Η ανακάλυψη απολιθωμάτων της Κάμβριας αναδιαμορφώνει την εξέλιξη της πρώιμης ζωής
Αξιοσημείωτα διατηρημένα λείψανα από τη νότια Κίνα - περισσότερα από τα μισά αντιπροσωπεύουν νέα είδη στην επιστήμη - αλλάζουν την κατανόησή μας για τους οργανισμούς που επέζησαν από την πρώτη μαζική εξαφάνιση του Φανεροζωικού Αιώνα.
Ένα από τα παλαιότερα απολιθωμένα ημιχορδοειδή, το Sphenoecium είναι σωληνοειδή θαλάσσια ασπόνδυλα που σχετίζονται στενά με τα αστέρια της θάλασσας και τους αχινούς. Οι μακριές προεξοχές μοιάζουν με φυτά, αλλά στην πραγματικότητα είναι μια αποικία μικρών ζώων σε σχήμα σκουληκιού που στεγάζονται σε διακλαδισμένους οργανικούς σωλήνες.
Han Zeng/Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών
Πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια, προς την αρχή της περιόδου της Κάμβριας, ο πλανήτης ήταν ως επί το πλείστον ωκεανός και η ζωή ήταν εξωγήινη και αόριστα οικεία. Μικρά σκουλήκια με φαλλική όψη έψαχναν τα ιζήματα του πυθμένα του ωκεανού, ενώ τυφλά θηρία που κολυμπούσαν πετούσαν έξω πλοκάμια σαν μαστίγιο για να παγιδεύσουν τη λεία. Εν τω μεταξύ, οι πρώτες εκδοχές μαλακίων και σφουγγαριών κατοικούσαν στον πυθμένα της θάλασσας καθώς οι μέδουσες επέπλεαν από πάνω.
Τα ρηχά νερά των ωκεανών και η αύξηση των επιπέδων οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης προκάλεσαν αυτό που ονομάζουμε έκρηξη της Κάμβριας:την πρώτη μεγάλη άνθηση της σύγχρονης βιοποικιλότητας. Μορφές ζωής αυξανόμενης πολυπλοκότητας γέμισαν τις θάλασσες, παρέχοντας τα εξελικτικά θεμέλια για σχεδόν κάθε φύλο που ζει σήμερα.
Στη συνέχεια, περίπου πριν από 513,5 εκατομμύρια χρόνια, ήρθε το γεγονός του Σινσκ, η πρώτη γνωστή μαζική εξαφάνιση του Φανεροζωικού, του σημερινού μας γεωλογικού αιώνα. Καθώς οι τεκτονικές πλάκες της Γης μετατοπίστηκαν, τεράστιοι όγκοι ηφαιστειακού αερίου και διοξειδίου του άνθρακα μεταμόρφωσαν την ατμόσφαιρα, απορροφώντας οξυγόνο από τους ωκεανούς και καταστρεπτικά περιβάλλοντα με ρηχά νερά.
Πολλά από αυτά που γνωρίζουν οι επιστήμονες για αυτήν την περίοδο στην ιστορία της Γης προέρχονται από την ανακάλυψη του Σχιστόλιθου Burgess στη Βρετανική Κολομβία από τον Charles Doolittle Walcott το 1909. Ο σχιστόλιθος Burgess είναι ένα από τα ελάχιστα κοιτάσματα της Κάμβριας που φτάνουν στο επίπεδο του Lagerstätten , ένας γερμανικός όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει απίστευτα διαφορετικές και εξαιρετικά διατηρημένες τοποθεσίες απολιθωμάτων. Οι τοποθεσίες που διατηρούν οργανισμούς με μαλακό σώμα είναι ακόμη πιο σπάνιες επειδή οι μαλακοί ιστοί αποσυντίθενται πιο εύκολα, καθιστώντας αυτά τα μέρη ιδιαίτερα χρήσιμα για τη συνένωση προϊστορικών οικοσυστημάτων. Τα απολιθώματα από αυτές τις πιο ιδιαίτερες τοποθεσίες όχι μόνο δείχνουν περιγράμματα σώματος και εξωτερικές υφές, αλλά διατηρούν επίσης λεπτομέρειες από τα εξαρτήματα και τα εσωτερικά όργανα, από τα μάτια και τα βράγχια μέχρι τα έντερα και τα νευρικά δίκτυα. Άλλα αξιόλογα Lagerstätten περιλαμβάνουν την τοποθεσία Chengjiang Fossil Site (Κίνα), Sirius Passet (Γροιλανδία) και Emu Bay Shale (Αυστραλία).
Το 2026, μια νέα Lagerstätte της Κάμπριας μπήκε στη σκηνή. Παλαιοντολόγοι στη νότια Κίνα ανακάλυψαν ένα θησαυροφυλάκιο με μερικά από τα καλύτερα διατηρημένα απολιθώματα της Κάμβριας μέχρι σήμερα - μια τεράστια συλλογή από 8.681 απολιθώματα που εκτείνονται σε 153 είδη - που ονομάστηκαν Huayuan biota. Πολλά από τα απολιθώματα Huayuan φαίνονται παρόμοια, αν όχι πανομοιότυπα, με εκείνα του σχιστόλιθου Burgess, υποδεικνύοντας ότι αυτά τα θαλάσσια οικοσυστήματα συνδέονταν με παγκόσμια ωκεάνια ρεύματα. Είναι πολύ σημαντικό, επειδή η τοποθεσία Huayuan μεταγενέστερα του γεγονότος του Σινσκ και αντιπροσωπεύει βαθύτερα μέρη του ωκεανού, η συλλογή υποδεικνύει ότι τα περιβάλλοντα βαθέων υδάτων ήταν καταφύγιο για τους οργανισμούς κατά τη διάρκεια της μαζικής εξαφάνισης.
Οι περισσότερες από τις κύριες ομάδες ή κλάδων οργανισμών του σύγχρονου κόσμου άρχισαν να εμφανίζονται μετά το γεγονός του Σινσκ - την πρώτη μαζική εξαφάνιση του Φανεροζωικού αιώνα. Μερικά από τα μεγαλύτερα clades που αναδύθηκαν και που βρέθηκαν στον βιολογικό οργανισμό Huayuan περιλαμβάνουν τα αρθρόποδα (πρόγονοι των εντόμων και των καρκινοειδών), τα poriferans (σφουγγάρια), τα cnidarians (μέδουσες, τα κοράλλια, οι θαλάσσιες ανεμώνες), τα πριαπουλίδια (θαλάσσια σκουλήκια), τα βραχιόποδα (παρόμοια με φίλτρο, λοβοί και θηλιοφόροι), πλάσματα που μοιάζουν με σκουλήκια).
Mark Belan/Quanta Magazine
Προς χαρά των παλαιοντολόγων, περισσότερα από τα μισά είδη που αποκαλύφθηκαν στην τοποθεσία Huayuan είναι νέα στην επιστήμη. «Καθώς ανακαλύπταμε όλο και περισσότερα είδη ζώων στο πεδίο και στο εργαστήριό μας, εκπλαγήκαμε από την εξαιρετική ποικιλομορφία αυτής της μαλακού χλωρίδας», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Han Zeng, επικεφαλής του Παλαιοντολογικού Σταθμού Chengjiang και παλαιοντολόγος στην Κινεζική Ακαδημία Επιστημών.
Ο Ζενγκ λέει ότι αυτό που αποκαλύφθηκε στο νέο κοίτασμα είναι μόνο ένα κλάσμα των δεκάδων χιλιάδων άλλων απολιθωμάτων εκεί. Αποκαλύπτουν μια σαφέστερη εικόνα του πώς έμοιαζε η ζωή στο βαθύ θαλάσσιο περιβάλλον της πρώιμης Κάμβριας μετά την εξαφάνιση του Σινσκ.
Επειδή αυτή η συλλογή είναι τόσο βιοποικιλότητα και αντιπροσωπεύει ένα μέρος του κόσμου που οι παλαιοβιολόγοι έχουν καταλάβει ελάχιστα - τις βαθιές θάλασσες - μπορεί να τους βοηθήσει να βελτιώσουν τις υποθέσεις σχετικά με το πώς εξελίχθηκαν όλες οι σύγχρονες φυλές ζώων στη Γη. Αυτά τα νέα απολιθώματα δίνουν ενδείξεις για την προέλευση του ωκεάνιου κύκλου άνθρακα, τον τρόπο με τον οποίο τα ωκεάνια ρεύματα συνέδεαν τους τροφικούς ιστούς στις αντίθετες πλευρές του πλανήτη και τις δυνάμεις που ώθησαν τα οικοσυστήματα να γίνουν τόσο περίπλοκα όσο είναι σήμερα.
«Αυτά είναι απλά εξαίσια απολιθώματα», είπε ο Doug Erwin, παλαιοντολόγος και εξελικτικός βιολόγος στο Ινστιτούτο Santa Fe που δεν συμμετείχε στην ανακάλυψη αλλά συνεργάζεται με τον Zeng. "Είναι πραγματικά όμορφα δείγματα."
Όλες οι εικόνες είναι ευγενική προσφορά του Han Zeng/Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, China Academy of Sciences.
Τα PELAGIC TUNICATES είναι ζελατινώδη, ελεύθερα αιωρούμενα θαλάσσια ασπόνδυλα που είναι κεντρικά για τη βιολογική αντλία άνθρακα του ωκεανού:Το φυτοπλαγκτόν αφαιρεί το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα και στη συνέχεια τα χιτωνοφόρα τρώνε το φυτοπλαγκτόν και απελευθερώνουν σφαιρίδια αποβλήτων πυκνού άνθρακα που βυθίζονται στον πυθμένα της θάλασσας για μακροχρόνια αποθήκευση. Αυτά τα απολιθωμένα πελαγικά χιτωνοφόρα υποδηλώνουν ότι αυτή η αντλία άνθρακα προέρχεται από την Κάμβρια, είπε ο Han Zeng.
Το 2010, ο παλαιοντολόγος Jean-Bernard Caron και οι συνεργάτες του βρήκαν ένα σπάνιο, πλοκάμι, ζώο της εποχής της Κάμβριας από το Burgess Shale που ονομάζεται HERPETOGASTER COLLINSI . Αυτό το απολίθωμα από τη νέα χλωρίδα του Huayuan είναι το ίδιο είδος. «Είναι ωραίο να το βλέπεις σε άλλη ήπειρο», είπε η Caron, η οποία βρίσκεται στο Βασιλικό Μουσείο του Οντάριο στο Τορόντο.
ΡΑΔΙΟΔΟΝΤΙΑ, εξαφανισμένα αρθρόποδα, ήταν σαν «ο Τυραννόσαυρος Ρεξ του Κάμβριου», είπε ο Νταγκ Έρβιν. Τυπικά μήκους περίπου 1 μέτρου, ο ακτινοβολητής κυριάρχησε σε αυτά τα οικοσυστήματα ως ο μεγαλύτερος θηρευτής τους. Ωστόσο, αυτό το νέο απολίθωμα — πλήρες με διατηρημένα μάτια και βράγχια σε κάθε πλευρά του σώματός του — είναι μικρότερο από 5 εκατοστά.
Οι ΜΕΓΑΧΕΙΡΑΝΟΙ ήταν αρπακτικά αρθρόποδα με μοναδική στρατηγική επιβίωσης. Ελλείψει όρασης, έστησαν ενέδρα στο θήραμα πετώντας προς τα έξω μπροστινές ουρές σαν μαστίγιο για να μπλέξουν τους στόχους τους. Τέτοια εξειδικευμένα αρπακτικά είναι χαρακτηριστικά του Cambrian. «Είναι μια άλλη ένδειξη του οικολογικού εύρους που υπήρχε ήδη σε αυτά τα πολύ πρώιμα οικοσυστήματα», είπε ο Έρβιν. Αυτό το απολίθωμα εμφανίζει το κοιλιακό νεύρο του.
Οι ΛΟΜΠΟΠΟΔΟΙ χρησιμοποιούσαν τα μακριά τους πόδια για να περπατήσουν στον πυθμένα της θάλασσας. Όταν οι παλαιοντολόγοι ανακάλυψαν για πρώτη φορά αυτά τα απολιθώματα στο Burgess Shale, «δεν ήξεραν ακριβώς τι να κάνουν», είπε ο Erwin. Τώρα πιστεύουμε ότι τα λοβόποδα ήταν πρόγονοι των σύγχρονων αρθρόποδων, των αργόποδων και των βελούδινων σκουληκιών. "Το να έχουμε αυτά τα είδη απολιθωμάτων είναι απίστευτα χρήσιμο" για την κατανόηση των εξελικτικών τροχιών, πρόσθεσε.
GUANSHANCARIS KUNMINGENSIS είναι το μεγαλύτερο απολίθωμα που έχει εντοπιστεί στη ζωή του Huayuan μέχρι στιγμής. Βρέθηκε επίσης στην κοντινή βιότα Guanshan, ένα άλλο κοίτασμα στη νότια Κίνα, το 2023. Αυτό το αρθρόποδο, περίπου τα τρία τέταρτα του μέτρου μήκους, θα ήταν ένα κορυφαίο αρπακτικό στους ωκεανούς της Κάμβριας.
MARRELLA ήταν ένα από τα τρία πρώτα είδη Walcott που βρέθηκαν στο Burgess Shale το 1909. «Ο Walcott ήταν πολύ ερωτευμένος με τη Marrella », είπε ο Έρβιν. «Το ονόμασε «το καβούρι της δαντέλας». Αυτό το αρθρόποδο με ακανθώδη πλάτη είναι το πιο άφθονο απολίθωμα στον σχιστόλιθο Burgess και αποκαλύφθηκε επίσης στη βιολογία Huayuan. Εδώ, το απολίθωμα αποκαλύπτει τα έντερά του.
Στην Κάμβρια περίοδο, τα αρπακτικά σκουλήκια που ονομάζονταν PRIAPULIDS ήταν άφθονα, ενώ τα annelids, τα σύγχρονα τμηματικά σκουλήκια, ήταν σπάνια. Τώρα είναι το αντίθετο. «Υπήρξε προφανώς μια αλλαγή στη φύση αυτών των οικοτόπων [του πυθμένα του ωκεανού] κάποια στιγμή», είπε ο Έρβιν, αλλά «δεν ξέρουμε πότε συνέβη αυτό». Η εύρεση απολιθωμάτων όπως αυτό από την Πέρμια περίοδο (πριν από 299 έως 251 εκατομμύρια χρόνια) θα βοηθούσε στη συνένωση αυτής της ιστορίας, πρόσθεσε.
Αυτό το ζώο που μοιάζει με κάκτο ονομάζεται ALLONNIA ήταν ένας τύπος καγκελαρίου, ένα ζώο που έμοιαζε με σφουγγάρι που ήταν αγκυρωμένο σε υπόστρωμα, πέτρες ή σφουγγάρια και ζούσε μόνο κατά την περίοδο της Κάμβριας, είπε ο Ζενγκ.
REDLICHIA (PTEROREDLICHIA) CHINENSIS είναι ο μεγαλύτερος τριλοβίτης από τη χλωρίδα της Χουαγιουάν και έχει βρεθεί επίσης σε άλλα κοιτάσματα της Κάμβριας στη νότια Κίνα, είπε ο Ζενγκ. Ως ζώο με σκληρό σώμα, οι τριλοβίτες έχουν διατηρηθεί πολύ καλύτερα στο αρχείο απολιθωμάτων και επομένως έχουν μελετηθεί καλύτερα.
Αριστερά : Αυτός ο κάκτος ALLONNIA ήταν ένας τύπος καγκελαρίου, ένα ζώο που έμοιαζε με σφουγγάρι που ήταν αγκυρωμένο σε υπόστρωμα, βράχους ή σφουγγάρια και ζούσε μόνο κατά την περίοδο της Κάμβριας, είπε ο Ζενγκ. Σωστά : REDLICHIA (PTEROREDLICHIA) CHINENSIS είναι ο μεγαλύτερος τριλοβίτης από τη χλωρίδα της Χουαγιουάν και έχει βρεθεί επίσης σε άλλα κοιτάσματα της Κάμβριας στη νότια Κίνα, είπε ο Ζενγκ. Ως ζώο με σκληρό σώμα, οι τριλοβίτες έχουν διατηρηθεί πολύ καλύτερα στο αρχείο απολιθωμάτων και επομένως έχουν μελετηθεί καλύτερα.
Αυτό το ARTIOPOD είναι ένας άλλος εξαφανισμένος τύπος αρθρόποδων. Ένα φτερωτό ημικύκλιο δείχνει τις περιπλοκές του εντέρου του. «Αυτά είναι όπου όλα τα γαστρικά ένζυμα εκκρίνονται στο έντερο που ρέουν προς τα κάτω και βοηθούν στην πέψη ό,τι μόλις έφαγε», εξήγησε ο Έρβιν. Λεπτομέρειες όπως αυτή "απεικονίζουν όμορφα την ποιότητα της συντήρησης" στη νέα συλλογή Huayuan, πρόσθεσε.
Οι ΒΡΑΧΙΟΠΟΔΟΙ εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στο αρχείο απολιθωμάτων κατά την Κάμβρια και ήταν ευρέως διαδεδομένοι μέχρι τη μαζική εξαφάνιση της Πέρμιας-Τριαδικής περιόδου. Αυτό το είδος Huayuan ονομάζεται ASKEPASMA TRANSVERSALIS έχει ένα ζευγάρι κοχύλια στην άκρη ενός μακριού μίσχου που ήταν κολλημένο στον πυθμένα της θάλασσας. Αυτοί οι οπτικοί κρίκοι δίθυρων εξακολουθούν να υπάρχουν στον σύγχρονο κόσμο, αλλά τώρα είναι σχετικά σπάνιοι.
Αυτό το απολίθωμα μοιάζει με αχινό, αλλά στην πραγματικότητα είναι ένα σφουγγάρι γνωστό ως CHOIA CARTERI που έχει βρεθεί επίσης σε τοποθεσίες απολιθωμάτων της Κάμβριας της Βόρειας Αμερικής. Οι μακριές μύτες πιθανότατα λειτούργησαν ως χιονοπέδιλα για τον λασπωμένο βυθό του ωκεανού, είπε ο Έρβιν.
Αυτό το σφουγγάρι, πιθανότατα από το γένος CRUMILLOSPONGIA , είναι «όμορφα διατηρημένο», είπε ο Έρβιν. Έχει επίσης βρεθεί στο Σχιστόλιθο Burgess.
Αριστερά : Οι ΒΡΑΧΙΟΠΟΔΟΙ εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στο αρχείο απολιθωμάτων κατά την Κάμβρια και ήταν ευρέως διαδεδομένοι μέχρι τη μαζική εξαφάνιση της Πέρμιας-Τριαδικής περιόδου. Αυτό το είδος Huayuan ονομάζεται ASKEPASMA TRANSVERSALIS έχει ένα ζευγάρι κοχύλια στην άκρη ενός μακριού μίσχου που ήταν κολλημένο στον πυθμένα της θάλασσας. Αυτοί οι οπτικοί σκύλοι δίθυρων εξακολουθούν να υπάρχουν στον σύγχρονο κόσμο, αλλά τώρα είναι σχετικά σπάνιοι. Κέντρο : Αυτό το απολίθωμα μοιάζει με αχινό, αλλά στην πραγματικότητα είναι ένα σφουγγάρι γνωστό ως CHOIA CARTERI που έχει βρεθεί επίσης σε τοποθεσίες απολιθωμάτων της Κάμβριας της Βόρειας Αμερικής. Οι μακριές ράγες πιθανότατα λειτουργούσαν ως χιονοπέδιλα για τον λασπωμένο βυθό του ωκεανού, είπε ο Έρβιν. Σωστά : Αυτό το σφουγγάρι, πιθανότατα από το γένος CRUMILLOSPONGIA , είναι «όμορφα διατηρημένο», είπε ο Έρβιν. Έχει επίσης βρεθεί στο Σχιστόλιθο Burgess.
Αυτό το πλάσμα που μοιάζει με γαρίδες είναι ένας νέος τύπος waptiid της τάξης των εξαφανισμένων αρθρόποδων HYMENOCARINA . Ένα συμμετρικό εξωτερικό κέλυφος προστάτευε το πάνω μέρος του σώματός του, ενώ η ουρά ήταν εκτεθειμένη. Αυτό το απολίθωμα δείχνει μικροσκοπικές λεπτομέρειες που σπάνια διατηρούνται, συμπεριλαμβανομένων των εντέρων και των μικρών μετωπιαίων εξαρτημάτων.
Επόμενο άρθρο
Τι μπορούμε να κερδίσουμε χάνοντας το άπειρο;
