Esplosione cambriana
circa 539 milioni di anni fa Mari di tutto il mondo
In breve
All'inizio del Cambriano aumentano rapidamente, nei fossili, animali con gusci, arti e corpi diversi. “Esplosione” non significa un solo giorno: il cambiamento occupò milioni di anni. Trilobiti e altri gruppi popolarono mari nei quali predazione e difesa divennero più importanti.
Perché è importante In questo intervallo compaiono molti grandi piani corporei degli animali conosciuti oggi.
Fonte: Natural History Museum (Londra), «The Cambrian Period: How animals exploded onto the scene»

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Il racconto
Il problema di Darwin
Quando Charles Darwin pubblicò L'origine delle specie, nel 1859, c'era una cosa che lo preoccupava. Nelle rocce più antiche allora conosciute, quelle del periodo Cambriano, i fossili comparivano già numerosi e di molti tipi: conchiglie, crostacei, vermi. Prima di quelle rocce non sembrava esserci nulla. Se gli animali discendevano gli uni dagli altri attraverso lunghi tempi, dove erano i loro antenati? Darwin ammise che era una difficoltà seria per la sua teoria e scrisse che se ne sarebbe dovuta trovare una spiegazione in futuro. Aveva ragione: la risposta è arrivata, in parte, con le scoperte successive.
Il Cambriano e la sua «esplosione»
Il Cambriano comincia circa 539 milioni di anni fa e dura fino a circa 485 milioni di anni fa. Nei primi venti milioni di anni circa, i paleontologi vedono nei fossili un cambiamento rapidissimo: compaiono animali con gusci, scheletri e corpi complessi, e molti dei grandi gruppi di animali che esistono oggi. Si parla di «esplosione cambriana». Ma attenzione: venti milioni di anni sono un tempo lunghissimo per le nostre misure. Non fu un giorno, né un'esplosione vera. Fu una fase di diversificazione molto veloce, rispetto ai miliardi di anni che l'avevano preceduta.
Una parte dell'effetto è dovuta anche al fatto che i gusci e le ossa si conservano meglio dei corpi molli. Prima del Cambriano esistevano già animali, come mostrano i fossili di Ediacara e le tracce di vermi, ma senza parti dure non lasciavano molto. Quando gli animali impararono a costruirsi gusci di calcio e di altri minerali, i fossili diventarono molto più numerosi. Gli studiosi discutono quanta parte dell'«esplosione» sia reale e quanta sia dovuta a questo effetto.
Un mare pieno di mostri
I mari del Cambriano erano popolati da creature che sembrano uscite dalla fantasia. I trilobiti, parenti lontani di granchi e insetti, avevano un corpo diviso in tre parti e un guscio a segmenti; ne sono state descritte migliaia di specie, e vissero per circa 270 milioni di anni. Poi c'erano animali come Anomalocaris, un predatore lungo di solito 30-40 centimetri (qualche specie forse mezzo metro), con due grosse braccia per afferrare e una bocca circolare. Opabinia aveva cinque occhi e una proboscide con una pinza; Hallucigenia, un corpo a verme con spine, fu ricostruita a testa in giù per più di dieci anni, prima che si capisse come stava davvero.
Molti di questi animali sono conosciuti grazie a giacimenti eccezionali, dove anche le parti molli si sono conservate. Il più famoso è Burgess Shale, nelle montagne Rocciose canadesi. Fu scoperto nel 1909 dal paleontologo americano Charles Walcott, che raccolse migliaia di fossili. Un altro è Chengjiang, in Cina, di circa 518 milioni di anni fa, trovato nel 1984 dal paleontologo Hou Xianguang; ha restituito perfino i primi pesci simili a vertebrati, come Haikouichthys.
Occhi, zanne e armature
Qualcosa cambiò nel modo in cui gli animali vivevano. Comparvero i primi predatori attivi, e di conseguenza le prede ebbero bisogno di difese: gusci, spine, corazze, la capacità di scavare e nascondersi. Comparvero gli occhi complessi: i trilobiti avevano occhi composti con lenti di calcite, un minerale trasparente. Vedere permette di cacciare meglio e di sfuggire ai predatori, e con ogni miglioramento di chi attacca, chi si difende deve migliorare a sua volta. Gli studiosi parlano di una «corsa agli armamenti».
Perché accadde?
Nessuno lo sa con certezza. Le ipotesi sono tante e probabilmente è stata una combinazione. Forse l'aumento dell'ossigeno nei mari rese possibili animali più grandi e attivi. Forse la chimica degli oceani cambiò, con più calcio disponibile per costruire gusci. Forse fu importante la nascita di nuovi predatori. Forse alcuni geni che controllano lo sviluppo del corpo, i geni Hox, si erano già evoluti e permisero di costruire corpi in molti modi diversi. Anche il clima, i continenti in movimento e i livelli del mare possono aver contato. Il dibattito scientifico è molto vivo.
Una cosa è certa: dopo il Cambriano il mondo animale non fu più lo stesso. Quasi tutti i gruppi principali di animali che conosciamo, dai molluschi ai vertebrati, ai crostacei, ai vermi, si ritrovano in questi mari.
Perché successe
Le cause dell'esplosione cambriana sono ancora discusse. Tra le ipotesi, una fa riferimento alle condizioni dell'ambiente. Con la fine delle grandi glaciazioni, i mari si scaldarono e si arricchirono di ossigeno e di minerali, soprattutto il calcio, e questo rese più facile costruire gusci e scheletri.
Un'altra ipotesi riguarda la vita stessa: quando alcuni animali cominciarono a mangiarne altri, la selezione naturale premiò chi aveva difese, e chi attaccava fu costretto a diventare più efficace. In questo modo si innescò una spirale di novità. Una terza ipotesi riguarda i geni dello sviluppo, che avrebbero reso possibile costruire corpi complessi.
Probabilmente nessuna di queste idee basta da sola. Per capire meglio, i paleontologi studiano sempre nuovi giacimenti, e i geologi cercano di datare con più precisione gli strati.
Cosa cambiò
Dopo il Cambriano i mari erano diventati un mondo di cacciatori e prede, con ambienti diversi: sul fondo, nel mare aperto, dentro la sabbia. I gruppi di animali nati in quel periodo hanno avuto una lunga storia. I vertebrati, di cui facciamo parte, hanno i loro più antichi rappresentanti in animali come quelli di Chengjiang.
La comparsa degli scheletri e dei gusci cambiò anche la geologia. Molte rocce calcaree sono fatte di gusci e scheletri accumulati: anche montagne intere, come le Dolomiti, nacquero da antiche scogliere, in quel caso del Triassico. I fossili, poi, sono diventati lo strumento principale per capire l'età delle rocce.
Per la scienza, il Cambriano è un banco di prova sull'evoluzione. Non contraddice la teoria di Darwin, come qualcuno ha sostenuto: mostra una fase in cui l'evoluzione fu molto rapida, spinta da condizioni particolari. Oggi la domanda è un campo di ricerca attivo, con scoperte quasi ogni anno in Cina, in Canada, in Groenlandia, in Marocco.
Persone e luoghi chiave
Persone
- Charles Darwin
- Naturalista inglese (1809-1882). Nel 1859 riconobbe che l'assenza di fossili precedenti al Cambriano era un problema per la sua teoria.
- Charles Walcott
- Paleontologo americano (1850-1927). Nel 1909 scoprì lo Scisto di Burgess e ne raccolse oltre 65.000 esemplari.
- Hou Xianguang
- Paleontologo cinese. Nel 1984 scoprì il giacimento di Chengjiang, con fossili cambriani ricchissimi.
- Stephen Jay Gould
- Paleontologo americano (1941-2002). Con il libro «La vita meravigliosa» (1989) rese famosi i fossili di Burgess.
Luoghi
- Burgess Shale, Columbia Britannica (Canada)
- Giacimento nelle Montagne Rocciose di circa 508 milioni di anni, con fossili di animali dai corpi molli.
- Chengjiang, Yunnan (Cina)
- Giacimento di circa 518 milioni di anni con migliaia di fossili in ottimo stato.
- Mari del Cambriano
- Mari caldi e poco profondi sui continenti di allora, dove vivevano trilobiti e predatori.
Da sapere
- I trilobiti sono scomparsi circa 252 milioni di anni fa nella grande estinzione di fine Permiano, dopo quasi 270 milioni di anni di storia.
- Gli occhi dei trilobiti erano fatti di calcite, lo stesso minerale del marmo: ancora oggi se ne conservano milioni.
- Hallucigenia fu ricostruita per anni con le zampe al posto delle spine e viceversa; solo nel 1991 si capì com'era fatta.
- Walcott avrebbe trovato il giacimento di Burgess, secondo il racconto, grazie al cavallo di sua moglie, che inciampò su una lastra di roccia piena di fossili: è una storia che gli storici ritengono una leggenda.
- Di solito si parla di «esplosione», ma il Cambriano dura circa 54 milioni di anni: circa quattro quinti di tutto il tempo passato dalla fine dei dinosauri a oggi.
Per approfondire
- Wikipedia, «Esplosione del Cambriano» it.wikipedia.org
- Treccani, voce «Cambriano» treccani.it
- Museo di paleontologia dell'Università di Berkeley, il Cambriano (in inglese) ucmp.berkeley.edu
- Wikipedia, «Burgess Shale» it.wikipedia.org
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