ประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตและบันทึกซากดึกดำบรรพ์

บันทึกซากดึกดำบรรพ์เก็บรักษาประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตมานานกว่าสามพันล้านปี ตั้งแต่จุลินทรีย์ยุคแรกเริ่มไปจนถึงความหลากหลายของพืชและสัตว์ ดังที่อ่านได้จากหินในยุคสมัยที่ต่อเนื่องกัน

Definition

บันทึกซากดึกดำบรรพ์คือผลรวมของซากที่ถูกเก็บรักษาไว้และร่องรอยของสิ่งมีชีวิตในอดีตที่พบในบันทึกหิน และประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตคือลำดับที่สร้างขึ้นใหม่ของการกำเนิด การเพิ่มความหลากหลาย และการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมรูปแบบกว้างๆ ของประวัติศาสตร์สิ่งมีชีวิตที่บันทึกโดยซากดึกดำบรรพ์: การกำเนิดและการครอบงำในช่วงแรกของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนและการเพิ่มความหลากหลายในยุคแคมเบรียน และการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญของพืชและสัตว์ โดยถือว่าบันทึกซากดึกดำบรรพ์เป็นคลังข้อมูลทางธรณีวิทยา ซึ่งเสริมกับการวิวัฒนาการทางชีววิทยา

Core questions

• ชีวิตแรกเริ่มเกิดขึ้นเมื่อใดและอย่างไร และเหตุใดจึงเป็นจุลินทรีย์มาเป็นเวลานานเช่นนั้น?
• การระเบิดของสิ่งมีชีวิตในยุคแคมเบรียนคืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร?
• บันทึกซากดึกดำบรรพ์มีความสมบูรณ์และมีอคติเพียงใดในฐานะหลักฐานของสิ่งมีชีวิตในอดีต?

Key theories

ช่วงเวลาแห่งจุลินทรีย์ที่ยาวนาน

ตลอดประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ของโลก สิ่งมีชีวิตเป็นจุลินทรีย์ โดยมีโปรคาริโอตและต่อมาเป็นยูคาริโอตเซลล์เดียวเป็นผู้ครอบงำ การเพิ่มขึ้นของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศจากจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงได้ปูทางไปสู่สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน

การเพิ่มความหลากหลายของสัตว์ในยุคแคมเบรียน

ใกล้ช่วงเริ่มต้นของยุคแคมเบรียน แผนผังร่างกายของสัตว์มีความหลากหลายอย่างรวดเร็วในบันทึกซากดึกดำบรรพ์ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการปรากฏตัวของกลุ่มสัตว์ซับซ้อนที่สำคัญส่วนใหญ่ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่สั้น

Mechanisms

สิ่งมีชีวิตจะถูกเก็บรักษาไว้เป็นซากดึกดำบรรพ์เมื่อซากหรือร่องรอยของพวกมันถูกฝังและกลายเป็นหินก่อนที่จะผุพัง ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีอคติอย่างมากต่อส่วนที่แข็งและสภาพแวดล้อมบางอย่าง การอ่านซากดึกดำบรรพ์ตามลำดับชั้นหินเผยให้เห็นการปรากฏ การเพิ่มความหลากหลาย และการสูญพันธุ์ของกลุ่มสิ่งมีชีวิตตลอดช่วงเวลา ในขณะที่ช่องว่างและอคติในการเก็บรักษาจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อสร้างประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตขึ้นมาใหม่

Clinical relevance

บันทึกซากดึกดำบรรพ์เป็นพื้นฐานเชิงประจักษ์สำหรับการเชื่อมโยงและการหาอายุทางชีวธรณีวิทยา บันทึกความหลากหลายทางชีวภาพในระยะยาวและการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม และให้บริบทสำหรับการทำความเข้าใจการสูญพันธุ์และการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศในปัจจุบัน

History

คูเวียร์ (Cuvier) ได้กำหนดว่าซากดึกดำบรรพ์บันทึกสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้วในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้า การค้นพบในศตวรรษที่ยี่สิบ รวมถึง Burgess Shale ของ Walcott และการรับรู้ถึงซากดึกดำบรรพ์ของจุลินทรีย์ในยุคพรีแคมเบรียน ได้ขยายประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตที่รู้จักกันอย่างกว้างขวาง และบรรพชีวินวิทยาสมัยใหม่ได้รวมสิ่งเหล่านี้เข้ากับหลักฐานทางวิวัฒนาการและธรณีเคมี

Debates

ความเป็นจริงและจังหวะของการระเบิดของสิ่งมีชีวิตในยุคแคมเบรียน

การเพิ่มความหลากหลายในยุคแคมเบรียนเป็นเหตุการณ์วิวัฒนาการที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันอย่างแท้จริง หรือเป็นสิ่งประดิษฐ์จากการเก็บรักษาที่ดีขึ้นและการปรากฏตัวครั้งแรกของส่วนที่แข็ง ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันในหมู่นักบรรพชีวินวิทยา

Key figures

• Andrew Knoll
• Michael Benton
• Charles Walcott
• Georges Cuvier

Seminal works

• knoll2003
• benton2014

Frequently asked questions

เหตุใดบันทึกซากดึกดำบรรพ์จึงไม่สมบูรณ์?

สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จะผุพังโดยไม่ถูกเก็บรักษาไว้ และการเกิดซากดึกดำบรรพ์จะเกิดขึ้นได้ดีกับสิ่งมีชีวิตที่มีร่างกายแข็งในสภาพแวดล้อมที่มีการฝังตัวอย่างรวดเร็ว การกัดเซาะและการแปรสภาพในภายหลังยังทำลายซากดึกดำบรรพ์ ดังนั้นบันทึกที่ได้จึงเป็นเพียงตัวอย่างขนาดเล็กและมีอคติของสิ่งมีชีวิตในอดีต