在地質歷史上，物種或基因常常出現暴發的進化或創造過程，前者如寒武紀的動物大爆發，後者如太古代的基因大爆發，兩者在時間上並不一致。在太古代的基因大爆炸期間，創造出了27%的現代基因家族。在寒武紀的物種大爆炸期間，地球上湧現出了空前繁榮的動物門類。
基本介紹
- 中文名：爆發式進化
- 外文名：Explosive evolution
- 類別：物種或基因
- 性質：進化
- 結果：物種或基因的大量湧現
- 現狀：湧現出了空前繁榮的動物門類
介紹,起源,基因學說,後續影響,其它方式,
介紹
在地質歷史上物種的形成（宏進化）常常表現為爆發式的進化過程，從而使舊的類型和類群被迅速發展起來的新生的類型和類群所替代。對化石的研究發現，在進化史上，相當長的時間內處於進化較為沉寂的時期，新種的化石很少；有時大量的物種化石集中出現在較短的地質年代，如寒武紀大爆發。
起源
在距今約5.3億年前（寒武紀），絕大多數無脊椎動物們（節肢動物、軟體動物、腕足動物和環節動物等）在幾百萬年的短時間內出現了，而沒有在寒武紀之前更為古老的地層中出現，被稱作“寒武紀生命大爆發”。大約0.6億年以後，出現了古生代動物群。但是，3億年後，出現了二疊紀大滅絕（Great Permian extinctions），接著又出現了三疊紀生物大爆發（Triassic explosion），由此演化出現代動物群（Purves et al. 2007）。
為何在寒武紀早期發生持續時間很短的結構創新大爆發呢？邁爾（2010）認為，之所以發現了很多新的化石，是因為這些化石動物都有骨骼，而它們的那些軟體祖先可能無法石化，而且可能個頭太小，無法在地層中留下痕跡，因此，這么多門類表面上的突然同時出現或許只是個假象而已。除此之外，後生動物早期進化速度太快也可能是一個原因：當一個身體構型內的整合還足夠疏鬆時，往往允許大的創新發生。當然，這都只是猜測而已，難以證實。
基因學說
在太古代出現了一個短時期的遺傳革新，與細菌的快速分化同步，誕生了27%的現代基因家族。基因功能的分析表明，在這一“太古代大爆發”中，新生的基因主要與電子傳遞及呼吸通路有關，大爆發之後出現的基因顯示出與不斷增加的分子氧、對氧化敏感的過渡金屬及其化合物的利用有關，這與生物圈日益增加的氧化相一致（David & Alm 2011）。
右圖顯示了歷史時期宏進化事件的速率，包括每個世系的基因新生（紅色）、基因複製（藍色）、基因的水平轉移（綠色）和基因丟失的平均速率（每個世系每1000萬年發生的事件）。基因數增加的事件顯示在圖右邊，基因丟失事件顯示在左邊。已經存在於終極（現存所有生物）的共同祖先中的基因沒有包括在基因新生速率的分析中，因為這些基因形成的時間還無從知曉。
後續影響
不同的生命大爆炸—基因的大爆炸出現於太古代（距今28-33億年），而物種的大爆炸出現於寒武紀（距今5億年）。在太古代的基因大爆炸期間，創造出了27%的現代基因家族。在寒武紀的物種大爆炸期間，地球上突然湧現出各種各樣的動物門類，空前繁榮。
出乎意料的是，基因與物種呈現出了完全不同的演化軌跡。很顯然，在地球上生命誕生的最初的幾億年，原核生物完成了迄今為止幾乎所有生命都不可或缺的若干核心生命功能（如遺傳、能量利用、氧化還原等）相關的基因的創造。之後，基因的新生逐漸衰退，基因的重複（可能隨著多細胞真核生物的繁榮）日益增加。毋庸置疑，原核生命創造並給予了真核生命生存的遺傳基礎，像葉綠體、線粒體等不就是從原核生物“借”來的嗎？
謝平（2013）指出，寒武紀以來真核生物的繁榮並不是建立在新基因家族的創新之上，而更像是以原核生物創造出來的關鍵基因為基礎，加上一些修修補補，像“積木”遊戲一般拼裝出了五顏六色、奇形怪狀的各式各樣的新物種。這種通過基因拼接式來創造新物種的方式可能是有性生殖（特別是減數分裂）的必然產物。令人驚訝不已的是，生命的宏基因組（這裡指所有物種基因的總和）對寒武紀以來的數次物種的大爆發或大滅絕幾乎沒有明顯回響，這難道是在昭示生命的宏基因庫對現今的地球環境波動（包括災變）具有強大的緩衝能力？
