Kambriska explosionen (II)

av Lars Johan Erkell

I förra inlägget fann vi att Anders Gärdeborns argument att den kambriska explosionen skulle vara ett problem för evolutionsteorin var självmotsägande, och att det också var svårt att förstå vad argumentet egentligen syftade till. Men frågan kvarstår: var det något konstigt som skedde i kambrium, något som skulle vara svårt att förklara? Det blir temat denna gång.

Är det alltså märkligt att många fyla dyker upp ungefär samtidigt i fossilserien för ungefär 530 miljoner år sedan? Egentligen inte. Vi talar om de tidigaste grupper som evolverats efter det att flercelliga djur uppstått; dessa har sedan diversifierats och bildat ytterligare grupper, som bildat nya grupper, och så vidare. Om vi tänker oss ett stamträd där stammen skulle motsvara de första flercelliga djuren, skulle de första grova grenarna motsvara olika fyla. Dessa skulle sedan grena ut sig i klasser, ordningar, och allt mindre grupper. Eftersom fyla motsvarar de tidigaste förgreningarna måste de ha uppstått ungefär samtidigt. De kan inte ha uppkommit mycket senare, lika lite som en grov gren kan bildas bland kvistarna uppe i en trädkrona. Grova grenar är grova därför att de är gamla. Fyla är fyla därför att de uppstår tidigt.

Det här verkar inte Anders Gärdeborn ha klart för sig. Som framgår av Bild 29 i hans bok tänker han sig att en evolution måste innebära att fyla skulle evolveras fram efter hand, lite när som helst (figur 1).



Figur 1: Utveckling av antalet fyla enligt Intelligent Skapelsetro (fritt tecknat efter nedre delen av bild 29 på s. 80).


Som framgår av resonemanget ovan är en ”darwinistisk förväntan” inte alls en utveckling som i den vänstra delen av bilden, utan snarare som i den högra delen. Gärdeborn skriver på sidan 81:

”Enligt evolutionsläran sker en variation inom gruppen och när denna gått tillräckligt långt har olika kroppsarkitekturer eller fyla vuxit fram. Med fossilserien är det dock omvänt. Här dyker de olika arkitekturerna (fylumen) upp först och sedan sker variationen inom respektive fylum.”

Det är anmärkningsvärt att Gärdeborn säger att arkitekturerna dyker upp först i fossilserien, och ”sedan sker variationen inom respektive fylum”. Det innebär att han antingen godtar makroevolution, eller att han tänker sig upprepade skapelseakter. Emellertid fördjupar han sig inte i saken.

Låt oss ändå försöka reda ut begreppen. De tidigaste formerna i ett fylum har drag som ärvs av senare former; det är detta som gör att vi kan placera dem i samma grupp. Dessa drag är alltså typiska för gruppen från början och uppstår inte efter hand. Givetvis måste det funnits en period då dessa typiska drag utbildas, men då kan vi inte identifiera fossilen som tillhöriga ett visst fylum. Drag som är typiska för fylum Chordata, som ryggsträng, ryggmärg, gälspringor (eller anlag till sådana) och svans (åtminstone på fosterstadiet) bildar alltså en sorts minsta gemensamma nämnare som finns med från början – sedan kommer variationen. Anders Gärdeborn har helt missförstått evolutionsteorin här.

Vi ser också i fossilserien att de kambriska formerna kan vara så lika varandra att det kan vara svårt att klassificera dem – exempelvis har Orthrozanclus reburrus drag av mollusk, ringmask och armfoting, tre olika fyla. Detta är precis vad man borde vänta sig av en evolutionär process; innan grupperna separerat tillräckligt ifrån varandra borde de fortfarande påminna om gemensamma stamformer. Tvärtemot vad Gärdeborn tror stämmer mönstren i fossilserien utmärkt med evolutionsteorin.

***

Men hur häftig var den kambriska explosionen – hur snabbt gick den egentligen? Anders Gärdeborn säger att den kambriska explosionen varade fem miljoner år (s. 80). Paleontologen Donald Prothero anger däremot en period av 15 miljoner år. Dessutom menar Prothero att den kambriska explosionen hade en startsträcka på 80 miljoner år eftersom den ediacara faunan dyker upp redan för 600 miljoner år sedan [1].

Det finns åtskilliga makrofossil som är äldre än den kambriska explosionen, och en del av dem representerar moderna fyla. Exempelvis finns det svampdjur som är 580 miljoner år gamla, möjligen ännu äldre [2]. De första nässeldjuren kan vara lika gamla. En del av dessa tidiga fossil påminner så mycket om kambriska former att många paleontologer vill se dem som direkta föregångare. Kimberella, 555 miljoner år gammal, är påtagligt lik senare mollusker, Arkarua påminner om senare tagghudingar och Spriggina, 550 miljoner år gammal, kan ha varit en föregångare till kambriums trilobiter. Så när Anders Gärdeborn påstår att ”dessa fyla dyker upp fullt färdiga i materialet, utan evolutionära föregångare” (s. 78), är detta inte sant. Som vi såg i förra inlägget är fyla inte ”fullt färdiga”; dessutom ser vi nu att det finns möjliga evolutionära föregångare.

***

Det är alltså klart att den utveckling av komplexa former som kallas den ”kambriska explosionen” sannolikt tog flera tiotals miljoner år. Är nu detta mycket eller lite? Utvecklingen behöver faktiskt inte ha varit snabbare än under andra epoker man känner till. Exempelvis behövdes ungefär 40 miljoner år för däggdjuren att evolveras från en näbbmusliknande stamform till dagens alla däggdjursordningar med valar, fladdermöss, primater och andra [3]. Det intressanta är inte heller i första hand det tidsintervall det gäller, utan antalet generationer som funnits under perioden. Många större däggdjur behöver flera år för att nå könsmognad, men för näbbmöss kan det räcka med några månader. Ett litet och enkelt byggt djur som rundmasken Caenorhabditis elegans blir däremot könsmoget på ca fyra dagar.  Det är förstås omöjligt att veta vilken livscykel djur hade för 500–600 miljoner år sedan, men det är nog ingen alltför vild gissning att de – så vitt vi vet – små och enkelt byggda djur som fanns vid denna tid hade en generationstid på veckor och månader snarare än månader och år. Då framstår den kambriska explosionen inte längre som lika explosiv.

Men finns här ändå inte något som kräver en förklaring? Först kommer en lång period med fåtaliga fossil, sedan dyker det upp en rik fauna. Vad hände?

Flera saker. För ungefär 635 miljoner år sedan avslutades en istid som kanske omfattade hela planeten (enligt ”snowball earth”-hypotesen). Då inleds den ediacara tidsåldern, och inte långt senare dyker de första spåren av mikroskopiska flercelliga organismer upp. Livet fick helt andra möjligheter att utvecklas i de varma, grunda haven än under istäcket eller i den kalla oceanen. För ungefär 600 miljoner år sedan börjar det dyka upp makrofossil, alltså spår av större former. Under denna tid stiger atmosfärens syrehalt för att nästan nå dagens nivåer i början av kambrium. Syret är en kritisk faktor här, eftersom större djur med cirkulationssystem behöver en viss syrekoncentration för att överleva – ju mer syre, desto större kan djuren bli.

Under den period som föregår kambrium sker en förändring i havsvattnets sammansättning som innebär att nivån av kalciumjoner stiger kraftigt [4]. Detta gör det möjligt för djuren att skaffa sig tänder och skyddande skal av kalciumkarbonat eller kalciumfosfat. Det innebär också att sannolikheten för att vi ska finna fossil ökar dramatiskt. Under just denna period finner vi en rik fauna, ”the small shellies”, av små skal, troligen av mollusker, liksom plattor och spetsar som kan ha täckt kroppsytan på större djur. Vi ser också att det dyker upp tunnlar och gångar i sedimenten, något som inte funnits tidigare. Så småningom finner vi också större djur med skal, exempelvis trilobiter.

Allt detta är ju ganska logiskt. Den ökande syrehalten gör att djuren kan bli allt större, men så länge de inte har hårda delar bevaras de sällan som fossil. När det så blir möjligt att bilda hårda delar kommer de att kunna evolvera tänder och skyddande skal, och en del arter gräver ned sig i sedimenten. Och då, plötsligt, avsätts massor av fossil. De nya förutsättningarna möjliggör nya kroppsstrukturer och levnadssätt, och antalet arter ökar. Så här i efterhand ser det ut som en explosion i fossilserien.

Det är mycket vi inte vet om utvecklingen i kambrium, och det hade varit oerhört spännande att få veta mer. Men det vi faktiskt vet tyder inte på att det som hände på något sätt skulle vara oförklarligt.

Noter

[1] Prothero, D.R. (2007): Evolution. What the fossils say and why it matters. Columbia University Press. s. 168

[2] Man har nyligen funnit 635 miljoner år gamla spår av något som ser ut som svampdjur.

[3] Prothero, D.R. (2007): Evolution. What the fossils say and why it matters. Columbia University press. s. 285

[4] Brennan, S.T. et al. (2004): Seawater chemistry and the advent of biocalcification. Geology, 32: 473–476

Läs- och länktips

Den kambriska explosionen behandlas i kapitel 7 i:

Prothero, D.R. (2007): Evolution. What the fossils say and why it matters. Columbia University Press.

En trevlig populärvetenskaplig bok i ämnet är:

Brasier, M. (2009): Darwin’s lost world. The hidden history of animal life. Oxford University Press

Det finns flera bra artiklar att ladda ner från nätet:

Miller, K.B. (2011): The Cambrian “Explosion”, Transitional Forms, and the Tree of Life. BioLogos Foundation

Morris, S.C. (2006): Darwin’s dilemma: the realities of the Cambrian ‘explosion’. Phil. Trans. R. Soc. B., 361: 1069–1083.

Morton, G-R. (2001): Transitional Forms and the Evolution of Phyla. Perspectives on Science and Christian Faith 53: 42–51.

Wikipedia har en innehållsrik artikel med många referenser och länkar.

[Ursprungligen publicerad på http://biologg.wordpress.com.]