Опровергнутые гипотезы кембрийского взрыва - Discredited hypotheses for the Cambrian explosion

По мере того, как понимание событий кембрия становится более ясным, данные накапливаются, чтобы сделать некоторые постулируемые причины для Кембрийский взрыв выглядят невероятно. Некоторые примеры - эволюция травоядных, огромные изменения в плита тектоническая скорости или орбитального движения, или различных действующих механизмов эволюции.

Развивающие объяснения

Регуляторные гены

Hox-гены регулируют работу других генов, включая или выключая их в различных частях тела, например «сделай здесь глаз» или «сделай там ногу». Очень похожие гены Hox обнаружены у всех животных из Книдария (например, медузы) людям, хотя у млекопитающих есть четыре набора Hox-генов, а у Cnidaria - только один.[1] Hox-гены у разных групп животных настолько похожи, что, например, можно пересадить человеку «глаз». Pax6 ген в плодовая муха эмбрион и это по-прежнему вызывает формирование глаза - но это глаз плодовой мухи, потому что гены, которые активирует трансплантированный Hox-ген, являются генами плодовых мух.[2]

Тот факт, что все животные имеют такие похожие Hox-гены, убедительно свидетельствует о том, что последний общий предок всех билатерий имел похожие Hox-гены. Это привело к предположению, что эволюция Hox-генов, возможно, проложила путь для развития сложных форм тела.

Вот где может быть полезно молекулярное датирование. Грубую оценку возраста клонов и генов можно получить, если предположить, что мутации накапливаются в геноме с постоянной скоростью. Хотя даты, полученные с помощью этого метода, часто неточны и варьируются от метода к методу, метод может дать указание на «относительный» возраст появления.

Молекулярные часы обнаруживают излучение трех основных клад билатерий - лофотрохозоянов, дейтеростомов и экдизозоев - в раннем кембрии. В том же исследовании было обнаружено, что гены Hox диверсифицировались раньше, чем эти группы, а это означает, что они не могли быть новшеством, вызвавшим взрыв.[3]

Укрепление развития

Некоторые ученые предполагают, что по мере того, как организмы становятся более сложными, изменения в их основных механизмах развития, скорее всего, будут невыгодными. Таким образом, основная конструкция тела «застревает в колее», потому что любая мутация, которая затрагивает такие центральные механизмы, вероятно, будет препятствовать развитию организма; мутации могут быть полезными только там, где они затрагивают менее фундаментальные части организма.[4] По аналогии трудно внести изменения в фундамент здания, не вызывая его обрушения, тогда как изменения можно легко внести в верхние этажи. Чем выше вырастает здание, тем больше вероятность, что модификация фундамента приведет к его разрушению.

Однако по мере того, как понимание путей развития организмов улучшалось, даже первоначальный сторонник этой идеи понял, что это вряд ли будет основным фактором,[5] и были найдены примеры крупных посткембрийских изменений на фундаментальном уровне.[6]

Экологические объяснения

Внешний вид травоядных организмов

Аврамик (1973) предположили, что появление около 700 миллионов лет назад протисты (одноклеточные эукариоты ), что «обрезанные» микробные маты значительно расширились пищевые цепи, и, таким образом, позволило быструю диверсификацию, которая привела к кембрийскому взрыву,[7] но сейчас считается, что «земледелие» возникло раньше, чем 1 миллиард лет назад, так как строматолиты начали сокращаться примерно 1,25 миллиарда лет назад.[8][9]

Экологические объяснения

Выброс метана

Другие предположили, что каждое краткосрочное уменьшение 13C /12Соотношение С в раннем кембрии представляет собой метановую «отрыжку», которая, повышая глобальные температуры, вызвала увеличение разнообразия.[10] Но и эта гипотеза не может объяснить увеличение несоответствие.[6]

Рекомендации

  1. ^ Erwin, D.H .; Дэвидсон, Э. (1 июля 2002 г.). «Последний общий предок двуногих». Разработка (Абстрактные). Компания Биологов Лимитед. 129 (13): 3021–3032. PMID  12070079.
  2. ^ «Понимание сложности». Калифорнийский университет в Беркли.
  3. ^ де Роса; Grenier, JK; Андреева, Т; Повар, CE; Adoutte, A; Акам, М; Кэрролл, SB; Балавойн, G (1999). «Hox-гены у брахиопод и приапулид и эволюция протостомов». Природа. 399 (6738): 772–6. Bibcode:1999Натура.399..772D. Дои:10.1038/21631. PMID  10391241.
  4. ^ Валентин, Дж. (1986). «Летопись окаменелостей происхождения Бауплене и ее значение». In Raup, D.M .; Яблонски, Д. (ред.). Закономерности и процессы в истории жизни. С. 209–231.
  5. ^ Валентин, Дж. (Апрель 1995 г.). "Почему нет нового типа после кембрия? Пересмотр геномных и экологических гипотез". ПАЛАИ (Абстрактные). Общество осадочной геологии SEPM. 10 (2): 190–194. Bibcode:1995Палай..10..190В. Дои:10.2307/3515182. JSTOR  3515182.
  6. ^ а б Маршалл, К.Р. (2006). «Объяснение кембрийского« взрыва »животных». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах (Абстрактные). 34 (1): 355–384. Bibcode:2006AREPS..34..355M. Дои:10.1146 / annurev.earth.33.031504.103001. S2CID  85623607.
  7. ^ Стэнли, С. (Май 1973 г.). "Экологическая теория внезапного происхождения многоклеточной жизни в позднем докембрии". Proc Natl Acad Sci USA. 70 (5): 1486–1489. Bibcode:1973ПНАС ... 70.1486С. Дои:10.1073 / пнас.70.5.1486. ЧВК  433525. PMID  16592084.
  8. ^ Макнамара, К.Дж. (20 декабря 1996 г.). «Датирование происхождения животных». Наука. 274 (5295): 1993–1997. Bibcode:1996Научный ... 274.1993М. Дои:10.1126 / science.274.5295.1993f.
  9. ^ Аврамик, С. (19 ноября 1971 г.). «Разнообразие докембрийских столбчатых строматолитов: отражение внешнего вида многоклеточных». Наука (Абстрактные). 174 (4011): 825–827. Bibcode:1971 г., Наука ... 174..825А. Дои:10.1126 / science.174.4011.825. PMID  17759393. Получено 2007-12-01.
  10. ^ Киршвинк, J.L .; Рауб, Т.Д. (январь 2003 г.). «Метановый запал для кембрийского взрыва: углеродные циклы и истинное полярное блуждание» (PDF). Comptes Rendus Geoscience. 335 (1): 65–78. Bibcode:2003CRGeo.335 ... 65K. Дои:10.1016 / S1631-0713 (03) 00011-7.