Kambrická explózia je označenie rapídneho (5 až 10 miliónov rokov, podľa aktuálnych poznatkov však trvala skôr 40-80 miliónov rokov Prothero, D., 2007, What the Fossils Say and Why It Matters. Columbia University Press, s. 167-172.) rozšírenia rozmanitých a komplexných mnohobunkových živočíchov v období kambria. To sa udialo približne pred 530 miliónmi rokov.The Cambrian Explosion [online]. Fossil Museum, [cit. 2011-12-22]. http://www.fossilmuseum.net/Paleobiology/CambrianExplosion.htm Dôkazom tohto rozšírenia sú nálezy veľkého množstva fosílií dovtedy nevyskytujúcich sa typov živočíchov na mnohých miestach sveta.The Cambrian explosion [online]. University of Bristol, [cit. 2011-12-22]. http://palaeo.gly.bris.ac.uk/Palaeofiles/Cambrian/timing/timing.html Sú to napríklad červy, ramenonožce, mäkkýše (ak prekambrický rod Kimberella nie je mäkkýš), článkonožce, ostnatokožce a dokonca aj najstaršie stavovce. Veľký počet známych živočíšnych kmeňov má svojich prvých reprezentantov už v kambrických vrstvách,J.W. Valentine, et. al., “Fossils, molecules, and embryos: new perspectives on the Cambrian explosion,” pp. 851-59. pričom niektoré z nich neskôr úplne vyhynuli (napríklad kmeň Vetulicolia).Shu, D., 2008, Cambrian explosion: Birth of tree of animals. Gondwana Research, 14, 1-2, s. 219 – 240

Objavili sa živočíchy, ktoré sa dokázali voľne pohybovať, vyvinuli si oči, zuby a exoskelet. Najznámejšími živočíchmi z tohto obdobia sú trilobity, rané článkonožce podobne ako Marrella. Objavili sa druhy ako Pikaia – raný chordát a hojne sa vyskytovali červy ako napr. mnohoštetinatec Canadia a Ottoia (zahrabaný červ, ktorý lovil). Medzi ďalšie rody patria Hallucigenia a Aysheia podobajúce sa na dnešné stonôžky. Najväčším predátorom bol rod Anomalocaris.Evolution of unicellular organisms to multicellular creatures in Cambrian Era [online]. [Cit. 2011-12-21]. http://library.thinkquest.org/3017/cambrian.htm Objavili sa „prvé ryby“ ako napr. Myllokunmingia a Haikouichthys. Náhle objavenie sa zložitých kambrických živočíchov a prakticky bez evidentných priamych predkov vo fosílnom zázname vyvoláva aj dnes tri základné otázky:Charles Marshall, “Explaining the Cambrian ‘Explosion’ of Animals,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 34 (2006):355-84; p. 361 či určite šlo o „explóziu“ (teda masové rozrôznenie organizmov počas pomerne krátkej geologickej doby) čo ju mohlo spôsobiť čo to hovorí o počiatkoch a vývoji živočíchov Už približne v polovici 19. storočiaBuckland, W. (1841). Geology and Mineralogy Considered with Reference to Natural Theology. Lea & Blanchard. bola kambrická explózia – náhly výskyt fosílií zložitých organizmov v „prvotných vrstvách“, známa a vyvolala prudkú vedeckú debatu. Charles Darwin ju považoval za jednu z hlavných a oprávnených námietok, ktoré mohli byť vznesené voči jeho evolučnej teórii.Darwin, C (1859). On the Origin of Species by Natural Selection. London: Murray. pp. 315–316. V 20. storočí boli objavené skvelo zachované fosílie z tohto obdobia (Burgess Shale, Chengjiang a inde), ktoré vzbudili nový záujem o túto problematiku. Významný evolučný biológ S. J. Gould spolu s N. Eldredgeom vyvinuli obmenu tradičnej gradualistickej evolučnej teórie (prerušovanú rovnováhu), v snahe plne vysvetliť všetky rysy fosílneho záznamu.Eldredge, Niles and S. J. Gould (1972). "Punctuated equilibria: an alternative to phyletic gradualism" In T.J.M. Schopf, ed., Models in Paleobiology. San Francisco: Freeman Cooper. pp. 82-115. Reprinted in N. Eldredge Time frames. Princeton: Princeton Univ. Press, 1985, pp. 193-223 http://www.blackwellpublishing.com/ridley/classictexts/eldredge.asp V súčasnosti výrazne rozprúdili diskusiu o jej príčinách a priebehu zástancovia hnutia inteligentného dizajnu (respektíve kreacionisti).S. C. Meyer, M. Ross, P. Nelson, P. Chien, “The Cambrian Explosion: Biology's Big Bang,” DDPE, pp. 323-402. http://www.discovery.org/articlefiles/pdfs/cambrian.pdf Takže kambrická explózia stále zostáva (kvôli svojej jedinečnosti, ako aj kontroverznosti) významným „motorom“ vedeckého výskumu aj v súčasnosti.

História

Geológovia už od čias Williama Bucklanda (1784 – 1856) poznali výrazný skok vo fosílnych záznamoch, ktoré podľa dnešnej terminológie označujeme ako kambrium. Charles Darwin považoval toto náhle objavenie sa množstva rozmanitých živočíšnych druhov a neprítomnosť ich zrejmých predkov, či prechodných medzičlánkov za jednu z najvážnejších námietok voči svojej evolučnej teórii. Preto riešeniu tejto otázky venoval celú kapitolu svojej knihy „O pôvode druhov“. Označil fosílne doklady za veľmi nekompletné (v jeho dobe naozaj také aj boliMichael Foote, “Sampling, taxonomic description, and our evolving knowledge of morphological diversity,” Paleobiology 23 (1997): 181-206.) a predpokladal, že neskoršie objavy fosílií vytvoria obraz minulosti, ktorý bude zlučiteľný s jeho evolučnou teóriou.

Americký paleontológ Charles Walcott sa domnieval, že predkovia kambrických živočíchov existovali v geologickej dobe „lipalian“, keďže sa z nej nezachovali žiadne fosílie.Walcott, C.D. (1914). "Cambrian Geology and Paleontology". Smithsonian Miscellaneous Collections 57: 14 Neskôr bolo objavené, že história života začína približne pred 3,4 miliardami rokov.Holland, Heinrich D (January 3, 1997). "Evidence for life on earth more than 3850 million years ago". Science 275 (5296): 38–9. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11536783 Horniny tohto veku vo Warrawoona v Austrálii obsahujú vrstvičky označované ako stromatolity, ktoré predstavujú pozostatky po kolóniách siníc. Fosílie (Grypania) oveľa komplexnejších eukaryotických buniek, z ktorých sú vybudované všetky dnešné živočíchy, rastliny a ryby sa našli v horninách spred 1,4 miliardy rokov v Číne a Montane. Horniny datované od 565 do 543 miliónov rokov obsahujú fosílie fauny Ediacara, mnohobunkových organizmov, ktoré sú ale veľmi odlišné od dnešných živočíchov.Cowen, R. (2002). History of Life. Blackwell Science. Intenzívny záujem o kambrickú explóziu odštartoval Harry Wihittington s kolegami, ktorí v 1970 znovu preskúmali veľa fosílií z Burgess Shale a tvrdil, že niektoré z nich boli veľmi komplexné, ale výrazne odlišné od súčasných živočíchov.McMenamin, M. (2010). "Harry Blackmore Whittington 1916-2010". Geoscientist 20 (11): 5. http://www.geolsoc.org.uk/gsl/site/GSL/lang/en/page8379.html Najrozšírenejší z nich, Marrella, bol jasne článkonožec, ale nedá sa zaradiť do žiadnej súčasnej triedy článkonožcov.

Ďalšie organizmy, ako napríklad päťoká Opabínia alebo Wiwaxia boli natoľko odlišné od všetkých nám známych, že sa považujú za úplne iný kmeň len vzdialene príbuzný niektorým, ktoré poznáme dnes. Stephen J. Gould v 1989 popularizoval túto problematiku v knihe Wonderful life a priniesol otázky o pôvode a význame tejto explózie. Obaja vedci zhodne považovali objavenie moderných živočíchov za veľmi náhle. Stephen J. Gould preto neskôr s N. Eldredgeom vyvinuli nový typ evolučnej teórie (prerušovaná rovnováha) na vysvetlenie tohto prekvapujúceho javu – ako dlhé obdobia, keď sa živočíšne druhy prakticky nemenia, prerušované krátkymi okamihmi rýchlej zmeny.

V poslednej dobe sa nanovo rozprúdila diskusia o jej príčinách a to jednak vďaka novým objavom (napríklad avalonská explóziaTwo explosive evolutionary events shaped early history of multicellular life (1/4/2008). http://www.fossilscience.com/Research/2_explosive_evolutionary_events_shaped_early_history_of_multicellular_life.asp ), jednak kvôli debutu hnutia inteligentného dizajnu. Ich postoj predstavuje tvrdenie, že na jej vysvetlenie nepostačujú len známe, čisto materialistické mechanizmy. Takéto rýchle objavenie sa zložitých a nápadne odlišných organizmov považujú za lepšie vysvetliteľné pôsobením inteligentného činiteľa. Táto teória je však v súčasnosti výrazne minoritným prúdom vo vedeckej komunite. Výskum tejto udalosti bude naďalej pokračovať, keďže nás privádza do najranejších štádií objavenia sa komplexných živočíchov na Zemi.

Typy dokladov Ide najmä o fosílie a chemické stopy v horninách.

Datovanie Solídne absolútne rádiometrické datovania (určenie absolútneho veku fosílie napríklad vzhľadom na vek Zeme) prišli len v nedávnej dobe a len pre niektoré oblasti výskytu fosílií. Čas Kambria bol určovaný niekoľkokrát a jednotlivé vedecké štúdie sa v tejto otázke čiastočne líšia. Napríklad podľa jedného z posledných výskumov používajúceho datovanie kryštálov zirkónu zo Sibíri tesne spod a tesne znad kambrických vrstiev vyšiel nasledovne: začiatok kambria na 543 miliónov rokov, objavenie prvého živočíšneho kmeňa na 530 miliónov rokov. Zároveň sa zistilo, že Kambrium trvalo neobyčajne krátko – približne 5 miliónov rokov a je nepravdepodobné, že by prekročilo 10 miliónov rokov.S.A. Bowring, J.P. Grotzinger, C.E. Isachsen, A.H. Knoll, S.M. Pelechaty, and P. Kolosov, “Calibrating rates of Early Cambrian evolution,” Science 261 (1993): 1293-98. Čínsky paleontológ Chen Junyuan to opísal: „porovnaním s viac ako 3 miliardovou históriou života na Zemi, čas tejto etapy kambrickej explózie je približne len ako 1 minúta voči 24 hodinovému dňu.Cui Lili, “Traditional Theory of Evolution Challenged,” Beijing Review (March 31-April 6, 1997): 10. Relatívne datovania (či fosília A bol skôr ako fosília B) sú tiež pomerne obťažné, pretože je potrebné nájsť skaly rovnakého veku a to aj na rôznych kontinentoch.Gehling, James; Jensen, Sören; Droser, Mary; Myrow, Paul; Narbonne, Guy (March 2001). "Burrowing below the basal Cambrian GSSP, Fortune Head, Newfoundland". Geological Magazine 138 (2): 213–218 http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=74669 Preto je zatiaľ potrebné brať datovania s určitou rezervou, kým nebudú k dispozícii lepšie údaje.

Fosílie

Fosílie tiel živočíchov sú naše najinformatívnejšie zdroje. Fosilizácia je veľmi zriedkavý jav a väčšina fosílií bola pravdepodobne zničená eróziou alebo zmenami pred svojím objavením. Preto zvyčajne čím ďalej ideme do minulosti, tým menej fosílií nachádzame, neplatí to však vždy. Niektoré prostredia sú vhodnejšie na zachovanie fosílií ako iné. Signor-Lippsov efekt znamená, že fosilizované organizmy zvyčajne žili už dlho predtým, než sa našli v skamenelinách.Signor, P.W.; Lipps, J.H. (1982). "Sampling bias, gradual extinction patterns and catastrophes in the fossil record". In Lane, P. D., D. J. Siveter & R. A. Fortey. Geological implications of impacts of large asteroids and comets on the earth. Geological Society of America. pp. 291–296. http://www.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A8425675AH Takisto nie všetky časti organizmov rovnako dobre fosilizujú. Ich tvrdé časti, napríklad schránky mäkkýšov, sa pomerne ľahko zachovajú, kým mäkké časti tiel sa zachovajú menej často. V skamenelinách z tohto obdobia nachádzame teda jednak živočíchy s tvrdou schránkou, ale (čo je pre nás veľmi cenné) boli zachované aj živočíchy s plne mäkkým telom. V nálezisku Burgess Shale sa našli aj dnes žijúce druhy (napríklad pŕhlivce, rebrovky, obrúčkavce, pazúrikavce, chytadlovité a priapuly)Hou, X-G., Aldridge, R.J., Bengstrom, J, Siveter, D.J., Feng, X-H (2004). The Cambrian Fossils of Chengjiang, China. Blackwell Science Ltd. pp. 233. a na iných miestach viacero fosilizovaných medúz.Hagadorn, J.W., Dott, R.H. and Damrow, D., Stranded on a Late Cambrian shoreline: Medusae from central Wisconsin, Geology 30(2):147–150, 2002. Ako dokazujú mnohé náleziská, tieto organizmy boli rozšírené po celom svete.