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13.22: Tierleben im Präkambrium - Biologie

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Die Zeit vor dem Kambrium wird als bezeichnet Ediacara-Zeit (von vor etwa 635 Millionen Jahren bis vor 543 Millionen Jahren), die letzte Periode des späten proterozoischen Neoproterozoikums (Abbildung 1). Neben ihrer morphologischen Ähnlichkeit haben molekulare Analysen ähnliche Sequenzhomologien in ihrer DNA ergeben.

Es wurde lange angenommen, dass das früheste Leben, das die Biota von Ediacara umfasst, nur winzige, sitzende Meeresbewohner mit weichem Körper umfasst. In letzter Zeit gibt es jedoch zunehmend wissenschaftliche Beweise dafür, dass während dieser Zeit und möglicherweise sogar vor der Ediacara-Zeit vielfältigere und komplexere Tierarten lebten.

Fossilien, von denen angenommen wird, dass sie die ältesten Tiere mit harten Körperteilen darstellen, wurden kürzlich in Südaustralien entdeckt. Diese schwammartigen Fossilien, genannt Coronacollina acula, gehen bis zu 560 Millionen Jahre zurück und zeigen vermutlich die Existenz von harten Körperteilen und Stacheln, die sich 20–40 cm vom Hauptkörper (geschätzt etwa 5 cm lang) erstreckten. Andere Fossilien aus der Ediacara-Zeit sind in Abbildung 2 dargestellt.

Ein weiterer neuer Fossilfund könnte die früheste jemals gefundene Tierart darstellen. Während die Gültigkeit dieser Behauptung noch untersucht wird, scheinen diese primitiven Fossilien kleine, einen Zentimeter lange, schwammartige Kreaturen zu sein. Diese Fossilien aus Südaustralien sind 650 Millionen Jahre alt und stellen das mutmaßliche Tier tatsächlich vor das große Aussterben der Eiszeit, das den Übergang zwischen den Kryogene Periode und die Ediacara-Zeit. Bis zu dieser Entdeckung glaubten die meisten Wissenschaftler, dass es vor der Ediacara-Zeit kein Tierleben gab. Viele Wissenschaftler glauben heute, dass sich Tiere tatsächlich während der kryogenischen Zeit entwickelt haben könnten.


Präkambrium

Die Präkambrium (oder Präkambrium, manchmal abgekürzt pꞒ, oder Kryptozoikum) ist der früheste Teil der Erdgeschichte, der vor dem aktuellen Phanerozoikum liegt. Das Präkambrium wird so genannt, weil es dem Kambrium vorausging, der ersten Periode des Phanerozoikums, das nach Cambria benannt ist, dem latinisierten Namen für Wales, in dem Gesteine ​​aus dieser Zeit erstmals untersucht wurden. Das Präkambrium macht 88% der geologischen Zeit der Erde aus.

Das Präkambrium (in der Zeitachsenfigur rot eingefärbt) ist eine informelle Einheit der geologischen Zeit, [1] die in drei Äonen (Hadean, Archäisch, Proterozoikum) der geologischen Zeitskala unterteilt ist. Es erstreckt sich von der Entstehung der Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren (Ga) bis zum Beginn des Kambriums vor etwa 541 Millionen Jahren (Ma), als hartschalige Kreaturen erstmals im Überfluss auftauchten.


Die kambrische Explosion des Tierlebens

Während des Kambriums gab es die schnellste Entwicklung neuer Tierarten, aber die Ursache dieser Explosion ist noch unbekannt.

Lernziele

Vergleichen Sie die Theorien, die versuchen, die kambrische Explosion zu erklären

Die zentralen Thesen

Wichtige Punkte

  • Stachelhäuter, Weichtiere, Würmer, Chordates und Arthropoden (einschließlich Arthropoden, Trilobiten genannt, die als eine der ersten Arten einen Sehsinn zeigten) entwickelten sich während des Kambriums.
  • Umweltveränderungen wie der Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffs und ein Anstieg der ozeanischen Kalziumkonzentrationen könnten die Kambrische Explosion verursacht haben.
  • Ein Kontinentalschelf mit zahlreichen flachen Becken, der den notwendigen Lebensraum für das Zusammenleben einer größeren Anzahl verschiedener Tierarten bot, könnte die kambrische Explosion verursacht haben.
  • Die kambrische Explosion könnte auf ökologische Beziehungen zwischen Arten zurückzuführen sein, wie z. B. Veränderungen im Nahrungsnetz, Konkurrenz um Nahrung und Raum und Räuber-Beute-Beziehungen.
  • Die Evolution von Hox-Kontrollgenen, die zu Komplexität und Flexibilität der Tiere führt, hat möglicherweise die notwendigen Möglichkeiten für eine Zunahme möglicher Tiermorphologien geschaffen.

Schlüsselbegriffe

  • Ordovizische Periode: deckt die Zeit zwischen 485-443 Millionen Jahren ab, gefolgt vom Kambrium
  • kambrische Explosion: das relativ schnelle Auftreten (über einen Zeitraum von vielen Millionen Jahren) vor etwa 530 Millionen Jahren der meisten großen Tierstämme, wie in Fossilien nachgewiesen

Die kambrische Explosion des Tierlebens

Das Kambrium, das vor etwa 542 bis 488 Millionen Jahren stattfand, markiert die schnellste Entwicklung neuer Tierstämme und Tiervielfalt in der Geschichte der Erde. Es wird angenommen, dass die meisten der heute existierenden Tierstämme ihren Ursprung in dieser Zeit hatten, die oft als kambrische Explosion bezeichnet wird. In dieser Zeit entstanden Stachelhäuter, Weichtiere, Würmer, Arthropoden und Chordaten. Eine der dominantesten Arten während des Kambriums war der Trilobit, ein Arthropode, der zu den ersten Tieren gehörte, die einen Sehsinn zeigten.

Trilobiten: Diese Fossilien (a–d) gehören zu Trilobiten, ausgestorbenen Arthropoden, die vor 525 Millionen Jahren im frühen Kambrium auftauchten und während eines Massensterbens am Ende des Perms vor etwa 250 Millionen Jahren aus dem Fossilienbestand verschwanden.

Kambrium: Eine künstlerische Darstellung zeigt einige Organismen aus dem Kambrium.

Die Ursachen der kambrischen Explosion werden immer noch diskutiert. Es gibt viele Theorien, die versuchen, diese Frage zu beantworten. Umweltveränderungen haben möglicherweise eine geeignetere Umgebung für das Tierleben geschaffen. Beispiele für diese Veränderungen sind der Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffgehalts und der starke Anstieg der ozeanischen Kalziumkonzentrationen, die dem Kambrium vorausgingen. Einige Wissenschaftler glauben, dass ein ausgedehnter Kontinentalschelf mit zahlreichen flachen Lagunen oder Tümpeln den notwendigen Lebensraum für das Zusammenleben einer größeren Anzahl verschiedener Tierarten bot. Es gibt auch Unterstützung für Theorien, die argumentieren, dass ökologische Beziehungen zwischen Arten wie Veränderungen im Nahrungsnetz, Konkurrenz um Nahrung und Raum und Räuber-Beute-Beziehungen darauf ausgerichtet waren, eine plötzliche, massive Koevolution von Arten zu fördern. Wieder andere Theorien behaupten genetische und entwicklungsbedingte Gründe für die kambrische Explosion. Die morphologische Flexibilität und Komplexität der Tierentwicklung, die durch die Evolution der Hox-Kontrollgene geboten wurde, haben möglicherweise die notwendigen Möglichkeiten für eine Zunahme möglicher Tiermorphologien zur Zeit des Kambriums geboten. Theorien, die versuchen zu erklären, warum die kambrische Explosion stattfand, müssen in der Lage sein, stichhaltige Gründe für die massive Diversifizierung der Tiere zu liefern und zu erklären, warum sie zu diesem Zeitpunkt geschah. Es gibt Beweise dafür, dass jede der oben beschriebenen Theorien sowohl unterstützt als auch widerlegt wird. Die Antwort kann sehr gut eine Kombination dieser und anderer Theorien sein.

Sauerstoffkonzentration der Erde: Die Sauerstoffkonzentration in der Erdatmosphäre stieg vor etwa 300 Millionen Jahren stark an.

Ungeklärte Fragen zur Tierdiversifizierung, die während des Kambriums stattfand, bleiben bestehen. Wir verstehen zum Beispiel nicht, wie sich die Evolution so vieler Arten in so kurzer Zeit vollzogen hat. Gab es zu dieser Zeit wirklich eine “Explosion” des Lebens? Einige Wissenschaftler stellen die Gültigkeit dieser Idee in Frage, weil es immer mehr Beweise dafür gibt, dass vor dem Kambrium mehr Tierleben existierte und dass auch andere ähnliche Arten, sogenannte Explosionen (oder Strahlungen) später in der Geschichte auftraten. Darüber hinaus setzte sich die enorme Diversifizierung der Tierarten, die während des Kambriums begonnen zu haben scheint, bis weit in das folgende Ordovizium fort. Trotz einiger dieser Argumente sind sich die meisten Wissenschaftler einig, dass das Kambrium eine Zeit beeindruckend schneller Tierentwicklung und Diversifizierung markierte, die anderswo in der Geschichte ihresgleichen sucht.


Präkambrisches Tierleben

Die Zeit vor dem Kambrium wird als Ediacara-Periode (von vor etwa 635 Millionen Jahren bis vor 543 Millionen Jahren) bezeichnet, die letzte Periode des späten Proterozoikums des Neoproterozoikums (Abbildung). Es wird angenommen, dass sich zu dieser Zeit frühes Tierleben, das als Ediacara-Biota bezeichnet wird, aus Protisten entwickelt hat. Einige Protistenarten, die Choanoflagellaten genannt werden, ähneln den Choanozytenzellen in den einfachsten Tieren, Schwämmen. Neben ihrer morphologischen Ähnlichkeit haben molekulare Analysen ähnliche Sequenzhomologien in ihrer DNA ergeben.

(a) Die Erdgeschichte ist in Äonen, Epochen und Perioden unterteilt. Beachten Sie, dass die ediakarische Periode im Proterozoikum beginnt und im Kambrium des Phanerozoikums endet. (b) Stadien auf der geologischen Zeitskala werden als Spirale dargestellt. (Gutschrift: Änderung der Arbeit durch USGS)

Es wurde lange angenommen, dass das früheste Leben, das die Biota von Ediacara umfasst, nur winzige, sitzende Meeresbewohner mit weichem Körper umfasst. In letzter Zeit gibt es jedoch zunehmend wissenschaftliche Beweise dafür, dass während dieser Zeit und möglicherweise sogar vor der Ediacara-Zeit vielfältigere und komplexere Tierarten lebten.

Fossilien, von denen angenommen wird, dass sie die ältesten Tiere mit harten Körperteilen darstellen, wurden kürzlich in Südaustralien entdeckt. Diese schwammartigen Fossilien, genannt Coronacollina acula, gehen bis zu 560 Millionen Jahre zurück und zeigen vermutlich die Existenz von harten Körperteilen und Stacheln, die sich 20–40 cm vom Hauptkörper (geschätzt etwa 5 cm lang) erstreckten. Andere Fossilien aus der Ediacara-Zeit sind in Abbildung . dargestelltab.

Fossilien von (a) Cyclomedusa und B) Dickinsonia Datum vor 650 Millionen Jahren, während der Ediacara-Zeit. (Kredit: Änderung der Arbeit von „Smith609“/Wikimedia Commons)

Ein weiterer neuer Fossilfund könnte die früheste jemals gefundene Tierart darstellen. Während die Gültigkeit dieser Behauptung noch untersucht wird, scheinen diese primitiven Fossilien kleine, einen Zentimeter lange, schwammartige Kreaturen zu sein. Diese Fossilien aus Südaustralien sind 650 Millionen Jahre alt und stellen das mutmaßliche Tier tatsächlich vor das große Aussterben der Eiszeit, das den Übergang zwischen der kryogenischen und der ediakarischen Periode markierte. Bis zu dieser Entdeckung glaubten die meisten Wissenschaftler, dass es vor der Ediacara-Zeit kein Tierleben gab. Viele Wissenschaftler glauben heute, dass sich Tiere tatsächlich während der kryogenischen Zeit entwickelt haben könnten.


Postkambrische Evolution und Massenaussterben

Die Perioden, die dem Kambrium während des Paläozoikums folgten, sind durch weitere Tierentwicklung und das Aufkommen vieler neuer Ordnungen, Familien und Arten gekennzeichnet. Als sich die Tierstämme weiter diversifizierten, passten sich neue Arten an neue ökologische Nischen an. Während des Ordoviziums, das dem Kambrium folgte, tauchte die Pflanzenwelt erstmals an Land auf. Diese Veränderung ermöglichte es ehemaligen Wassertierarten, ins Land einzudringen und sich direkt von Pflanzen oder verrottenden Pflanzen zu ernähren. Kontinuierliche Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen während des Rests des Paläozoikums aufgrund kontinentaler Plattenbewegungen förderten die Entwicklung neuer Anpassungen an die terrestrische Existenz bei Tieren, wie Gliedmaßenanhängsel bei Amphibien und Epidermisschuppen bei Reptilien.

Veränderungen in der Umwelt schaffen oft neue Nischen (Lebensräume), die zu einer schnellen Artbildung und einer erhöhten Vielfalt beitragen. Andererseits können katastrophale Ereignisse wie Vulkanausbrüche und Meteoriteneinschläge, die Leben auslöschen, zu verheerenden Verlusten an Vielfalt führen. Solche Perioden des Massenaussterbens (Abbildung 6) sind in der Evolutionsgeschichte des Lebens wiederholt aufgetreten, wobei einige genetische Linien ausgelöscht wurden, während Raum für andere geschaffen wurde, um sich in die leeren Nischen zu entwickeln, die zurückgelassen wurden. Das Ende des Perms (und des Paläozoikums) war durch das größte Massensterben der Erdgeschichte gekennzeichnet, ein Verlust von etwa 95 Prozent der damals noch existierenden Arten. Einige der dominierenden Stämme in den Weltmeeren, wie die Trilobiten, verschwanden vollständig. An Land ermöglichte das Verschwinden einiger dominanter Reptilienarten des Perm die Entstehung einer neuen Reptilienlinie, der Dinosaurier. Die warmen und stabilen klimatischen Bedingungen des darauffolgenden Mesozoikums förderten eine explosionsartige Diversifizierung der Dinosaurier in jede nur erdenkliche Nische in Land, Luft und Wasser. Auch Pflanzen strahlten in neue Landschaften und leere Nischen aus und schufen komplexe Gemeinschaften von Erzeugern und Verbrauchern, von denen einige aufgrund der reichlich vorhandenen Nahrung sehr groß wurden.

Abbildung 6. Massenaussterben sind im geologischen Zeitraum wiederholt aufgetreten.

Ein weiteres Massenaussterben ereignete sich am Ende der Kreidezeit und beendete das Mesozoikum. Der Himmel verdunkelte sich und die Temperaturen fielen, als ein großer Meteoriteneinschlag und Tonnen von Vulkanasche das einfallende Sonnenlicht blockierten. Pflanzen starben, Pflanzenfresser und Fleischfresser verhungerten, und die meist kaltblütigen Dinosaurier überließen ihre Dominanz der Landschaft eher warmblütigen Säugetieren. Im folgenden Känozoikum strahlten Säugetiere in terrestrische und aquatische Nischen aus, die einst von Dinosauriern besetzt waren, und Vögel, die warmblütigen Ableger einer Linie der herrschenden Reptilien, wurden zu Luftspezialisten. Das Auftreten und die Dominanz von Blütenpflanzen im Känozoikum schufen neue Nischen für Insekten, aber auch für Vögel und Säugetiere. Veränderungen der Tierartenvielfalt während der späten Kreidezeit und des frühen Känozoikums wurden auch durch eine dramatische Verschiebung in der Erdgeographie gefördert, als Kontinentalplatten über die Kruste in ihre aktuelle Position rutschten und einige Tiergruppen auf Inseln und Kontinenten isoliert oder durch Gebirgszüge getrennt blieben oder Binnenmeere von anderen Wettbewerbern. Zu Beginn des Känozoikums entstanden mit der Entwicklung von Gräsern und Korallenriffen neue Ökosysteme. Im späten Känozoikum kam es während der Eiszeiten, die hohe Breiten mit Eis bedeckten und sich dann zurückzogen, zu weiteren Aussterben, gefolgt von Artbildung, und ließen neue Freiräume für die Kolonisierung.

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Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über das Massensterben zu erfahren:

Karriereverbindung

Paläontologe

Naturkundemuseen enthalten die fossilen Abgüsse ausgestorbener Tiere und Informationen darüber, wie sich diese Tiere entwickelten, lebten und starben. Paläontologen sind Wissenschaftler, die das prähistorische Leben erforschen. Sie verwenden Fossilien, um zu beobachten und zu erklären, wie sich das Leben auf der Erde entwickelt hat und wie die Arten miteinander und mit der Umwelt interagieren. Ein Paläontologe muss Kenntnisse in Biologie, Ökologie, Chemie, Geologie und vielen anderen wissenschaftlichen Disziplinen haben. Die Arbeit eines Paläontologen kann Feldstudien beinhalten: die Suche nach und das Studium von Fossilien. Neben dem Graben und Finden von Fossilien bereiten Paläontologen auch Fossilien für weitere Untersuchungen und Analysen vor. Obwohl Dinosaurier wahrscheinlich die ersten Tiere sind, die einem in den Sinn kommen, wenn man an Paläontologie denkt, untersuchen Paläontologen alles von Pflanzen, Pilzen und Fischen bis hin zu Meerestieren und Vögeln.

Ein Bachelor-Abschluss in Geowissenschaften oder Biologie ist ein guter Ausgangspunkt für die Karriere als Paläontologe. Meist ist ein abgeschlossenes Studium erforderlich. Darüber hinaus ist eine Berufserfahrung in einem Museum oder in einem paläontologischen Labor von Vorteil.


27.4 Die Evolutionsgeschichte des Tierreichs

Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

  • Beschreiben Sie die Merkmale, die die frühesten Tiere charakterisierten und ungefähr wann sie auf der Erde erschienen
  • Erklären Sie die Bedeutung des Kambriums für die Tierevolution und die Veränderungen in der Tiervielfalt, die während dieser Zeit stattfanden
  • Beschreiben Sie einige der ungelösten Fragen rund um die kambrische Explosion
  • Diskutieren Sie die Auswirkungen des Massensterbens von Tieren, die in der Evolutionsgeschichte aufgetreten sind

Viele Fragen zu den Ursprüngen und der Evolutionsgeschichte des Tierreichs werden weiterhin erforscht und diskutiert, da neue fossile und molekulare Beweise die vorherrschenden Theorien verändern. Einige dieser Fragen umfassen die folgenden: Seit wann gibt es Tiere auf der Erde? Was waren die frühesten Mitglieder des Tierreichs und welcher Organismus war ihr gemeinsamer Vorfahre? Während die Tiervielfalt während des Kambriums des Paläozoikums vor 530 Millionen Jahren zunahm, deuten moderne fossile Beweise darauf hin, dass primitive Tierarten viel früher existierten.

Präkambrisches Tierleben

Die Zeit vor dem Kambrium wird als Ediacara-Periode (von vor etwa 635 Millionen Jahren bis vor 543 Millionen Jahren) bezeichnet, die letzte Periode des späten Proterozoikums des Neoproterozoikums (Abb. 27.14). Ediacara-Fossilien wurden erstmals in den Ediacara-Hügeln in Südaustralien gefunden. Es gibt keine lebenden Vertreter dieser Arten, die Abdrücke hinterlassen haben, die wie Federn oder Münzen aussehen (Abb. 27.15). Es wird angenommen, dass frühes Tierleben, genannt Ediacara-Biota, entwickelte sich zu dieser Zeit aus Protisten.

Die meisten Ediacara-Biota waren nur wenige mm oder cm lang, aber einige der federartigen Formen konnten Längen von über einem Meter erreichen. In letzter Zeit gibt es zunehmend wissenschaftliche Beweise dafür, dass während dieser Zeit und wahrscheinlich sogar vor der Ediacara-Zeit vielfältigere und komplexere Tierarten lebten.

Fossilien, von denen angenommen wird, dass sie die ältesten Tiere mit harten Körperteilen darstellen, wurden kürzlich in Südaustralien entdeckt. Diese schwammartigen Fossilien, genannt Coronacollina acula, gehen bis zu 560 Millionen Jahre zurück und zeigen vermutlich die Existenz von harten Körperteilen und Stacheln, die sich 20–40 cm von dem fingerhutförmigen Körper (geschätzt etwa 5 cm lang) erstreckten. Andere Fossilien aus der Ediacara-Zeit sind in Abbildung 27.15a, b, c dargestellt.

Ein weiterer neuer Fossilfund könnte die früheste jemals gefundene Tierart darstellen. Während die Gültigkeit dieser Behauptung noch untersucht wird, scheinen diese primitiven Fossilien kleine, einen Zentimeter lange, schwammartige Kreaturen zu sein, unregelmäßig geformt und mit inneren Röhren oder Kanälen. Diese alten Fossilien aus Südaustralien sind 650 Millionen Jahre alt und stellen das mutmaßliche Tier tatsächlich vor das große Aussterben der Eiszeit, das den Übergang zwischen der kryogenischen und der ediakarischen Periode markierte. Bis zu dieser Entdeckung glaubten die meisten Wissenschaftler, dass es vor der Ediacara-Zeit kein Tierleben gab. Viele Wissenschaftler glauben heute, dass sich Tiere tatsächlich während der kryogenischen Zeit entwickelt haben könnten.

Die kambrische Explosion des Tierlebens

Während die Fossilien der ediacaranischen und kryogenischen Zeit rätselhaft sind, sind dies der folgenden Kambriumzeit weit weniger rätselhaft und umfassen Körperformen, die den heute lebenden ähnlich sind. Das Kambrium, das vor etwa 542 bis 488 Millionen Jahren stattfand, markiert die schnellste Entwicklung neuer Tierstämme und Tiervielfalt in der Erdgeschichte. Die rasche Diversifizierung der Tiere, die in dieser Zeit auftraten, einschließlich der meisten heute existierenden Tierstämme, wird oft als Kambriumexplosion bezeichnet (Abb. 27.16). In dieser Zeit entstanden Tiere, die Stachelhäutern, Weichtieren, Würmern, Arthropoden und Chordaten ähnelten. Was möglicherweise ein Top-Raubtier dieser Zeit war, war eine arthropodenähnliche Kreatur namens Anomalocaris, über einen Meter lang, mit Facettenaugen und stacheligen Tentakeln. Offensichtlich wiesen all diese kambrischen Tiere bereits komplexe Strukturen auf, daher müssen ihre Vorfahren viel früher existiert haben.

Eine der dominantesten Arten während des Kambriums war der Trilobit, ein Arthropode, der zu den ersten Tieren gehörte, die einen Sehsinn zeigten (Abb. 27.17a,b,c,d). Trilobiten waren modernen Pfeilschwanzkrebsen etwas ähnlich. Tausende verschiedener Arten wurden in fossilen Sedimenten des Kambriums identifiziert, keine einzige Art überlebt heute.

Die Ursache der kambrischen Explosion wird immer noch diskutiert, und es kann tatsächlich sein, dass eine Reihe von miteinander interagierenden Ursachen diese unglaubliche Explosion der Tiervielfalt einleitete. Aus diesem Grund gibt es eine Reihe von Hypothesen, die versuchen, diese Frage zu beantworten. Umweltveränderungen haben möglicherweise eine geeignetere Umgebung für das Tierleben geschaffen. Beispiele für diese Veränderungen sind der Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffgehalts (Abbildung 27.18) und der starke Anstieg der ozeanischen Kalziumkonzentration vor dem Kambrium. Einige Wissenschaftler glauben, dass ein ausgedehnter Kontinentalschelf mit zahlreichen flachen Lagunen oder Tümpeln den notwendigen Lebensraum für das Zusammenleben einer größeren Anzahl verschiedener Tierarten bot. Es gibt auch Hypothesen, die argumentieren, dass ökologische Beziehungen zwischen Arten, wie Veränderungen im Nahrungsnetz, Konkurrenz um Nahrung und Raum und Räuber-Beute-Beziehungen, darauf ausgerichtet waren, eine plötzliche massive Koevolution von Arten zu fördern. Noch andere Hypothesen behaupten genetische und entwicklungsbedingte Gründe für die kambrische Explosion. Die morphologische Flexibilität und Komplexität der Tierentwicklung durch die Evolution von Hox Kontrollgene könnten zur Zeit des Kambriums die notwendigen Möglichkeiten für eine Zunahme möglicher Tiermorphologien geboten haben. Hypothesen, die versuchen zu erklären, warum die kambrische Explosion stattgefunden hat, müssen in der Lage sein, stichhaltige Gründe für die massive Diversifizierung der Tiere zu liefern und zu erklären, warum sie passiert ist Wenn es tat. Es gibt Beweise dafür, dass jede der oben beschriebenen Hypothesen sowohl unterstützt als auch widerlegt wird, und die Antwort kann sehr gut eine Kombination dieser und anderer Theorien sein.

Es bleiben jedoch ungeklärte Fragen zur Tierdiversifizierung, die während des Kambriums stattfand. Wir verstehen zum Beispiel nicht, wie sich die Evolution so vieler Arten in so kurzer Zeit vollzogen hat. Gab es zu dieser Zeit wirklich eine „Explosion“ des Lebens? Einige Wissenschaftler stellen die Gültigkeit dieser Idee in Frage, da es immer mehr Hinweise darauf gibt, dass vor dem Kambrium mehr Tierleben existierte und dass auch später in der Geschichte sogenannte Explosionen (oder Strahlungen) anderer ähnlicher Arten auftraten. Darüber hinaus setzte sich die enorme Diversifizierung der Tierarten, die während des Kambriums begonnen zu haben scheint, bis weit in das folgende Ordovizium fort. Trotz einiger dieser Argumente sind sich die meisten Wissenschaftler einig, dass das Kambrium eine Zeit der beeindruckend schnellen Evolution der Tiere und der Diversifizierung der Körperformen markierte, die für keine andere Zeit vergleichbar ist.

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Sehen Sie sich eine Animation an, wie das Leben im Ozean während der kambrischen Explosion ausgesehen haben könnte.

Postkambrische Evolution und Massenaussterben

Die Perioden, die dem Kambrium während des Paläozoikums folgten, sind durch die weitere Evolution der Tiere und die Entstehung vieler neuer Ordnungen, Familien und Arten gekennzeichnet. Als sich die Tierstämme weiter diversifizierten, passten sich neue Arten an neue ökologische Nischen an. Während des Ordoviziums, das dem Kambrium folgte, tauchte die Pflanzenwelt erstmals an Land auf. Diese Veränderung ermöglichte es ehemaligen Wassertierarten, ins Land einzudringen und sich direkt von Pflanzen oder verrottenden Pflanzen zu ernähren. Kontinuierliche Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen während des Rests des Paläozoikums aufgrund kontinentaler Plattenbewegungen förderten die Entwicklung neuer Anpassungen an die terrestrische Existenz bei Tieren, wie Gliedmaßenanhängsel bei Amphibien und Epidermisschuppen bei Reptilien.

Umweltveränderungen schaffen oft neue Nischen (diversifizierte Lebensräume), die zu schneller Artbildung und erhöhter Vielfalt einladen. Auf der anderen Seite können katastrophale Ereignisse wie Vulkanausbrüche und Meteoriteneinschläge, die das Leben auslöschen, für einige Kladen zu verheerenden Verlusten an Vielfalt führen, während sie anderen neue Möglichkeiten bieten, „die Lücken zu füllen“ und zu speziieren. Solche Perioden des Massenaussterbens (Abb. 27.19) sind in der Evolutionsgeschichte des Lebens wiederholt aufgetreten, wobei einige genetische Linien ausgelöscht wurden, während Raum für andere geschaffen wurde, um sich in die leeren Nischen zu entwickeln, die zurückgelassen wurden. Das Ende des Perms (und des Paläozoikums) war durch das größte Massenaussterben der Erdgeschichte gekennzeichnet, ein Verlust von schätzungsweise 95 Prozent der damals noch existierenden Arten. Einige der dominierenden Stämme in den Weltmeeren, wie die Trilobiten, verschwanden vollständig. An Land ermöglichte das Verschwinden einiger dominanter Reptilienarten des Perm die Entstehung einer neuen Reptilienlinie, der Dinosaurier. Die warmen und stabilen klimatischen Bedingungen des darauffolgenden Mesozoikums förderten eine explosionsartige Diversifizierung der Dinosaurier in jede nur erdenkliche Nische in Land, Luft und Wasser. Auch Pflanzen strahlten in neue Landschaften und leere Nischen aus und schufen komplexe Gemeinschaften von Erzeugern und Verbrauchern, von denen einige aufgrund der reichlich vorhandenen Nahrung sehr groß wurden.

Ein weiteres Massenaussterben ereignete sich am Ende der Kreidezeit und beendete das Mesozoikum. Der Himmel verdunkelte sich und die Temperaturen fielen nach einem großen Meteoriteneinschlag und Tonnen von Vulkanasche, die in die Atmosphäre geschleudert wurden, blockierten das einfallende Sonnenlicht. Pflanzen starben, Pflanzenfresser und Fleischfresser verhungerten, und die Dinosaurier überließen ihre Dominanz der Landschaft den warmblütigen Säugetieren. Im folgenden Känozoikum strahlten Säugetiere in terrestrische und aquatische Nischen aus, die einst von Dinosauriern besetzt waren, und Vögel – die warmblütigen direkten Nachkommen einer Linie der herrschenden Reptilien – wurden zu Luftspezialisten. Das Auftreten und die Dominanz von Blütenpflanzen im Känozoikum schufen neue Nischen für bestäubende Insekten sowie für Vögel und Säugetiere. Veränderungen der Tierartenvielfalt während der späten Kreidezeit und des frühen Känozoikums wurden auch durch eine dramatische Verschiebung in der Erdgeographie gefördert, als Kontinentalplatten über die Kruste in ihre aktuelle Position rutschten und einige Tiergruppen auf Inseln und Kontinenten isoliert oder durch Gebirgszüge getrennt blieben oder Binnenmeere von anderen Wettbewerbern. Zu Beginn des Känozoikums entstanden mit der Entwicklung von Gräsern und Korallenriffen neue Ökosysteme. Im späten Känozoikum kam es während der Eiszeiten, die hohe Breiten mit Eis bedeckten und sich dann zurückzogen, zu weiteren Aussterben, gefolgt von Speziation, und ließen neue Freiräume für die Kolonisierung.

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Paläontologe

Naturkundemuseen enthalten die Fossilien ausgestorbener Tiere sowie Informationen darüber, wie sich diese Tiere entwickelten, lebten und starben. Paläontologen sind Wissenschaftler, die das prähistorische Leben erforschen. Sie verwenden Fossilien, um zu beobachten und zu erklären, wie sich das Leben auf der Erde entwickelt hat und wie die Arten miteinander und mit der Umwelt interagieren. Ein Paläontologe muss Kenntnisse in Mathematik, Biologie, Ökologie, Chemie, Geologie und vielen anderen wissenschaftlichen Disziplinen haben. Die Arbeit eines Paläontologen kann Feldstudien beinhalten: die Suche nach und das Studium von Fossilien. Neben dem Graben und Finden von Fossilien bereiten Paläontologen auch Fossilien für weitere Untersuchungen und Analysen vor. Obwohl Dinosaurier wahrscheinlich die ersten Tiere sind, die einem in den Sinn kommen, wenn man über das Leben in der Antike nachdenkt, untersuchen Paläontologen eine Vielzahl von Lebensformen, von Pflanzen, Pilzen und Wirbellosen bis hin zu Wirbelfischen, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren.

Ein Bachelor-Abschluss in Geowissenschaften oder Biologie ist ein guter Ausgangspunkt für die Karriere als Paläontologe. Meist ist ein abgeschlossenes Studium erforderlich. Darüber hinaus ist eine Berufserfahrung in einem Museum oder in einem paläontologischen Labor von Vorteil.

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    • Autoren: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Herausgeber/Website: OpenStax
    • Buchtitel: Biologie 2e
    • Erscheinungsdatum: 28.03.2018
    • Ort: Houston, Texas
    • Buch-URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • Abschnitts-URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/27-4-the-evolutionary-history-of-the-animal-kingdom

    © 7. Januar 2021 OpenStax. Von OpenStax produzierte Lehrbuchinhalte sind unter einer Creative Commons Attribution License 4.0-Lizenz lizenziert. Der OpenStax-Name, das OpenStax-Logo, die OpenStax-Buchcover, der OpenStax CNX-Name und das OpenStax CNX-Logo unterliegen nicht der Creative Commons-Lizenz und dürfen ohne vorherige und ausdrückliche schriftliche Zustimmung der Rice University nicht reproduziert werden.


    13.22: Tierleben im Präkambrium - Biologie

    Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

    • Beschreiben Sie die Merkmale, die die frühesten Tiere charakterisierten und ungefähr wann sie auf der Erde erschienen
    • Erklären Sie die Bedeutung des Kambriums für die Tierevolution und die Veränderungen in der Tiervielfalt, die während dieser Zeit stattfanden
    • Beschreiben Sie einige der ungelösten Fragen rund um die kambrische Explosion
    • Diskutieren Sie die Auswirkungen des Massensterbens von Tieren, die in der Evolutionsgeschichte aufgetreten sind

    Viele Fragen zu den Ursprüngen und der Evolutionsgeschichte des Tierreichs werden weiterhin erforscht und diskutiert, da neue fossile und molekulare Beweise die vorherrschenden Theorien verändern. Einige dieser Fragen umfassen die folgenden: Seit wann gibt es Tiere auf der Erde? Was waren die frühesten Mitglieder des Tierreichs und welcher Organismus war ihr gemeinsamer Vorfahre? Während die Tiervielfalt während des Kambriums des Paläozoikums vor 530 Millionen Jahren zunahm, deuten moderne fossile Beweise darauf hin, dass primitive Tierarten viel früher existierten.

    Präkambrisches Tierleben

    Die Zeit vor dem Kambrium wird als Ediacara-Periode (von vor etwa 635 Millionen Jahren bis vor 543 Millionen Jahren) bezeichnet, die letzte Periode des späten Proterozoikums des Neoproterozoikums ((Abbildung)). Ediacara-Fossilien wurden erstmals in den Ediacara-Hügeln in Südaustralien gefunden. Es gibt keine lebenden Vertreter dieser Arten, die Abdrücke hinterlassen haben, die wie Federn oder Münzen aussehen ((Abbildung)). Es wird angenommen, dass frühes Tierleben, genannt Ediacara-Biota, entwickelte sich zu dieser Zeit aus Protisten.

    Abbildung 1. Eine evolutionäre Zeitleiste. (a) Die Erdgeschichte ist in Äonen, Epochen und Perioden unterteilt. Beachten Sie, dass die ediakarische Periode im Proterozoikum beginnt und im Kambrium des Phanerozoikums endet. (b) Stadien auf der geologischen Zeitskala werden als Spirale dargestellt. (Gutschrift: Änderung der Arbeit durch USGS)

    Die meisten Ediacara-Biota waren nur wenige mm oder cm lang, aber einige der federartigen Formen konnten Längen von über einem Meter erreichen. In letzter Zeit gibt es zunehmend wissenschaftliche Beweise dafür, dass während dieser Zeit und wahrscheinlich sogar vor der Ediacara-Zeit vielfältigere und komplexere Tierarten lebten.

    Fossilien, von denen angenommen wird, dass sie die ältesten Tiere mit harten Körperteilen darstellen, wurden kürzlich in Südaustralien entdeckt. Diese schwammartigen Fossilien, genannt Coronacollina acula, gehen bis zu 560 Millionen Jahre zurück und zeigen vermutlich die Existenz von harten Körperteilen und Stacheln, die sich 20–40 cm von dem fingerhutförmigen Körper (geschätzt etwa 5 cm lang) erstreckten. Andere Fossilien aus der Ediacara-Zeit sind in (Abbildung) gezeigt.a, b, c.

    Figur 2. Ediacara-Fauna. Fossilien von (a) Cyclomedusa (bis 20 cm), (b) Dickinsonia (bis 1,4 m) (und (c) Spriggina (bis 5 cm) stammen aus der Ediacara-Periode (543-635 MYA). (Kredit : Änderung der Arbeit von „Smith609“/Wikimedia Commons)

    Ein weiterer neuer Fossilfund könnte die früheste jemals gefundene Tierart darstellen. Während die Gültigkeit dieser Behauptung noch untersucht wird, scheinen diese primitiven Fossilien kleine, einen Zentimeter lange, schwammartige Kreaturen zu sein, unregelmäßig geformt und mit inneren Röhren oder Kanälen. Diese alten Fossilien aus Südaustralien sind 650 Millionen Jahre alt und stellen das mutmaßliche Tier tatsächlich vor das große Aussterben der Eiszeit, das den Übergang zwischen der kryogenischen Zeit und der ediakarischen Zeit markierte. Bis zu dieser Entdeckung glaubten die meisten Wissenschaftler, dass es vor der Ediacara-Zeit kein Tierleben gab. Viele Wissenschaftler glauben heute, dass sich Tiere tatsächlich während der kryogenischen Zeit entwickelt haben könnten.

    Die kambrische Explosion des Tierlebens

    Während die Fossilien der ediacaranischen und kryogenischen Zeit rätselhaft sind, sind dies der folgenden Kambriumzeit weit weniger rätselhaft und umfassen Körperformen, die den heute lebenden ähnlich sind. Das Kambrium, das vor etwa 542 bis 488 Millionen Jahren stattfand, markiert die schnellste Entwicklung neuer Tierstämme und Tiervielfalt in der Erdgeschichte. The rapid diversification of animals that appeared during this period, including most of the animal phyla in existence today, is often referred to as the Cambrian explosion ((Figure)). Animals resembling echinoderms, mollusks, worms, arthropods, and chordates arose during this period. What may have been a top predator of this period was an arthropod-like creature named Anomalocaris, over a meter long, with compound eyes and spiky tentacles. Obviously, all these Cambrian animals already exhibited complex structures, so their ancestors must have existed much earlier.

    Figur 3. Fauna of the Burgess Shale. An artist’s rendition depicts some organisms from the Cambrian period. Anomalocaris is seen in the upper left quadrant of the picture.

    One of the most dominant species during the Cambrian period was the trilobite, an arthropod that was among the first animals to exhibit a sense of vision ((Figure)a,b,c,d). Trilobites were somewhat similar to modern horseshoe crabs. Thousands of different species have been identified in fossil sediments of the Cambrian period not a single species survives today.

    Figur 4. Trilobites. These fossils (a–d) belong to trilobites, extinct arthropods that appeared in the early Cambrian period, 525 million years ago, and disappeared from the fossil record during a mass extinction at the end of the Permian period, about 250 million years ago.

    The cause of the Cambrian explosion is still debated, and in fact, it may be that a number of interacting causes ushered in this incredible explosion of animal diversity. For this reason, there are a number of hypotheses that attempt to answer this question. Environmental changes may have created a more suitable environment for animal life. Examples of these changes include rising atmospheric oxygen levels ((Figure)) and large increases in oceanic calcium concentrations that preceded the Cambrian period. Some scientists believe that an expansive, continental shelf with numerous shallow lagoons or pools provided the necessary living space for larger numbers of different types of animals to coexist. There is also support for hypotheses that argue that ecological relationships between species, such as changes in the food web, competition for food and space, and predator-prey relationships, were primed to promote a sudden massive coevolution of species. Yet other hypotheses claim genetic and developmental reasons for the Cambrian explosion. The morphological flexibility and complexity of animal development afforded by the evolution of Hox control genes may have provided the necessary opportunities for increases in possible animal morphologies at the time of the Cambrian period. Hypotheses that attempt to explain why the Cambrian explosion happened must be able to provide valid reasons for the massive animal diversification, as well as explain why it happened Wenn it did. There is evidence that both supports and refutes each of the hypotheses described above, and the answer may very well be a combination of these and other theories.

    Abbildung 5. Atmospheric oxygen over time. The oxygen concentration in Earth’s atmosphere rose sharply around 300 million years ago.

    However, unresolved questions about the animal diversification that took place during the Cambrian period remain. For example, we do not understand how the evolution of so many species occurred in such a short period of time. Was there really an “explosion” of life at this particular time? Some scientists question the validity of this idea, because there is increasing evidence to suggest that more animal life existed prior to the Cambrian period and that other similar species’ so-called explosions (or radiations) occurred later in history as well. Furthermore, the vast diversification of animal species that appears to have begun during the Cambrian period continued well into the following Ordovician period. Despite some of these arguments, most scientists agree that the Cambrian period marked a time of impressively rapid animal evolution and diversification of body forms that is unmatched for any other time period.

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    View an animation of what ocean life may have been like during the Cambrian explosion.

    Postkambrische Evolution und Massenaussterben

    The periods that followed the Cambrian during the Paleozoic Era are marked by further animal evolution and the emergence of many new orders, families, and species. As animal phyla continued to diversify, new species adapted to new ecological niches. During the Ordovician period, which followed the Cambrian period, plant life first appeared on land. This change allowed formerly aquatic animal species to invade land, feeding directly on plants or decaying vegetation. Continual changes in temperature and moisture throughout the remainder of the Paleozoic Era due to continental plate movements encouraged the development of new adaptations to terrestrial existence in animals, such as limbed appendages in amphibians and epidermal scales in reptiles.

    Changes in the environment often create new niches (diversified living spaces) that invite rapid speciation and increased diversity. On the other hand, cataclysmic events, such as volcanic eruptions and meteor strikes that obliterate life, can result in devastating losses of diversity to some clades, yet provide new opportunities for others to “fill in the gaps” and speciate. Such periods of mass extinction ((Figure)) have occurred repeatedly in the evolutionary record of life, erasing some genetic lines while creating room for others to evolve into the empty niches left behind. The end of the Permian period (and the Paleozoic Era) was marked by the largest mass extinction event in Earth’s history, a loss of an estimated 95 percent of the extant species at that time. Some of the dominant phyla in the world’s oceans, such as the trilobites, disappeared completely. On land, the disappearance of some dominant species of Permian reptiles made it possible for a new line of reptiles to emerge, the dinosaurs. The warm and stable climatic conditions of the ensuing Mesozoic Era promoted an explosive diversification of dinosaurs into every conceivable niche in land, air, and water. Plants, too, radiated into new landscapes and empty niches, creating complex communities of producers and consumers, some of which became very large on the abundant food available.

    Another mass extinction event occurred at the end of the Cretaceous period, bringing the Mesozoic Era to an end. Skies darkened and temperatures fell after a large meteor impact and tons of volcanic ash ejected into the atmosphere blocked incoming sunlight. Plants died, herbivores and carnivores starved, and the dinosaurs ceded their dominance of the landscape to the more warm-blooded mammals. In the following Cenozoic Era, mammals radiated into terrestrial and aquatic niches once occupied by dinosaurs, and birds—the warm-blooded direct descendants of one line of the ruling reptiles—became aerial specialists. The appearance and dominance of flowering plants in the Cenozoic Era created new niches for pollinating insects, as well as for birds and mammals. Changes in animal species diversity during the late Cretaceous and early Cenozoic were also promoted by a dramatic shift in Earth’s geography, as continental plates slid over the crust into their current positions, leaving some animal groups isolated on islands and continents, or separated by mountain ranges or inland seas from other competitors. Early in the Cenozoic, new ecosystems appeared, with the evolution of grasses and coral reefs. Late in the Cenozoic, further extinctions followed by speciation occurred during ice ages that covered high latitudes with ice and then retreated, leaving new open spaces for colonization.

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    Watch the following video to learn more about the mass extinctions.

    Abbildung 6. Extinctions. Mass extinctions have occurred repeatedly over geological time.

    Karriereverbindung

    Paleontologist

    Natural history museums contain the fossils of extinct animals as well as information about how these animals evolved, lived, and died. Paleontologists are scientists who study prehistoric life. They use fossils to observe and explain how life evolved on Earth and how species interacted with each other and with the environment. A paleontologist needs to be knowledgeable in mathematics, biology, ecology, chemistry, geology, and many other scientific disciplines. A paleontologist’s work may involve field studies: searching for and studying fossils. In addition to digging for and finding fossils, paleontologists also prepare fossils for further study and analysis. Although dinosaurs are probably the first animals that come to mind when thinking about ancient life, paleontologists study a variety of life forms, from plants, fungi and invertebrates to the vertebrate fishes, amphibians, reptiles, birds and mammals.

    An undergraduate degree in earth science or biology is a good place to start toward the career path of becoming a paleontologist. Most often, a graduate degree is necessary. Additionally, work experience in a museum or in a paleontology lab is useful.

    Abschnittszusammenfassung

    The most rapid documented diversification and evolution of animal species in all of history occurred during the Cambrian period of the Paleozoic Era, a phenomenon known as the Cambrian explosion. Until recently, scientists believed that there were only very few tiny and simplistic animal species in existence before this period. However, recent fossil discoveries have revealed that additional, larger, and more complex animals existed during the Ediacaran period, and even possibly earlier, during the Cryogenian period. Still, the Cambrian period undoubtedly witnessed the emergence of the majority of animal phyla that we know today, although many questions remain unresolved about this historical phenomenon.

    The remainder of the Paleozoic Era is marked by the growing appearance of new classes, families, and species, and the early colonization of land by certain marine animals and semiaquatic arthropods, both freshwater and marine. The evolutionary history of animals is also marked by numerous major extinction events, each of which wiped out a majority of extant species. Some species of most animal phyla survived these extinctions, allowing the phyla to persist and continue to evolve into species that we see today.

    Rezensionsfragen

    Which of the following periods is the earliest during which animals may have appeared?


    (B) James W. Valentine et al., “The Biological Explosion at the Precambrian- Cambrian Boundary,” Evolutionsbiologie 25 (1991): 279-356.

    Recent studies have also emphasized the abruptness of the Cambrian explosion. After reviewing the geological dating of rocks near the Precambrian-Cambrian boundary, Bowring and his colleagues reported in 1993 that the Cambrian explosion of animal phyla was “unlikely to have exceeded 10 million years” (Excerpt D, p. 1297). As Valentine, Jablonski and Erwin pointed out in 1999, this is “less than 2% of the time from the base of the Cambrian to the present day” (Excerpt E, p. 852). Since the time from the Cambrian to the present is only about one seventh of the time since the origin of life on Earth, this means the Cambrian explosion was geologically very abrupt, indeed.

    According to Valentine, Jablonski and Erwin, extensive new data “do not muffle the explosion, which continues to stand out as a major feature in early metazoan history” (Excerpt E, p. 851).


    Precambrian animal life: Taphonomy of phosphatized metazoan embryos from southwest China

    Phosphatized fossils from the Neoproterozoic Doushantuo Formation have provided valuable insight into the early evolution of metazoans, but the preservation of these spectacular fossils is not yet fully understood. This research begins to address this issue by performing a detailed specimen-based taphonomic analysis of the Doushantuo Formation phosphatized metazoan embryos. A total of 206 embryos in 65 thin sections from the Weng'an Phosphorite Member of the Doushantuo Formation were examined and their levels of pre-phosphatization decay estimated. The data produced from this examination reveal a strong taphonomic bias toward earlier (2-cell and 4-cell) cleavage stages, which tend to be well-preserved, and away from later (8-cell and 16-cell) cleavage stages, which tend to exhibit evidence for slight to intense levels of organic decay. In addition, the natural abundances of these embryos tend to decrease with advancement in cleavage stage, and no evidence of more advanced (beyond 16-cell) cleavage stages or eventual adult forms were found in this study. One possible explanation for this taphonomic bias toward early cleavage stages is that later cleavage stages and adult forms were more physically delicate, allowing them to be more easily damaged during burial and reworking, allowing for more rapid decay. The spectacular preservation of these embryos was probably aided by their likely internal enrichment in phosphate-rich yolk, which would have caused their internal dissolved phosphate levels to reach critical levels with only miniscule organic decay, thereby hastening phosphatization. If internal sources of phosphate did indeed play a role in the phosphatization of these embryos, it may explain their prolific abundance in these rocks compared to other phosphatized fossils as well as indicating that metazoans lacking such internal phosphate sources were likely much more difficult to preserve. The phosphatic fossils of the Doushantuo Formation, therefore, provide an indispensable, yet restricted, window into Neoproterozoic life and metazoan origins.


    13.22: Pre-Cambrian Animal Life - Biology

    Carbon isotope ratios in 3.8 b.y. rocks (Isua Formation) from Greenland had been suggested to have resulted from organic activity. However a recent (2002) reinterpretation of the rock rock formation concludes otherwise.

    The oldest fossils are 3.5 and 3.4 billion year old single-cell, photosynthetic, prokaryotic, filamentous cyanobacteria (blue-green algae) found in Western Australia and South Africa.

    The oldest certain stromatolites (mounds of cyanobacterial mats) found so far are about 3.2 b.y., though the above-mentioned 3.5 b.y. microfossils were associated with stromatolite-like structures.

    Prokaryotenare all single-celled organisms that lack membrane-enclosed nucleus and organelles. They reproduce by simple cell division creating duplicates of the parent genes are not exchanged/combined from separate parents. Prokaryotes include the kingdoms Archaebacteria and Eubacteria.

    Eukaryoten are organisms with membrane-enclosed nucleus and organelles (mitochondria, chloroplasts, golgi apparatus, endoplasmic reticulum, etc.). They probably evolved by about 1.6 b.y. The oldest fossil eukaryotes are acritarchs.These fossils appear very similar to the cyst or resting stage of modern dinoflagelates which are true algae. Eukaryotes include the kingdoms protista (protozoans and algae), fungi, plants, and animals.

    Eukaryotes are now widely believed to have evolved by endosymbiosis between two or more prokaryotes. Evidence for this is the fact that mitochondria and chloroplasts both contain their own DNA and RNA which strongly suggests that they were once free-living organisms that came to live inside some host cell.

    Sexuelle Fortpflanzung evolved among eukaryotes probably by about 1.1 b.y. Combining genes from 2 parents greatly increased the variations in populations greatly increasing the rate of evolution.

    The first clear evidence of metazoans (complex multi-cellular animals) appeared in the rock record by about 630 - 600 million years ago in the Vendian Period of the Late Proterozoic as the soft body imprints of the Ediacaran fauna including probable members of primitive animal phyla porifera (sponges), cnidaria (jelly fish), and annelida (segmented worms). A recent (2002) paper surprisingly puports to find Ediacaran metazoans in strata that they date at 1 b.y. oder so.

    summary of important events in the fossil record of early life

    single-cell, filamentous cyanobacteria

    prokaryotes (no nucleus)

    stromatolites (cyanobacterial mats)

    four-cell and colonial cyanobacteria

    eukaryotes (cell nucleus)

    Ediacaran soft bodied fossils

    metazoans (complex animals)

    relevant laboratory experiments attempting to simulate origin of life:
    - Stanley Miller (1953): produced amino acids by simulating early Earth conditions
    - Sidney Fox (1950s): polymerized amino acids into proteins in another early Earth scenario
    - David Deamer: proteinoids: pseudo-living cells that divide and bud
    - others have polymerized sugars and synthesized the basic building blocks of DNA and RNA
    - it is still a vast leap from these compounds to actually assembling RNA and DNA into a reproducible genetic code

    other considerations
    - organic compounds such as amino acids appear to be common in the universe: meteorites, comets, and the interstellar dust contain them
    - Martian meteorites contain cryptic evidence of possible life, though most now believe the observed features are probably of inorganic origin
    - food chains at vent communities at midocean ridges are based on primitive chemosynthetic bacteria that could represent the oldest life on Earth, or in any case must be an evolutionary step earlier than photosynthetic organisms like cyanobacteria


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