Kambrická exploze: Vděčíme za život pevninským sopkám?

Vznik života je pořád ještě pro nás zahalen tajemstvím, tedy pokud nejsme kreacionisté. Zatím nejstarší známé stopy života na Zemi byly objeveny v roce 2017 v grafitové vrstvě staré 3 950 milionů let na kanadském Labradoru. Jak se ale z jednobuněčných organismů mohla vytvořit tak široká a rozmanitá paleta živočichů, které známe dnes?

Takovým klíčem k rozřešení tohoto problému může být biota (soubor fauny a flóry z určité oblasti) s názvem Čching-ťiang, kde v břidlicovém podloží u břehů řeky Tan-šuej v čínské provincii Chu-pej objevil mezinárodní tým vědců na třicet tisíc velice dobře zachovalých fosilií. Jejich stáří se odhaduje zhruba na 518 milionů let.

Kambrická exploze nastartovala zcela jedinečné období biologické evoluce, kdy se objevily nejen mnohobuněčné organismy, ale i živočichové s pevnými schránkami.

Nalezli zde více než stovku různých mnohobuněčných živočichů a osm druhů řas, z valné části dosud paleontologům neznámých. Podle dosavadních poznatků se na Zemi objevily první mnohobuněčné organismy v období ediakary, tedy v nejmladším útvaru prvohor, které začalo před 635 miliony lety. Ovšem ta pravá exploze života nastala zhruba před 541 miliony let a vědci tomuto jevu také říkají trefně kambrická exploze. Ta odstartovala období prvohor nazývané kambrium.

Záznam evoluce

Kambrická exploze znamenala, že se během relativně krátkého období pětadvaceti milionů let objevilo na Zemi – či spíše v moři – velké množství živočišných kmenů, které stojí na počátku snad všech dnešních mnohobuněčných organismů. Právě fosilie z bioty v Čcheng-ťiangu to dokládají nejlépe díky tomu, že zdejší břidlice nebyly poškozeny metamorfózou hornin či zvětráním tak, jak je tomu na jiných nalezištích. Proces fosilizace zde zachoval i těla živočichů bez pevné schránky, a je zde tak možné dobře rozeznat detaily chapadel medúz či těl žebernatek.

„Biota Čcheng-ťiangu si zaslouží zcela naši pozornost,“ říká k tomu geobioložka Emma Hammarlundová z univerzity v Lundu. „Nabízí nám detailní pohledy na tvar, tykadla či oči těchto živočichů.“ Kambrická exploze nastartovala zcela jedinečné období biologické evoluce, kdy se objevily nejen mnohobuněčné organismy, ale i živočichové s pevnými schránkami, které vznikaly jako obranná reakce, protože se už tehdy museli živočichové potýkat s dravci, nebo jako odraz změněného chemického složení mořské vody.

Přežít, množit a měnit se

Někteří vědci ovšem roli kambrické exploze nechtějí přeceňovat. Pravdou ale je, že pochody evoluce se po tomto období opět zpomalily. Možná, že za to může fakt, že organismy tehdy „obsadily“ všechna vhodná místa v moři pro život. Je také možné, že zde zafungovala evoluce evolability britského zoologa a biologa Richarda Dawkinse. O co jde? Aby mohl proběhnout vývoj nějakého druhu, musejí jeho příslušníci nejen přežít, ale také se množit. Paleontologie nabízí dostatek příkladů, kdy jednotlivci dominantních a dravých druhů vinou rivality nakonec z živočišné historie vymizeli, zatímco jejich nenápadná kořist díky rozmnožovacím schopnostem přežila.

Ze zvětralých hornin se navíc do světového oceánu dostávalo zvýšené množství minerálů a dalších živin, což prospívalo fotosyntéze.

Dobrá, některé druhy živočichů vymřely, jiné ale přežily. Jak se vlastně vytváří nový druh živočichů? Richard Dawkins to přibližuje na příběhu pěnkav z galapážských ostrovů, které přivedly na myšlenku evoluce už samotného Charlese Darwina. Jestliže má pěnkava přiměřené letové schopnosti, dokáže přeletět na jiný ostrov, kde bude mít odlišné podmínky k životu a bude se jim muset přizpůsobit. Vznikne tedy jiný druh pěnkavy. Kdyby byla pěnkava vynikajícím letcem, poletovala by z ostrova na ostrov, nepotřebovala by se přizpůsobit podmínkám na jednotlivých ostrovech a nový druh by nikdy nevytvořila.

Role deskové tektoniky

Tuto evoluční explozi ale asi něco nastartovalo, těžko si tehdejší fauna a flora mohly říct „pryč s oním fádním jednobuněčným životem, začneme s něčím lepším“. Oním startérem byl – podle shody většiny vědců – zvyšující se obsah kyslíku v mořské vodě. Kupodivu tento vzestup hladiny kyslíku byl výsledkem mimořádných změn v globální deskové tektonice. Před kambrickým obdobím byl na Zemi superkontinent Gondwana, který v sobě zahrnoval území dnešní Jižní Ameriky, Afriky, Arábie, Indie, Austrálie a Antarktidy.

Utvořila se před šesti sty miliony let jako větší kontinent z takzvané Pannotie. I ten však, jak víme, zanikl. Posuny tektonických desek vytvářely zároveň řetězce pevninských sopek, dlouhé i několik tisíc kilometrů. Tyto posuny zároveň do ovzduší uvolnily oxid uhličitý ze starých sedimentárních hornin.

Injekce pro fotosyntézu

Činnost sopek rovněž přispěl ke zvýšení hladiny oxidu uhličitého v ovzduší, což vedlo k oteplování Země, a tím i k rychlejšímu zvětrávání hornin. „Před tímto obdobím dominovaly podmořské vulkány, při jejichž činnosti jsou materiály vyvrhovány za nižší teploty, chemické reakce s mořskou vodou spotřebovávaly kyslík,“ vysvětluje Lee R. Kump, profesor geologie na Pennsylvania State University. „Suchozemské sopky pak už kyslík nespotřebovávaly.“

Ze zvětralých hornin se navíc do světového oceánu dostávalo zvýšené množství minerálů a dalších živin, což prospívalo fotosyntéze, při níž se díky světlu přeměňuje oxid uhličitý na jednoduché sacharidy a kyslík. Evoluce tak dostala do ruky nástroj na vytvoření organismů, které spotřebovávají kyslík. Tedy i (a nejen) našich předků.