동물의 삶이 생긴 후 10 억 년 이상 동안 단순성이 정체되었습니다. 스폰지는 복잡성의 높이를 나타냅니다. 그런 다음 약 5 억 5 천 5 백만 년 전에 삶의 변화가 갑자기 가속화되었습니다. 캄브리아기 폭발로 알려진이 기간은 오늘날 거의 모든 주요 동물 그룹의 모습을 대략적으로 괄호로 묶었습니다.
수천만 년 안에 지질 학적 깜박임으로 살아있는 세계는 현재 충만 함과 유사하게 확장되었습니다. 최근의 연구는 동물 생물 다양성의 중요하고 갑작스런 확장이 캄브리아기 폭발 전후에 일어났다는 것을 시사하지만, 진화 역사에서 특별하고 당황스러운 에피소드라는 것은 의심의 여지가 없습니다.
.왜 그런 서둘러 동물의 삶이 더 복잡해 졌는지 고생물학 자와 진화론가들에게는 불타는 질문으로 남아 있습니다. 유전자의 올바른 조합을 진화시키는 문제일까요? 또는 환경 적 요인이 삶의 가능한 형태를 제한하여 충분한 산소 나 다른 필수품이 더 복잡해질 수있을 때까지 기다리도록 강요 했습니까?
이번 주 초에 Nature Geoscience 에 출판 된 논문 산소와 동물 다양성이 긍정적으로 연결되어 있지만 비틀기가 있다는 아이디어에 대한 자세한 지원을 제공합니다.
산소 수치가 점차 증가하는 대신 캄브리아기는 산소 붐과 흉상의 급속한 기간을 거쳤다 고 논문은 주장했다. 이 연구 뒤에있는 화학자, 고생물학 자 및 생지 화학적 모델러의 국제 팀은 캄브리아기 폭발 동안 다각화와 멸종의 파열로 산소의 이러한 급속한 변동을 묶었 다.
동물 다양성에서의 이러한 도약이 일반적으로 산소의 이용 가능성이 높 거나이 기간 동안 가스의 빠른 붐 앤 버스트주기에서 비롯된지 여부는 불분명합니다. 그러나 이러한 결과는 산소 증가와 동물 복잡성의 상승 사이의 연관성이 우연의 일치가 아니라는 것을 시사합니다.
이 연구에 참여하지 않은 에든버러 대학교의 고생물학자인 레이첼 우드 (Rachel Wood)는“이것은 중요한 기여입니다. 그녀는“이 기간 동안 산소 수준 상승을 문서화하려는 종이의 코티지 산업이 거의 있지만, 해당 데이터를 고해상도 고생물학 데이터와 통합하는 것은 어려웠다”고 말했다. "이 연구자들은 그렇게하기 위해 최선을 다했으며 결과는 정말 흥미 롭습니다."
.산소가 더 복잡하고 역동적 인 삶의 진화를위한 전제 조건이라는 생각은 수십 년 동안 주변에있었습니다. 산소에 기초한 호기성 호흡은 혐기성 호흡기보다 약 18 배의 대사 에너지를 제공합니다. 사냥 (및 회피 사냥꾼)을 기반으로하는 더 복잡한 신체와 삶의 방식은이 대사 부스트가 필요합니다. 적절한 연료 없이는 복잡한 삶이 나올 수 없다는 생각이 듭니다.
캄브리아기 바다에 있던 산소의 농도를 직접 측정 할 수 없기 때문에 구체적인 증거를 확립하는 것은 가설과 마찬가지로 직관적입니다. 용해 된 가스는 화석화되지 않습니다. 대신, 연구자들은 퇴적물 프록시를 보면서 과거를 조사하려고 노력했다 :고대 산소 수준을 추론하기 위해 측정하고 모델에 넣을 수있는 특성을 가진 지질 지층의 철, 탄소 또는 황 화합물이있다.
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초기 바다에는 산소가 없었으며, 리즈 대학교의 고생물학자인 Tianchen He 이자이 연구의 주요 저자는 설명했다. 바다의 광합성 미생물은 초기 지구를 산소에 도입했습니다.“그러나 광합성은 현재 산소의 주요 조절자가 아니 었습니다. 대신, 탄소 및 황 사이클과 같은 바다의 천연 주기적 과정은 표면에 얼마나 많은 산소가 만들어 졌는지를 결정했습니다. 예를 들어, 탄소는 탄소주기를 통해 대기 (이산화탄소)와 바다 (탄산 또는 탄산염으로) 사이에서 지속적으로 교환되어 산소 수준에 영향을 미치는 해양 화학을 변화시킨다.
.Wood에 따르면 연구원들은 고대 해양 화학 및 산소 수준을 모델링하기 위해 지질 기록을 통해 유기 탄소와 황의 조성의 변화를 측정했지만, 화석 기록과 고해상도를 비교할 수없는 지역에서는 결코 결코 없었습니다. 그와 그의 동료들의 새로운 연구가 될 때까지는 절대 없습니다.
Yenisey와 Lena Rivers 사이의 시베리아 플랫폼이라고 불리는 러시아의 위치는 캄브리아기의 가장 풍부한 화석 침대 중 하나와 함께 광범위하고 연속적인 탄소와 유황 기록이 포함되어 있기 때문에 그들에게 좋은 기회를 제공했습니다. 고대 얕은 해저는“전 세계 캄브리아기 생물 다양성의 절반 이상을 나타냅니다. "독특한 곳이지만 매우 먼 곳입니다." 이 샘플은 2008 년 러시아와 중국 연구원으로 수집되었으며 보트와 헬리콥터로 현장에 도착했습니다.
지질 학적 슬라이스 지질 학적 슬라이스에 의한 연구원들은 모델링 된 산소 수준과 화석의 다양성을 비교하여 휘발성 이력을 나타 냈습니다. 약 1 천만 년, 5 억 2,54 만에서 5 억 1,400 만 년 전,이 얕은 시베리아 해가 5 개의 별개의 산소 스파이크를 겪었습니다.
"이러한 변동은 상당히 극단적입니다."각 스파이크와 딥은 산소 수준의 약 50 % 증가 또는 감소를 구성했다고 설명했습니다. "이전 연구에 따르면 캄브리아기의 산소 수준은 오늘날 대기 수준의 약 40 %라고합니다." "50 %의 스윙은 꽤 엄청납니다."
산소화의 각 펄스는 생물 다양성의 국소 최고치에 해당하는 반면, 산소 수준의 DIP는 더 높은 멸종 속도와 관련이있다. 예를 들어, 521 ~ 5 억 2 천 5 백만 년 전의 맥박은 삼엽충 및 쌍둥이 절지 동물을 포함하여 수많은 껍질을 벗긴 동물의 출현과 관련이있었습니다. 2 백만 년 후, 다음 펄스는 큰 약탈 절지 동물의 증가와 약탈 적 행동의 증거와 일치했습니다.
“캄브리아기 폭발은 단일 행사가 아니 었습니다. 그것은 첨탑에서 일어 났고, 상승과 폭포로 일어났다”고 말했다. “우리의 연구에서 산소 수준의 상승과 하락은 [진화 적] 방사선의 이러한 분출과 관련이있었습니다.”
.Wood의 경우“데이터는 긍정적 인 상관 관계를 분명히 보여줍니다.” 그녀는“더 흥미로운 질문은 왜 :왜?”라고 덧붙였습니다. 한 가지 설명은 이러한 산소화 펄스가 얕은 바다의 거주 가능한 양을 빠르게 확장했다는 것입니다. 더 많은 물리적 공간은 생명이 문자 그대로 그리고 비 유적으로 다각화 할 수있는 더 많은 호흡 공간을 제공합니다. 그에 따르면, 각 산소 펄스는 형태와 생활 방식의 확장을 허용했다. 이것은 포식자 세트와 먹이 사이의“공동 진화 암 종족”과 같은 생태 학적 상호 작용에 대한 더 많은 기회를 창출하여 다각화를 더욱 가속화 할 수 있습니다.
목재에 따르면 산소 딥도 마찬가지로 중요합니다. 그녀는“종종 멸종의 발 뒤꿈치에 뜨거워지면 방사선이 온다”고 말했다. 이러한 빠른 산소 변동, 잠재적으로 거주 할 수없는 공간의 팽창과 수축을 유발하는 것은 다양성 증가의 화재를 불러 일으키는 벨로우즈처럼 작용할 수 있습니다. “이러한 큰 플럭스의 깎아 지른 역동적 인 특성은 이러한 진화를 일으키는 원인 일 수 있습니다. 하나의 산소화 펄스 만 있으면 방사선이 하나만있을 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "아마도이 여러 펄스가 정말 흔들리는 것일 수도 있습니다."
이 요요를 일으킨 원인은 확실하지 않습니다. 그는 그것이 초기 바다의 고유 한 자기 조절 메커니즘 일 수 있다고 생각합니다. Quanta 에서보고 된 더 논란의 여지가있는 아이디어 작년에 인과 체인을 뒤집어 동물의 다양성이 높아져 더 많은 동물이 물 기둥을 통과하여 해수를 더 혼합하여 산소 수준을 높이고 있습니다.
.그는 산소 증가가 다양성 증가의 유일한 원인이 아니라고 강조합니다. 일단 복잡성이 진화되면 생태 학적 상호 작용에 의해 자체적으로 복합 될 수있다. 그러나 그는 이것이 가능하기 위해서는 더 높은 산소 수준이 필요하다고 주장한다.
이 연구는 지질 역사의 한 지역 조각을 나타냅니다. 그는 시베리아에서 볼 수있는 패턴을 뒷받침하기 위해 세계 다른 지역에서 동일한 고해상도 분석을 반복하기를 희망합니다. (그와 그의 동료들이 논문에서 언급했듯이, 중국의 일부 이전 연구는 비슷한 결과를 낳았다.) 또한 Wood는 미래의 연구가 약 5 억 5 천 5 백만 년 전과 캄브리아기 시대의 후반부 부터이 패턴 이이 패턴이 독특한 지 확인하기 위해 초기 에디 아카 란 시대로 이러한 연구를 확장 할 수 있기를 희망한다.
.Wood는“이러한 대규모 국제 협력을 더 많이 보는 것은 정말 흥미 롭습니다. "이것은 다양한 팀이 그들에게 답변 해야하는 복잡하고 여러 분야의 질문입니다."
.이 기사는 Investigacionyciencia.es 에서 스페인어로 재 인쇄되었습니다 .
