiego oka.

Zarówno skamieliny kambryjskie, jak i prekambryjskie wskazują na nagłe pojawienie się:

1. dużej złożoności,
2. dużej różnorodności,
3. dużego rozkładu geograficznego.

Cechy te stanowią problem dla teorii ewolucji, ponieważ nie oczekuje się ich w modelu stopniowego pojawiania się i zmian w czasie. Zgodnie z darwinowskim modelem ewolucji pierwsze organizmy powinny być bardzo proste (niska złożoność) i wykazywać niewielkie zróżnicowanie (powinna istnieć jedynie garstka form).

Formy początkowe powinny być bardzo podobne (mało różnic) i stopniowo różnicować się. Zamiast tego widzimy duże zróżnicowanie na samym początku zapisu skamielin zwierząt. Wszystkie te cechy są zaskakująco sprzeczne z darwinowskimi założeniami i przewidywaniami dotyczącymi ewolucji.

Czy istnieje alternatywa dla modeli ewolucyjnych?

Czy możemy przedstawić uzasadnioną hipotezę w biblijnym modelu młodego wieku ziemi – biblijnym modelu potopu? Odpowiedź brzmi tak. Model potopu stanowi rozsądne wyjaśnienie eksplozji kambryjskiej.

• Po pierwsze wyjaśnia, dlaczego przodkowie kambru nie skamieniali. Nie skamienieli, bo tak naprawdę nie istnieli.
• Po drugie, wskazuje miejsce pochówku i skamienienia organizmów kambryjskich. Prawdopodobnie skamieliny kambryjskie były gatunkami żyjącymi na przedpotopowym dnie oceanu.

Być może żyły one na niższych obszarach topograficznych i były pierwszymi pochowanymi przez osady przenoszone do oceanów. Być może zostały pogrzebane na początku potopu, gdy „wytrysnęły źródła wielkiej otchłani i otworzyły się upusty nieba” (Księga Rodzaju 7,11).

Eksplozja kambryjska – co dalej?

Otwarcie tych źródeł musiało być katastrofalnym wydarzeniem, które mogło wywołać podwodne trzęsienia ziemi, duże fale, prądy oraz usunięcie i transport dużych mas osadów, które prawdopodobnie osadziły się na wyjątkowo dużych powierzchniach dna morskiego, zakopując w ten sposób gatunki zamieszkujące dno – faunę kambryjską. Faunę prekambryjską stanowiłyby zwierzęta i organizmy jednokomórkowe, które zostały pochowane i skamieniały podczas wydarzeń sedymentacyjnych, które miały miejsce po upadku i przed potopem.

Przypisy

1. Darwin, C. 1872. The Origin of Species, 6^thedition, p. 289.
2. Smith, M. P., & Harper, D. A. T. 2013. Causes of the Cambrian Explosion. Science, 341(6152), 1355-1356. doi: 10.1126/science.1239450. Podkreślenia dodane.
3. Nawet przy założeniu ewolucyjnej skali czasu milionów lat na pojawienie się wszystkich form zwierząt i roślin, odstęp 25 milionów lat, który oddziela wyginięcie fauny prekambryjskiej od nagłego pojawienia się fauny kambryjskiej, jest zbyt krótki, aby uwzględnić nowość złożoności tego ostatniego.
4. Podsumowanie, patrz: Levinton, J. S. (2008). The Cambrian Explosion: How do we use the evidence? Bioscience, 58(9), 856-864.
5. Oxygen not the cause of the Cambrian explosion. Astrobiology Magazine, October 22, 2013. https://www.astrobio.net/origin-and-evolution-of-life/oxygen-not-the-cause-of-the-cambrian-explosion/
6. Marshall, C. R. (2006). Explaining the Cambrian „Explosion” of animals. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 34(1), 355-384. doi: doi:10.1146/annurev.earth.33.031504.103001
7. Zobacz: Levinton, 2008.
8. Darwin, C. 1859. The Origin of Species, 1^stedition, p. 484.