Razlog za eksploziju
U Kambrijskom periodu razvoj života ulazi u novu eru. Da bi smo razumeli život ovog perioda, moramo se zapitati šta je razlog ovako naglog razvoja gomile novih vrsta? Mada razni biolozi imaju svoje omiljene ideje, najverovatnije se radilo o skupu više odvojenih stvari od kojih ćemo ovde pomenuti tri koje su verovatno među najznačajnijima.
Prvi uticaj je bilo nagla promena klime. Geološki dokazi pokazuju da je veći deo Zemlje bio pokriven ledenim omotačem neposredno pre Kambrijskog perioda. Vulkanska i sunčeva aktivnost je, međutim, ubrzo promenila situaciju, i led je počeo naglo da se topi, povlačeći se na polove u roku od samo nekoliko hiljada (možda čak i samo nekoliko stotina) godina. Ovo je oslobodilo ogroman prostor za širenje života, i nove vrste su imale nova staništa kojima su mogle da se prilagođavaju. Ledeni ciklus se zatim ponovio dva ili tri puta, povlačeći sa sobom naizmenične talase izumiranja, izolacije, i evolucije.
Drugi uticaj je bio razvoj vida. Primitivni oblici vida su prisutni već u jednoćelijskim organizmima, gde grupe molekula osetljivih na svetlosnu energiju mogu da omoguće ćeliji da prepozna pravac iz koga svetlost dolazi (ovo je važno u morskim dubinama, gde je lako za jednoćelijski organizam da ode previše duboko, i da zađe u pojas vode u kome više nema kiseonika). Prve oči višećelijskih organizama su bile jako primitivne, jedva nešto više od grudvica ćelija osetljivih na svetlost, ali su omogućile nešto potpuno novo: do tog trenutka, lovci su morali da naslepo puze okolo, dok ne nalete na svoju žrtvu. Sa očima, ma koliko primitivnim i neefikasnim, lovac može da vidi svoj plen na daljinu, i da ga namerno lovi. U određenom smislu, čitav razvoj života u Kambrijsom periodu se svodi na razvoj odbrane lovine od novih, opasnih lovaca, i razvoj lovaca da zaobiđu nove odbrambene strategije svog plena. Naglo izumiranje čitavih tipova životinja (“perje” koje je prekrivalo dno mora u toku Proterozoika biva potpuno istrebljeno u veoma kratkom periodu) pokazuje koliko razliku je učinio vid.
Treći uticaj je genetski razvoj, koji zahteva malo detaljniju diskusiju, pošto se radi o nečemu što će uticati na razvoj životinja od ove tačke u vremenu sve do danas.
Sposobnost brze adaptacije na promenu u uslovima života je veoma korisna stvar za svako živo biće. Ako promena oblika ili veličine nekog dela tela zahteva komplikovane i malo verovatne mutacije, životinji će trebati jako mnogo vremena da se adaptira novim uslovima. S druge strane, ako su mutacije suviše jednostavne i suviše česte, previše mladunčadi će se rađati sa smrtonosnim deformacijama, što je opet veoma negativna stvar. Rane životinje su otud bile pod selektivnim pritiskom da razviju genetski sistem koji omogućava nekakav balans između ove dve potrebe.
Sistem koji je razvijen se pojavio (prema genetskim analizama, i njihovim poređenjem sa fosilnim zapisom) znatno pre Kambrijske eksplozije, i verovatno je bio prisutan već u Neoproterozoiku. Sve životinje, od tada do danas, svoj telesni “plan razvoja” kontrolišu pomoću grupe gena poznatih kao “homeoboks”, ili hox geni. Ovaj skup gena predstavlja osnovni sistem kontrole veličine tela, položaja udova, sekvence razvoja, itd. Crvi, insekti, glodari, ljudi...sve životinje na svetu kontrolišu svoj razvoj pomoću ovih gena. Mada u višim organizmima postoje i drugi, kompleksniji dodatni sistemi, hox geni i dalje igraju ključnu ulogu.
Ovaj sistem omogućava populaciji životinja da bude dovoljno slična da omogući celoj vrsti da živi u istim uslovima, ali da pritom među njima postoji određena količina varijacija (recimo, među ljudima postoje neki koji imaju duže ruke, neki koji imaju kraće; neki imaju manji nos, neki veći; itd). Na osnovu ovih varijacija, moguća je relativno brza selekcija u slučaju da se situacija u životnoj sredini značajno promeni – recimo, dugačke ruke naših ranih predaka, prilagođene za život u drveću, su postale značajno kraće veoma brzo nakon što su se naši kasniji preci preselili u savane.
Šta ovo konkretno znači za ovu našu diskusiju? Primitivne životinje, koje imaju mali broj relativno prostih sistema, lako mogu da dodaju nove sisteme ili da potpuno preurede postojeće. Ali kada životinja postane dovoljno kompleksna, dodavanje novih sistema postaje mnogo teže, pošto svaki novi sistem mora da se uklopi u već postojeće.
Tako, recimo, morska sasa može da razvije novu grupu pipaka bez ikakvih problema. Neki sisar, međutim, ne može prosto da razvije još jedan dodatni par nogu: to bi zahtevalo razvoj čitave nove grupe mišića, promenu strukture tela, gomilu novih dodatnih kostiju, nove arterije, vene, nerve, i mnoge druge promene.
Drugim rečima, takav razvoj je praktično nemoguć – što je i osnovni razlog zbog koga su osnovne osobine klasa životinja prisutnih u Kambrijskom periodu ostale prisutne sve do danas. Ovo je, takođe, razlog zbog čega možemo da vidimo značajna poklapanja u osnovnim parametrima koji definišu telo (recimo, broju kostiju u udovima) kod srodnih organizama (recimo, svih četvoronožnih životinja).
Međutim, manje varijacije se dešavaju veoma brzo: promena dužine i oblika kostiju, promena oblika lobanje, tačan položaj unutrašnjih organa... Sve te stvari kontroliše ponašanje hox gena, koji značajno variraju u svakoj populaciji. U određenom smislu, hox geni su skup genetskih alatki napravljen da bi životinjama omogućio bržu evoluciju u periodima kada je to potrebno.
