Kambrická explózia podľa Darwina

Záhada kambrickej explózie, t. j. pomerne náhleho objavenia sa hlavných skupín metazoí, patrí popri otázke vzniku života na našej planéte k tým najdôležitejším evolučným kvestiám a výzvam súčasnej evolučnej biológie.

S touto hádankou si nevedel rady ani sám Darwin. Predpokladal však, že aj keď je proces náhleho objavenie sa viacerých pokročilých skupín živočíchov prakticky v jednom okamihu (v súčasnosti vieme, že tento okamih bol predsa len o niečo dlhší) veľmi zložité vysvetliť modelom prírodného výberu, aj tak evolúcia v kambriu prebiehala gradualisticky s využitím prírodného výberu ako hlavného mechanizmu.

Podľa najnovšej štúdie by za takýmto masívnym prílivom diverzity približne pred 530 miliónmi rokov mohla stáť zvýšená evolučná rýchlosť. Autori štúdie sa preto rozhodli posvietiť si na rýchlosť genetickej a morfologickej evolúcie organizmov v období kambrickej explózie a v súčasnosti (veľkým problémom pri takýchto štúdiách je predovšetkým neúplnosť fosílneho záznamu, na čom si „vylámal zuby“ nejeden vedec), kvantifikovať genetické a anatomické rozdiely medzi nimi a zistiť, za aký čas sa tieto zmeny naakumulovali. Za molekulárnou evolúciou pritom stoja menšie či väčšie zmeny na úrovni genetického kódu (mutácie), ktorých rozsah alebo nahromadenie môže ovplyvniť aj fenotypové črty súvisiace s evolúciou morfologických znakov. Autorský tím sa zameral na kmeň článkonožcov (hmyz, kôrovce, pavúkovce a podobné skupiny), ktorý patril k najdiverzifikovanejším skupinám živočíchov v období kambria, ale aj súčasnosti, navyše, vznik tohto taxónu sa datuje práve do obdobia kambria. V kambriu sa objavilo mnoho známych morfologických štruktúr spojených s touto skupinou, napríklad v podobe tvrdého exoskeletu, končatín s kĺbovými spojeniami či zložených očí, ktoré majú všetky skupiny článkonožcov.

Podrobná analýza dostupných údajov dokonca odhalila aj výskyt prvých antén známych z fosílneho záznamu (vyskytujú sa pri hmyze, mnohonožkách a homároch) i najranejších hryzadiel (podrobnejšie informácie k jednotlivým štruktúram sa nachádzajú v prílohe článku: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.07.055). Porovnaním údajov z kambria a súčasnosti autori dospeli k záveru, že rýchlosť fenotypovej evolúcie ediakarského hmyzu sa oproti súčasnej zvýšila približne 4-krát, rýchlosť molekulárnej evolúcie dokonca 5,5-krát. Z modelovania vyplynulo, že aj takéto relatívne mierne zrýchlenie evolúcie v období kambrickej explózie dostatočne vysvetľuje zdanlivo náhle objavenie sa mnohých pokročilých skupín organizmov takmer v rovnakom okamihu. Výsledky sú navyše konzistentné s evolúciou založenou na prírodnom výbere a s údajmi týkajúcimi sa žijúcich organizmov. Zdá sa, že „Darwinova dilema“ je konečne vyriešená a v období kambrickej explózie prebiehala evolúcia normálnymi vývojovými procesmi. (Michael S. Y. Lee et al.: Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2013.07.055)