약 5 억 5 천만 년 전, 삶은 진화론 적 버스트에서 빠르게 다양하게 다루어졌으며, 거의 모든 현대 동물 그룹의 출현을 목격 한 생물학적“빅뱅”입니다. 과학자들은 오랫동안 캄브리아기 폭발의 원인을 결정하고 왜 10 억년 전 어느 시점에서나 동물의 삶이이 단계를 밟지 않은 이유를 설명하고자했습니다.
.가장 인기있는 내러티브는 산소를 전면과 중앙에 두었습니다. 지질 학적 기록은 산소 수준의 상승과 초기 동물 진화 사이에서 종종 미묘하고 복잡한 링크를 보여줍니다. Quanta 이번 달 초에보고 된 많은 연구자들은 이것이 낮은 산소 이용 가능성이 저조한 복잡성을 유지하고 있다고 주장합니다. 운동, 포식 및 복잡한 형태로 새로운 신체 계획의 발달과 같은 에너지가 결정된 과정에 더 많은 양의 산소가 필요하다는 것을 암시합니다.
.케임브리지 대학교의 고생물학자인 니콜라스 버터 필드 (Nicholas Butterfield)는“매우 매력적이고 직관적 인 설명입니다. "그리고 그것은 틀렸다."
버터 필드 (Butterfield) -“광야의 고독한 목소리”는 자신을 부릅니다. 그는 본질적으로 아이디어를 머리에 돌렸다. 그의 이론에 따르면, 환경 조건의 변화는 원인이 아니라 동물의 주변 환경을 이동하고 교란시키는 동물의 원인이 아니 었습니다. "우리는 동물이 탄소주기와 모든 것이 어떻게 진행되는지에 강력하고 강력한 영향을 미친다는 것을 인식해야합니다."
geobiology 의 1 월호에 발표 된 논문에서 , 버터 필드는 꼰 유체 역학과 생태학을 통해 다른 방식 대신 산소화를 유도하는 동물에 대한 그의 사례를 제시합니다. 첫째, 그는 16 억 년 전에 단세포 진핵 생물에 전력을 공급하기에 충분한 산소가 있다면 (실제로 그 경우) 동물의 전체 구색을 달리기에 충분했을 것입니다. 그는 초기 다세포 유기체가 일제히 움직이는 편모 세포로 구성되어 부속물을 집합하여 용해 된 산소를 쉽게 얻을 수 있도록 전류를 생성 할 것이라고 믿는다. Butterfield는“단일 세포 진핵 생물을 실행하기에 충분한 산소가 있다면 물고기를 달리기에 충분한 산소가 있다고 생각합니다. "동물의 진화의 10 억 지연을 설명하기 위해 산소 제한을 호출 할 수 없습니다."
대신, 그의 가설은 일일 수직 마이그레이션에 중점을 둡니다. 매일의 과정은 햇볕에 쬐인 유기체가 동물원 플랑크톤과 스폰지에서 물고기와 오징어로의 크기와 복잡성이 다양하고 얕은 물과 깊은 물 사이를 이동하여 음식을 찾고 육식 동물을 피합니다. 동물은 위를 공급하고 아래로 대사함으로써, 동물은 바다를 정찰하고 환기시켜 표면에서 산소 농도를 높이고 무산소 영역을 더 깊이로 몰아 넣습니다. 이러한 산소의 재분배는 또한 물 기둥의 투명성을 향상시켜 빛이 더 멀리 침투하고 사냥 할 때 더 깊고 깊은 수준에서 시력에 대한 포식자의 의존을 확대 할 수있게 해줄 것입니다. 그 후 더 크고 깊은 다이빙 시각 포식자의 진화는 "산소 최소 구역"을 더 낮은 깊이로 밀어서 피드백 루프를 생성했을 것입니다.
결국,이 계단식은 동물의 불행한 해양 구조에 대한 실수 재검토 사이의 상호 작용과 이러한 변화에 대한 적응 적 반응이 팁에 도달했습니다. Butterfield의 말에 따르면“시스템은 비판적 이어졌습니다.”
Butterfield에 따르면 바다에서 동물의 지연된 외관은 산소 부족으로 인해 발생하는 것이 아니라 맹인 다윈의 진화가 그 팁 포인트에 도달하기 위해 시간이 필요했기 때문입니다. "동물을 건설하기위한 유전자 조절 네트워크는 진화가 생산 한 가장 복잡한 알고리즘"이라고 그는 말했다. "그리고 그것은 한 번만 일어난 일은 한 번만 일어났습니다. [지상 식물에서 한 번만 일어난 것처럼] 그는 분화 된 조직, 기관 및 장기 시스템을 유래 한 유기체의 유일한 다른 계보라고 지적합니다. “그리고 그것은 더 오래 걸렸습니다. 그것은 동물의 진화를 1 억년 더 따랐습니다.”
모든 사람이 확신하는 것은 아닙니다. 리버 사이드 캘리포니아 대학교의 지질 학자 인 티모시 리옹 (Timothy Lyons)은 진화론적인 캐스케이드 버터 필드의 방아쇠가 묘사 한 바와 같이 여러 독립적 인 증거 라인이 환경의 산소를 가리킨다고 생각합니다. 예를 들어, 대부분의 주요 멸종 사건은 낮은 산소와 관련이 있었으며 산소 수준은 캄브리아기 (및 이후 시대)로 이어지는 시간 동안 변동했다고 말했다. 산소가 낮은 기간은 특정 유기체가 산소를보다 효율적으로 활용할 수 있도록 혁신을 위해“종자를 심었습니다”. 산소가 나중에 반등했을 때, 자연 선택은 그러한 적응을 선호했을 것입니다.
또한 Lyons Lab의 대학원생 인 Lyons와 Charles Diamond는 Butterfield의 이야기에 대응하기위한 핵심 증거를 찾습니다. 그들은 버터 필드가 인용 한 빠른 동물 다각화 사건과 정확히 같은 시간에 동물에 기인하지 않은 다른 조건을 확인했다. 예를 들어, 나무와 다른 혈관 식물이 대륙에서 일어 났을 때, 예를 들어, 데본기 시대 (약 4 억 4,900 만 년 전에 시작된“물고기의 나이”)와 같이 거대한 다양한 물고기가 나타났습니다. 리옹과 다이아몬드는 대기와 바다에서 산소의 양을 크게 증가 시켰다고 말했다. 두 사건의 타이밍은 버터 필드의 주장에 의심의 여지가있다. "그렇지 않으면 너무 우연의 일치 였을 것입니다."
버터 필드는 동의하지 않습니다. “그렇습니다. 혈관 지대 식물의 상승은 산소 가용성에 영향을 줄 수 있습니다. 이것이 표준 교과서보기입니다.”라고 그는 이메일로 썼습니다. "그러나 그것은 대기 산소가 이전에 너무 낮았다는 것과 같은 많은 구축되지 않은 가정을 기반으로합니다." "나는 이들 중 어느 것도 물을 가지고 있지 않다고 주장하고있다."
그러한 의견 불일치에도 불구하고, 리옹과 다이아몬드는 버터 필드의 아이디어를 발견했다. 그러한 큰 복잡성의 진화는 본질적인 생물학적 발달의 결과, 버터 필드가“진화 적 무작위 산책”이라고 불렀다는 것을 발견했다. Lyons는“출현은“산소 나 이산화탄소에 대한 반응이 아니었을 것”이라고 말했다. 그러나 그와 다이아몬드는 설명이 동물에게 상당히 적용될 수 있다고 생각하지 않습니다.
현재 Butterfield는 현대 멸종이 수직 마이그레이션에 어떤 영향을 미치는지 살펴보면서 그의 이론에 대한 추가 지원을 원합니다. 그는 가장 크고 가장 깊은 다이빙 포식자가 지워짐에 따라 산소 최소 구역은 상승하고 추가 멸종 위기를 가져야한다고 그는 말했다. 그것은 세계 기후 변화가 해양 생태계에 혼란을 겪으면서 현대 바다에서 탐험 할 수있는 것입니다.
캄브리아기에서 수백만 년 전에 일어난 일에 관해서는-“이 시점에서 산소와 동물 사이의 관계는 분명하다”고 Lyons는 말했다.
