In the Blink of an Eye: How vision kick-started the big bang of evolution

In the Blink of an Eye: How vision kick-started the big bang of evolution

Andrew Parker, 2003

Parker yrittää antaa vastauksen yhteen tiettyyn kysymykseen: Miksi biodiversiteetti "räjähti" kambrikauden alussa?

Viiden miljoonan vuoden aikana ilmestyi ennen näkemätön määrä uusia elämänmuotoja. 543 ja 538 miljoonaa vuotta sitten tapahtui jotain mikä laukaisi uusien rakenteiden ja pääjaksojen ilmestymisen.
Kirjassa esitetään monipuolinen ja hyvin perusteltu vastaus. Parker kirjoittaa useasta eri lähestymiskulmasta: pimeän ja valon tuomat erot valintapaineisiin, fossiileista selviävät saalistajien ja saaliiden erot, samoin muinaisten eläinten värit selviävät mikroskooppisista rakenteista. Värejä ei ole konkreettisesti olemassa. Esineet heijastavat erilaista elektromagneettista säteilyä. Siinä se. Heijastuva valo välittää armottomasti informaatiota, huomattavasti tehokkaammin kuin vedessa liikkuvat molekyylit jotka rekistöröityvät eläinten hajuaisteissa. Ennen näköä elämä joutui turvautumaan haju, maku ja tuntoaisteihin. Tämä valon välittämä informaatio sanelee nykyään melkein kaikkien maanpinnalla ja matalissa vesissä elävien eläinten, sekä kasvien, elämän. Luolissa ja syvänmeren laitumilla valintapaineet ovat pienemmet. Evoluutio matelee, jos sitäkään. Kun ensimmäinen näkökyky ilmestyi, niin valot laitettiin päälle. Jos et heti vakuutu siitä kuinka tärkeä asia on kyseessä, niin sido silmäsi kiinni ja kokeile elää yksi päivä ilman valoa.

"A new interpretation of a sense had entered the animal world...but this was no ordinary sense. What was to become the most powerful sense of all was unleashed with the birth of the individual proto-trilobite (during its transition to a trilobite) - the first to entertain an eye. For the first time in the history of the Earth an animal had opened its eyes. And when it did, everything on the sea floor and in the water, was in an instant revealed as an image. The lights on Earth were switched on, and they put an end to the gradualness of evolution that had charecterised the Precambrian."
s. 272

Keskityn nyt vain yhteen linjaukseen joka esitetään kirjassa. Parkerin tarjoamaan vastaukseen kuuluu vanhimpien tunnettujen silmien tarkastelu. Prekambrikaudelta ei ole löytynyt silmiä. Kambrikaudelta on tosin löytynyt erilaisia ratkaisuja näkemisen ongelmaan. Silmät voivat olla kehon yläpuolella kuten Xandarellalla, tai kehon alapuolella kuten Retifaciesilla, löytyypä jopa yhdellä verkkosilmällä varustettu Cambropachycope ja viisisilmäinen Opabinia. Löytyy liikutettavia silmiä ulokkeiden päässä, kehossa kiinteästi kiinni olevia. Trilobiiteillä on myös monimuotoisia vaihtoehtoja silmien rakenteelle. Tosin enemmistö löydetyistä fossiileista on ajalta kambrikauden räjähdyksen jälkeen. Parkerin täytyi jäljittää ensimmäistä silmää. Tutkimuksen aikana varmistui vanha viisaus: silmä on kehittynyt useaan otteeseen eri lajihaarojen sisällä. Kuitenkin, jonkun pääjakson sisällä on täytynyt tapahtua ensimmäisen silmän kehitys. Ja niveljalkaisten joukosta on löytynyt paras ehdokas, trilobiitit. Ensimmäiset trilobiitit kehittyivät 543 miljoonaa vuotta sitten. Ennen tätä ei ollut trilobiittejä eikä silmiä. Pienenä kuriositeettinä voidaan sanoa, että oli olemassa silmättömiä trilobiittejä, mutta ne ilmestyivät silmillä varustettujen trilobiittien jälkeen.

Täytyy muistuttaa, että silmät tarjoavat eläimille jotain sellaista mitä pelkät valoherkät solut eivät voi tarjota. Näkökyky antoi etuaseman monella tavalla. Sen avulla pystyi välttämään saalistajia varmemmin kuin hajuaistilla. Samoin näkökyky mahdollisti saalistamisen vallankumouksellisella tehokkuudella.

Silmien paikasta ja rakenteesta voidaan päätellä monia asioita. Niistä voi päätellä eläimen paikan ravintoketjussa. Pään sivuilla olevat silmät, kuten kanilla, mahdollistavat laajan näkökentän. 360 asteen näkökenttä jättää mahdollisimman vähän sokeita kohtia joista saalistaja voi päästä yllättämään. Pään etuosaan keskittyvät silmät, kuten pöllöllä, mahdollistavat tarkkuuden ja etäisyyden arvioinnin. Samalla tulee stereoskooppinen näkö, 3D. Elämä alkoi meressä, ja siellä näkö kehittyi. Tämän takia myös ylä- ja alapuolella tapahtuva aktiviteetti tulee ratkaisevaksi. Saalis/saalistaja-suhde toimii kolmiulotteisessa tilassa. Tosin ensimmäiset kambrikauden fossiilit osoittaisivat siihen suuntaan, että ensimmäiset silmillä varustetut eläimet olivat sekä saalistajia että saaliita. Silloin ei vielä ollut selvää jakoa näiden kahden kesken. Joidenkin fossiilien vatsoista on löydetty samanlajin edustajia, joten jopa kannibalismia oli olemassa.
Palataan trilobiitteihin. Niiden silmistä voidaan päätellä, että ensimmäisten silmien aikakautena oli useita erilaisia saalistajia ja saaliita. Useimmat olivat kuitenkin saalistaja-haaskansyöjiä. Suurakenteissa oli peräti torahampaita. Lisäksi on löydetty fossiileita josta paljastuu hampaidenjälkiä. Trilobiitit ovat olleet saalistajien uhrina. Kuorista löytyy arpia, viiltoja ja niistä puuttuu paloja. Hyökkäyksien jäljet ovat Tämä antaa omat vinkit siitä, että trilobiiteille oli kehittynyt parantumismekanismeja. Hyökkäysten kohteeksi joutuminen aiheuttaa vahvat valintapaineet. Trilobiittien panssarit eivät olleet olemassa vain sisäelinten tukemista varten. Ne olivat olemassa puolustusta varten. Ja trilobiiteillä oli kova kuori olemassa heti alusta lähtien. Myöhemmin kehittyivät piikkimäiset puolustukset. Kovat kuoret kehittyivät kaikille pääjaksoille tuona 543 ja 538 miljoonan vuoden välisellä ajalla. Monisoluisia elämiä oli ollut olemassa kauan ennen tuota ajanjaksoa.

Silmien kehittyminen aiheutti siis myös puolustusmekanismien rajun kehityksen. Naamioituminen, panssarit, piikit ja kaikki muut tutut puolustuskeinot ilmestyivät näiden entistä vaarallisimpien saalistajien myötä. Evoluution uusi aikakausi alkoi näkökyvyn myötä. Uudet ekologiset lokerot avautuivat, ja niiden myötä myös uudet valintapaineet alkoivat ohjaamaan eläinten kehitystä.
Daily Telegraphin tekemä arvostelu kiteyttään Parkerin esittämän idean parhaiten:

"The outlines of [Parker's] argument are laid out with compelling logic and clarity, and his solution to the Cambrian mystery seems both brilliant and obvious: we must have been blind to miss it."