A hólabda Föld állapot végén az Acraman-aszteroida becsapódása 580 millió évvel ezelőtt globális ökológiai krízist okozott. Elképzelhető, hogy ezen ökológiai stressz következményeként jelent meg 580–570 millió évvel ezelőtt a ragadozó táplálkozás a Földön, melynek elterjedését 570 millió évtől kezdődően segítette az óceánok oxigénszintjének folyamatos emelkedése. Földtani értelemben nem sokkal ezután, 560–550 millió évvel ezelőtt kitartó tengerszint-emelkedés is kezdődött, melynek eredményeként új sekélytengeri, megvilágított tengeraljzatú élőhelyek jöttek létre. Az addig sötétben fejlődő élővilág számára új stimulus jelent meg, a fény. Mivel a Metaozák rendelkeztek olyan anatómiai képlettel (idegsejt és hálózatos idegrendszer), amely az új stimulus hatására létrejött új szerv, a szem által szerzett információkat feldolgozhatta, a ragadozók táplálkozási hatékonysága ugrásszerűen megnőtt. A kambriumi életrobbanás tehát azért 541 millió évvel ezelőtt következett be, mert az ezt megelőző ediakara időszak megteremtette annak feltételeit. Ezek az alábbiak: az idegsejt és a ragadozó életmód megjelenése, emelkedő tengerszint, növekvő oxigénkoncentráció, új, sekélytengeri élőhelyek kialakulása, és a sekélytengerek aljzatán a legfontosabb tényező, a fény megjelenése.

 

 

By the end of the Snowball Earth period, the Acraman asteroid impact has caused a global ecological crisis at 580 million years ago. The predatory diet may have appeared on our planet 580–570 million years before as the plausible consequence of that ecological stress. It would have been helped by the continuous increase of the oxygen level of the oceans that have started also 570 million years ago. Shortly after these events (geologically speaking) a persistent sea level rise had started too, which created new shallow marine and illuminated ecotypes. A new stimulus has occurred to the animal life that had evolved in darkness before – light. Only Metazoans had such anatomical apparatus (neural cell and diffuse neural system) that was able to process the new stimuli collected by the new (light-sensitive) organ, the eye, and their predatory efficiency was multiplied. The reason, why Cambrian Life Explosion has occurred 541 million years ago is just that its preconditions were born during the previous period, the Ediacaran. These preconditions are: appearance of the neural cell and the predatory diet; constantly rising sea levels and oxygen concentration of the oceans; opening of new, shallow marine ecotypes; appearance of light as a new stimulus on the ocean floor.

 

 

 

 

 

 

Az őslénytan, rétegtan és történeti földtan tudományának kialakulása óta, tehát immár kétszáz éve, a földtan egyik központi kérdése a kambriumi életrobbanás kutatása, megértése. Ez ugyanis a földi élet fejlődése során olyan határvonal, amelynek felismerése a földtan egyik első és meghatározó eredménye volt. Ami előtte volt – nem létezett. Csaknem százötven éven át nem volt olyan elméleti háttér vagy laboreszköz a földtani kutatás kezében, amellyel sikerrel vizsgálhatta volna a kambrium előtti (= prekambriumi) idők rétegsorait. Mára szemléletünk megváltozott, és kutatási lehetőségeink kiszélesedtek. A kambriumi életrobbanás ugyan mit sem veszített jelentőségéből (ma is ugyanott van a fanerozoikum határa, ahol az elődök meghúzták), ám ma úgy látjuk, hogy sokkal inkább szükségszerű következménye, semmint meghökkentő újdonsága volt az élet fejlődéstörténetének.

 

 

Az 1990-es évek talán legjelentősebb geológiai felfedezése volt a neoproterozoikum hólabda Föld állapotának felismerése (Kirschvink, 1992). Azt már korábban is jól ismertük, hogy a késő proterozoikum során számos eljegesedési esemény történt, ám Joseph Kirschvink mutatta meg azt, hogy ez az egész Földre kiterjedt, és még az egyenlítői területeket is (szárazföldeket és óceánokat egyaránt) jégtakaró borította. Az állapot annyira egyedi volt, hogy az ezt követő hatszázmillió évben ez a jelenség nem fordult ismét elő. A hólabda Föld állapot elzárta az élet elől a sekélytengereket (hiszen a szárazföldeken felhalmozódó jég jelentős mértékben csökkentette a tengerek vízszintjét), s ahol esetleg a sekélytengerek mégis megmaradtak, ott vastag jég borította azokat. Az élet ekkoriban a maitól szokatlanul eltérő körülmények közt élt és fejlődött hosszú időn keresztül. A fény mint stimulus ebben az időben nem játszott szerepet az állatok evolúciójában. Az élőlények a mélytengerekben, kontinentális lejtőkön vagy különleges élőhelyeken, az óceánközépi hátságokhoz kapcsolódó hidrotermális kürtők tápanyaggal bőven ellátott, forró–meleg–langyos életszigetein léteztek. Az evolúció ezen önálló „laboratóriumaiban” az élet számos eltérő irányban, változatban és sokféleségben fejlődhetett. A lemeztektonika folyamatainak törvényei miatt az óceáni kéregrészeken élt egykori faunák fosszilis maradványainak megtalálása szinte esélytelen, mert a kontinentális lemez alá bukó óceáni kéregrész magával viszi az asztenoszférába (a teljes megsemmisülésbe) a rajta felhalmozódott üledéket, benne az esetleg megmaradt ősmaradványokkal. Ebből a szempontból van különleges jelentősége a kanadai Mistaken Point1 ősmaradványainak. Koruk 580–560 millió év, ami 40–60 millió évvel öregebb, mint a kambriumi Burgess Pala (kanadai Sziklás-hegység), Sirius Passet (Grönland) vagy Csengcsiang (Kína) középső kambriumi faunái. A Mistaken Point különleges élőlényeinek nincs szemük, nem látható rajtuk száj, sem olyan függelék, amely aktív mozgásra vagy ragadozó életmódra utal, és többségük rögzített életmódot folytatott. A fauna olyan különleges, hogy vannak tudósok, akik egyes elemeit önálló törzsbe sorolják. Egy biztos csak: ragadozó egy sem volt közöttük. Akkor ez a táplálkozási mód még nem jelent meg Földünkön.

 

 

Az 1970-es évek végén készültek el az első, félmilliárd évre visszatekintő tengerszintgörbék, melyek több ezernyi kutatófúrásból származó kőzetminta többcélú elemzésével keletkezett nagy mennyiségű adatból álltak össze, és viszonylag hamar közkinccsé váltak (Hallam, 1981). Számunkra rendkívül izgalmas jelentést hordoznak: valamikor 560–550 millió évvel ezelőtt folyamatos tengerszint-emelkedés kezdődött, amely a kontinentális selfeket elárasztotta tengervízzel, ezzel – legalábbis az Egyenlítő környékén elhelyezkedő kontinensek esetében – langyos vizű, átvilágított és korábban ismeretlen geotópokat hozva létre. Ennek jelentőségére a kiváló paleontológus James Valentine is felhívta a figyelmet: „Vegyük észre, hogy a Metazoák korai ősmaradványai általában emelkedő tengerszint mellett halmozódtak föl” (Valentine, 2004, 156.). Az emelkedő tengerszint lehetővé tette a sekélytengeri, átvilágított tengeraljzatú geotópok létrejöttét. Andrew Parker (2003) szellemes könyvben oldotta meg a mikor kérdését. A kambriumi életrobbanás tehát azért következett be, mert az ökológiai, geokémiai, klimatológiai és evolúciós feltételek ekkor álltak össze ahhoz, hogy földtani értelemben igen rövid idő alatt drámai változások következzenek be a földi ökoszisztémákban. A lélegzetelállító fejlődés eredményeit leginkább az új kor, a fanerozoikum hajnalán feltűnő csúcsragadozók reprezentálják: 39 millió év alatt akkorát változott Földünk élővilága, hogy az ediakara időszak faunáit akár másik bolygóról származó élőlényeknek is gondolhatnánk. A kambrium legnagyobb testű élőlényei (Anomalocaris, Hurdia, Laggania) már igazi csúcsragadozók:

 

Az idegsejt és a fejlett idegrendszer a Metazoák kétségkívül leginkább figyelemre méltó sajátja, ám nem jellemzi az egész törzscsoportot. A reszponzív, prediktív viselkedésre képes élőlények létezésének előfeltétele valamilyen idegsejt (melyből diffúz hálózat, idegdúc[ok], később központi agy és kapcsolódó bonyolult idegrendszer fejlődhet) megléte, kialakulása. A szivacsok nem rendelkeznek idegsejtekkel, azok tehát később, a szivacsok és a valódi szövetes állatok szétválása után jelenhettek meg (Bucher–Anderson, 2015). Ez a szétválás valamikor 800–900 millió évvel ezelőtt történt meg (Dawkins, 2006, 401.), ugyanakkor számos jel mutat arra, hogy az idegsejt megjelenése a Metazoák körében polifiletikus lehetett. Egy másik korai Metazoa-csoport a csalánozóké. Központi idegrendszerük nincs. Idegsejtjeik főleg a külső sejtrétegben találhatók, melyek nyúlványaikkal kapcsolódnak egymáshoz, mintegy behálózva az állat kültakaróját. Ezt hálózatos, más néven diffúz idegrendszernek nevezzük.2

 

 

Azt már régóta tudjuk, hogy a kambriumi életrobbanás egyrészt igen gyors adaptív radiációval, másrészt a ragadozó és préda közti „fegyverkezési verseny” erősödésével és felgyorsulásával járt együtt. Ez megmagyarázza a megfigyelt elterjedési és evolúciós mintázatokat, ám azt nem, hogy miért akkor következtek be, amikor az őslénytani anyagban látjuk. Ez a kérdés és ennek háttere igen sokáig homályban maradt. Erik A. Sperling és munkatársai (2013) meggyőző cikkben vonultatják fel érveiket arra nézve, hogy a kambriumi életrobbanás kiváltó okait az ediakara időszak forradalmi változásaiban kell keresni. Ezek az alábbiak:

 

 

 

A fejlett idegrendszerrel rendelkező élőlények robbanásszerű megjelenéséhez szükséges feltételek közül azonosítottuk és időrendbe szedtük a legfontosabbakat:

 

Immár egyetlen jelenséget kell még megmagyaráznunk ahhoz, hogy megérthessük: miért 541 millió évvel ezelőtt köszöntött be a fanerozoikum, a külső vázat építő élőlényekkel zsúfolt, diverz és változatos kambriumi ökoszisztéma.

 

 

Ezen a ponton kijelenthetjük, hogy a kambriumi életrobbanás természetes következménye, kikerülhetetlen eredménye volt a megelőző több tízmillió éves fejlődésnek. A ragadozó életmód, a tengerek oxigéntartalmának a ragadozó életmódot folytató élőlények számára kedvező változása, majd a sekélytengeri, fénnyel átitatott aljzati környezet megjelenése és ezen tényezők egymásutániságának összeműködése sütötte el az eszkalálódó evolúciós vetélkedés rajtpisztolyát, és stimulálta az egyre bonyolultabb idegrendszerű élőlények törzsfejlődését, melyet mi az őslénytani anyagban kambriumi életrobbanásként érzékelünk. Ez a változás végső soron a mi megjelenésünkhöz is elvezetett.