Meer zuurstof leidde tot meer carnivoren en de Cambrische explosie

Een verhoging van het zuurstofgehalte in de zee, meer dan een half miljard jaar geleden, heeft het ontstaan van vleeseters mogelijk gemaakt en dat heeft de Cambrische explosie veroorzaakt. Dat zegt een nieuwe theorie, die steun krijgt van een studie van borstelwormen.
ALEXANDER SEMENOV/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Een borstelworm, Nereis pelagica.

Al de grote groepen van moderne dieren, van insecten over kreeftachtigen tot gewervelden, verschijnen vrij plotseling tussen 540 en 500 miljoen jaar geleden, in wat de Cambrische explosie genoemd wordt.

Aangezien uit fossiele en moleculaire bewijzen blijkt dat de meer primitieve dieren al enkele honderden miljoenen jaren eerder verschijnen, en er in die tussentijd weinig evolutie te merken valt, vragen geleerden zich af waarom het zo lang geduurd heeft voor de nieuwe soorten verschenen.

Nu hebben geleerden twee eerdere theorieën samengevoegd om tot een allesomvattende verklaring te komen. In de Proceedings of the National Academy of Sciences zeggen Erik Sperling, een aardwetenschapper aan de Harvard University, en zijn collega's, dat uit geologische gegevens blijkt dat het zuurstofgehalte aan het begin van de Cambrische periode toenam en dat dit vleeseters toeliet om zich te ontwikkelen. De toegenomen zuurstof kan tegemoet gekomen zijn aan de hogere energiebehoeften van de vleeseters die hun prooi moeten achterna zitten en verteren.

Eens de carnivoren op het toneel verschijnen, breekt er dan een wapenwedloop uit tussen de jagers en de prooien, zo stelt het team. Doordat de prooien nieuwe verdedigingsmechanismen ontwikkelen en de jagers nieuwe wapens, ontstaan er nieuwe soorten.

SINCLAIR STAMMERS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Borstelwormen

Steun voor de theorie over het verband tussen het zuurstofgehalte en de carnivoren komt van de studie van de Polychaeta of borstelwormen, verwanten van de regenworm die op de zeebodem leven, en verschillende manieren hebben om zich te voeden.

Sperling en zijn team bekeken 962 soorten borstelwormen uit 68 locaties wereldwijd aan de hand van gegevens uit eerdere studies, en ze vonden een duidelijk verband: het aantal vleesetende soorten was lager in de gebieden met het laagste zuurstofgehalte. In sommige van die gebieden, waren er zelfs geen vleesetende borstelwormen.

Eerder hadden geleerden ofwel de toename van het zuurstofgehalte, of de wapenwedloop tussen jager en prooi ingeroepen om de Cambrische explosie te verklaren. Zuurstof aan carnivoren koppelen levert een goed bewijs voor het feit dat de twee verklaringen "intrinsiek met elkaar in verband staan", zegt Guy Narbonne, een paleobioloog aan de Queen's University in Kingston in Canada, aan Sciencenews.

Copyright © Ingo Arndt / Minden Pictures

Zijn collega Nicholas Butterfield van de University of Cambridge interpreteert de gegevens echter anders. Hij denkt dat de toename van het zuurstofgehalte een effect was van de aanwezigheid van dieren op het milieu.

Voorts stelt hij dat de ondiepe delen van de zeeën, waar de vroege dieren hoogstwaarschijnlijk leefden, waarschijnlijk rijk aan zuurstof waren, en dat dus hun evolutie niet gehinderd kon worden door een gebrek aan het gas. "Het heeft gewoon een tijd geduurd voor meer complexe dieren voortgekomen zijn uit eenvoudiger vormen", zegt hij. "Er zijn een hele boel gepruts, geëxperimenteer en valse starten nodig voor je uitkomt op iets dat werkt."

PHILIPPE CRASSOUS/SCIENCE PHOTO LIBRARY
RICHARD BIZLEY/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Tijdens de Cambrische explosie verschijnen voorbeelden van alle grote groepen dieren, zoals (links) Pikaia, een voorvader van de gewervelde dieren. Het dier rechts, Opabinia regalis, is een vreemd geval met vijf ogen en een centrale grijparm. Het heeft ongetwijfeld geen nog levende nakomelingen. (Foto: Belga)