Michał Ostrowski
Kambryjska eksplozja życia:
Biologiczny Big Bang
(cz. 3)
B. Szerokie spektrum nowych planów budowy ciała pojawiających się w kambrze
Po drugie, w czasie eksplozji kambryjskiej pojawia się szerokie morfologiczne spektrum planów budowy ciała poszczególnych typów zwierząt. Kambryjskie skały zawierają co najmniej połowę wszystkich podstawowych planów budowy ciała w królestwie zwierząt. W kambrze pojawiają się reprezentanci 19 z 40 wszystkich znanych typów zwierząt. Trzy typy pojawiają się wcześniej, w prekambrze. Sześć typów pojawia się w zapisie kopalnym po epoce kambryjskiej, a dwanaście nie jest reprezentowanych w zapisie paleontologicznym. Tym niemniej wielu paleontologów uważa, że tych osiemnaście typów (niewystępujących w zapisie kopalnym i pojawiających się po kambrze) także powstało podczas kambryjskiej eksplozji. Co więcej, niektóre paleontologiczne autorytety uważają nawet, że wszystkie istniejące w królestwie zwierząt typy mogły powstać w kambrze. Jak to wyrazili James Valentine, David Jablonski i Douglas Erwin: „Wszystkie żyjące typy mogły powstać pod koniec [kambryjskiej] eksplozji”. [1]
Szczególnie uderzającą cechą eksplozji kambryjskiej jest pojawienie się wszystkich typów (i podtypów) bezkręgowców z mineralnym szkieletem zewnętrznym, włączając w to zaawansowane tkankowce, takie jak: mięczaki (Mollusca), szkarłupnie (Echinodermata) i stawonogi (Arthropoda). Żyjace wówczas trylobity (wymarły podtyp stawonogów) były kompleksowymi organizmami. Niektóre gatunki trylobitów posiadały oczy, które posiadały dosyć szczególną konstrukcję. Górna połowa soczewki zbudowana była z kalcytu, odmiany węglanu wapnia, którego kryształy ułożone były w specjalny sposób. W rezultacie promienie światła przechodzące przez taką soczewkę były automatycznie ogniskowane z prawie każdej odległości. Dolna część tych soczewek była natomiast zbudowana z chityny. Miała ona własności optyczne zharmonizowane z własnościami kalcytu. W rezultacie utworzone soczewki trylobitów były wolne od tego, co optycy nazywają „aberracją sferyczną”, występującą we wszystkich soczewkach zbudowanych z pojedynczego materiału.
Fauna odkrywana w dolnokambryjskim stanowisku Chengjiang w południowych Chinach ukazuje z kolei wymarłe zagadkowe morskie drapieżniki o egzotycznych nazwach, jak np. Anomalocaris (wielkość do ponad półtora metra), co świadczy o istniejącym w kambrze złożonym łańcuchu pokarmowym i specjalizacjach w obrębie tej fauny. Bezszkieletowe organizmy, u których nie występuje nawet keratynowy szkielet zewnętrzny, znacznie słabiej – co zrozumiałe – utrwaliły się w zapisie kopalnym, ale i one są reprezentowane przez przedstawicieli takich typów, jak: parzydełkowce (Cnidaria), żebropławy (Ctenophora), pierścienice (Annelida), pratchawce (Onycophora), kryzelnice (Phoronida) i niezmogowce (Priapulida).
Łupki z Burgess zawierające skamieniałości ze środkowego kambru (około 515 mln lat) potwierdzają, że bezszkieletowe organizmy były już wtedy geograficznie bardzo rozpowszechnione. Także w pobliżu Chengjiang skamieniała fauna bezszkieletowych organizmów zachowała się nieraz w doskonałym stanie. Badacze mogą podziwiać skamieniałe ślady miękkich tkanek i organów, jak oczy, jelita, żołądki, gruczoły trawienne, nabłonek, narządy zmysłów, a nawet sfosylizowane zarodki gąbek (Porifera). [2]
Fauna Chengjiang zawiera także przedstawicieli typu strunowców (Chordata). Jako strunowce interpretuje się znaleziska takich zwierząt, jak: Yunnanozoon lividum, lancetnikopodobne stworzenie z wyraźnie wykształconą struną grzbietową, Cathaymyrus z dolnokambryjskiej formacji Qiongzhusi i Pikaia znalezione w środkowokambryjskich łupkach z Burgess. [3]
Co jednak istotniejsze, w społeczności paleobiologów wielkie zaskoczenie (o ile nie szok) wywołał szereg niedawnych odkryć wczesnych strunowców w Chinach. Przykładowo kręgowcopodobne stworzenie nazwane Haikouella lancelota z dolnokambryjskich łupek z Maotianshan wykazywało wyraźne anatomiczne podobieństwa do Yunnanozoon lividum oraz dodatkowo szereg innych cech, np. serce, prawdopodobnie brzuszną i grzbietową aortę, tętnice skrzelowe doprowadzające, szpary skrzelowe, wyraźnie zaznaczony ogon, relatywnie duży mózg i pień nerwowy oraz głowę z prawdopodobnie bocznie rozmieszczonymi oczami. [4]
Jeszcze większe zaskoczenie przyniosły badania D.G. Shu i Simona Conwaya Morrisa, którzy znaleźli skamieniałości dwóch niewielkich bezżuchwowców, które nazwali Myllokunmingia fengjiaoa i Haikouichthys ercaicunensis. Sugeruje to znacznie wcześniejsze pojawienie się kręgowców, niż to dotychczas zakładano. Odkryte gatunki należały do bezżuchwowców (Agnatha) i w opinii naukowców były podobne do współczesnych minogów. [5] Wreszcie pojawiły się doniesienia o kambryjskich skamielinach osłonic (Tunicata). [6] Gatunek ten, ochrzczony jako Cheungkongella ancestralis, również został znaleziony w dolnokambryjskich łupkach z formacji Qiongzhusi w pobliżu Chengjiang.
Odkrycia te oznaczają, że w eksplozji kambryjskiej reprezentowany jest nie tylko typ (phylum) strunowców, ale i każdy podtyp (subphylum) w obrębie strunowców: bezczaszkowce (Acrania), osłonice (Tunicata) i kręgowce (Vertebrata). Także inne typy, jak stawonogi i mięczaki zawierają morfologicznie zróżnicowane podtypy, które również pojawiają się podczas kambru, a które niektórzy paleontologowie interpretują jako osobne plany budowy ciała. [7]
Oznacza to wszystko, że – w zależności od tego, czy oceniamy poziom typów czy podtypów – w warstwach kambryjskich pojawia się nagle i w pełni uformowane od 47,5 do 85,7 procenta wszystkich planów budowy ciała zwierząt, jakie kiedykolwiek istniały i istnieją na Ziemi.
(c.d.n.)
[1] J.W. Valentine et al., „Fossils, Molecules, and Embryos: New Perspectives on the Cambrian Explosion”, Development 1999, vol. 126, s. 851-859.
[2] P. Chien, J.Y. Chen, C.W. Li, and F. Leung, „SEM Observation of Precambrian Sponge Embryos from Southern China, Revealing Ultrastructures Including Yolk Granules, Secretion Granules, Cytoskeleton, and Nuclei” (artykuł zaprezentowany na North American Paleontological Convention, University of California, Berkeley, 26 June – 1 July 2001).
[3] J.Y. Chen, J. Dzik, G.D. Edgecombe, L. Ramsköld, and G.Q. Zhou, „A Possible Early Cambrian Chordate”, Nature 1995, vol. 377, s. 720-722; J.Y. Chen and C.W. Li, „Early Cambrian Chordate from Chengjiang, China”, Bulletin of the National Museum of Science, 1997, s. 257-73; J. Dzik, „Yunnanozoon and the Ancestry of Chordates”, Acta Palaeontologica Polonica 1995, vol. 40, No. 4, s. 341-360; D.G. Shu, S. Conway Morris, and X.L. Zhang, „A Pikaia-like Chordate from the Lower Cambrian of China”, Nature 1996, vol. 384, s. 157-158; S. Conway Morris, The Crucible of Creation: The Burgess Shale the Rise of Animals, Oxford University Press, New York, 1998. Niektórzy paleobiolodzy kwestionują jednak tezę, że Cathaymyrus należał do odrębnego taksonu. Według nich może to być grzbietowo-brzusznie sprasowany Yunnanozoon, patrz: J.Y. Chen and C.W. Li „Early Cambrian…”, s. 257-272. Istnieją także wątpliwości co do statusu Yunnanozoon, patrz: D. Shu, X. Zhang, and L. Chen, „Reinterpretation of Yunnanozoon as the Earliest Known Hemichordate”, Nature 1996, vol. 380, s. 428-430.
[4] J.Y. Chen, D.Y. Huang, and C.W. Li, „An Early Cambrian Craniate-like Chordate”, Nature 1999, vol. 402, s. 518-522.
[5] D.G. Shu, H.L. Lou, S. Conway Morris, X.L. Zhang, S.X. Hu, L. Chen, J. Han, M. Zhu, Y. Li, and L.Z. Chen, „Lower Cambrian Vertebrates from South China”, Nature 1999, vol. 402, s. 42-46.
[6] D.G. Shu, L. Chen, J. Han, and X.L. Zhang, „An Early Cambrian Tunicate from China”, Nature 2001, vol. 411, s. 472-473.
[7] Pojawiające się w kambrze podtypy (subphyla) warte są uwagi z dwóch powodów. Po pierwsze, reprezentują one główny podział typów (phyla) oraz wyrażają znaczną morfologiczną izolację jedne od drugich. Po wtóre, niewiele jest typów zawierających podtypy. W królestwie zwierząt tylko sześć typów zawiera podtypy: stawonogi (Arthropoda), ramienionogi (Brachiopoda), strunowce (Chordata), szkarłupnie (Echinodermata), mięczaki (Mollusca) i gąbki (Porifera).
Komentarze
Pokaż komentarze (2)