الانفجار الكمبري

الشعبة هي أعلى مستوى في نظام لينيا لتصنيف الكائنات الحية ويمكن اعتبار الشعب أنها مجموعات الحيوانات المصنفة بناءً على بنية الجسم العامة.[12][13] بالرغم من اختلاف المظاهر الخارجية للكائنات الحية إلا أن تصنيفها في شعب يتم بناءً على بنيتها الداخلية وتطور عضوياتها.

على سبيل المثال، ينتمي كل من العناكب والبرنقيل إلى شعبة مفصليات الارجل وذلك بالرغم من الاختلافات الشكلية الواضحة بينها وعلى العكس فإن ديدان الأرض والديدان الشريطية متشابهة في الشكل ولكنها تنتمي إلى شعب مختلفة. غالباً ما يتم إعادة صياغة الشعب المفترضة سابقاً وذلك بسبب تطور الاختبارات الكيميائية والجينية.

لا تُعتبر الشعب تقسيماً أساسياّ للطبيعة بل إنها تجميع عالي المستوى في نظام التصنيف الذي تم إنشاؤه لتوصيف جميع الكائنات الحية الموجودة حالياً. هذا النظام غير كامل حتى بالنسبة للحيوانات الحديثة إذ أنه هناك كتب مختلفة تذكر أنواع مختلفة للشعب وذلك لأنها تختلف أساساً حول تصنيف عدد ضخم من الأنواع الشبيهة بالديدان. نظراً لاعتماد هذا التصنيف على الكائنات الحية فإن محتواه حول الكائنات المنقرضة قليل جداً وهذا إن وجد.[14][15]

يعني مصطلح ثلاثي الأرومات التألف من ثلاث طبقات كما في الجنين إذ أن الجنين يكون ثلاثي الأرومات وذلك في مرحلة باكرة من تطور الحيوان من بيضة وحيدة الخلية إلى يرقة أو إلى شكل حدث. تشكل الطبقة الداخلية الجهاز الهضمي (الأمعاء)، تشكل الطبقة الخارجية الجلد وتشكل الطبقة المتوسطة العضلات وباقي الأحشاء عدا الجهاز الهضمي. معظم الكائنات الحية ثلاثية الأرومات وذلك باستثناء المساميات (الإسفنجيات) واللاسعات (قنديل البحر، شقائق النعمان البحري، إلخ).

ثنائيات التناظر هي الحيوانات التي لها أو كان لها جانبين أيمن وأيسر في مرحلة ما من نشأتها، هذا يقتضي أن يكون لها قطب رأسي وقطب ذيلي والأهم من ذلك وجه أمامي ووجه خلفي واضحان.

جميع ثنائيات التناظر المعروفة هي ثلاثية الأرومات وجميع ثلاثيات الأرومات المعروفة هي ثنائية التناظر. تبدو جميع شوكيات الجلد المعروفة (نجوم البحر، قنافذ البحر، خياريات البحر، إلخ) متناظرة بشكل شعاعي بدل التناظر الثنائي (مثل العجلات) ولكن تُظهر بعض يرقاتها وبعض أسلافها تناظراً ثنائياً.[16] المساميات والقرَّاصيات متناظرة بشكل شعاعي وليست ثنائية التناظر ولا ثلاثية الأرومات.

يعني مصطلح السيلوم وجود تجويف داخل الجسم يحتوي على الأعضاء الداخلية وإن معظم الشعب المعروضة في المباحثة حول الانفجار الكمبري هي من الجَوفِيّات: المفصليات، الديدان الحلقية، الرخويات، شوكيات الجلد والحبليات بينما تُعتبر القضيبيات غير المجوفة أحد أهم الاستثناءات.

لم يحتو الغلاف الجوي البدئي للأرض على الأكسجين الحر ((O2 وإن الأكسجين الذي تتنفسه الكائنات الحية حالياً سواء الموجود في الهواء أو المنحل في الماء هو نتاج لمليارات السنين من التركيب الضوئي. كانت الزراقم أول الكائنات الحية التي تطور القدرة على التركيب الضوئي وإدخال إمدادات ثابتة من الأكسجين في البيئة.[17] لم ترتفع مستويات الأكسجين الجوي في البداية بشكل كبير إذ تفاعل الأكسجين بشكل سريع مع الحديد والمعادن الأخرى في الصخور المحيطة ومياه المحيط. بمجرد وصول التفاعلات في الصخور والمياه إلى نقطة الإشباع كان الأكسجين قادراً على التواجد كغاز بشكله ثنائي الذرة وارتفعت مستويات الأكسجين الجوي بشكل كبير بعد ذلك.[18] وكاتجاه عام فإن تركيز الأكسجين الجوي ارتفع بشكل تدريجي على مدار 2.5 مليار سنة تقريباً. هناك على ما يبدو تناسب طردي بين مستويات الأكسجين والتنوع في حقيقيات النوى قبل عصر الكمبري بفترة طويلة. يُعتقد أن آخر سلف مشترك لجميع حقيقيات النوى الموجودة قد عاش قبل حوالي 1.8 مليار سنة. كانت هناك زيادة ملحوظة في تعقيد وعدد أنواع حقيقيات النوى في السجل الأحفوري وذلك منذ حوالي 800 سنة.[19] كان يُعتقد بأن حقيقيات النوى تعيش في بيئات عالية الكبريتيد وذلك قبل الارتفاع الكبير في التنوع. يتداخل الكبريتيد مع الوظيفة المتقدرية للكائنات الهوائية مما يحد كمية الأكسجين التي يمكن استخدامها لبدء الاستقلاب. انخفضت مستويات كبريتيد المحيطات منذ حوالي 800 مليون عام، مما يدعم أهمية الأكسجين في تنوع حقيقيات النواة.[20]

ربما يكون نقص الأكسجين قد حال دون ظهور حيوانات كبيرة ومعقدة. يتم تحديد كمية الأكسجين التي يمكن للحيوان امتصاصها بشكل أساسي من خلال مساحة الأسطح الممتصة للأكسجين (الرئتين والخياشيم في أكثر الحيوانات تعقيداً؛ الجلد في الأنواع الأقل تعقيداً) ولكن يتم تحديد الكمية المطلوبة من خلال حجمها الذي ينمو بشكل أسرع من مساحة سطح امتصاص الأكسجين إذا نما حجم الحيوان بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات. إن زيادة تركيز الأكسجين في الهواء أو الماء من شأنه أن يزيد حجم العضوية إلى الحد الذي تستطيع فيه العضوية أن تنمو دون أن تكون أنسجتها بحاجة للأكسجين.

يُعتقد أن كمية الأوزون (O₃) اللازمة لحماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية القاتلة بيولوجياً، والأطوال الموجية من 200 إلى 300 نانومتر قد وجدت في نقطة حول الانفجار الكمبري.[21] ربما مكّن وجود طبقة الأوزون من تطوير حياة معقدة وحياة على الأرض بدلاً من أن تكون الحياة مقيدة بالمياه.

تشير الأبحاث الحديثة إلى أن أحياد وسط المحيطات الفعالة بركانياً تسببت في زيادة هائلة ومفاجئة في تركيز كالسيوم المحيطات مما مكن الكائنات البحرية من تطوير هياكل عظمية وأجزاء صلبة في أجسامها.[22] بدلاً من ذلك، كان من الممكن توفير تدفق عالٍ من الأيونات من خلال التآكل الواسع النطاق الذي تسبب في عدم توافق باول العظيم.[23]