Kambrická explózia

História

Geológovia už od čias Williama Bucklanda (1784 – 1856) poznali výrazný skok vo fosílnych záznamoch, ktoré podľa dnešnej terminológie označujeme ako kambrium. Charles Darwin považoval toto náhle objavenie sa množstva rozmanitých živočíšnych druhov a neprítomnosť ich zrejmých predkov, či prechodných medzičlánkov za jednu z najvážnejších námietok voči svojej evolučnej teórii. Preto riešeniu tejto otázky venoval celú kapitolu svojej knihy „O pôvode druhov“. Označil fosílne doklady za veľmi nekompletné (v jeho dobe naozaj také aj boli) a predpokladal, že neskoršie objavy fosílií vytvoria obraz minulosti, ktorý bude zlučiteľný s jeho evolučnou teóriou. 
Americký paleontológ Charles Walcott sa domnieval, že predkovia kambrických živočíchov existovali v geologickej dobe „lipalian“, keďže sa z nej nezachovali žiadne fosílie. Neskôr bolo objavené, že história života začína približne pred 3,4 miliardami rokov. Horniny tohto veku vo Warrawoona v Austrálii obsahujú vrstvičky označované ako stromatolity, ktoré predstavujú pozostatky po kolóniách siníc. Fosílie (Grypania) oveľa komplexnejších eukaryotických buniek, z ktorých sú vybudované všetky dnešné živočíchy, rastliny a ryby sa našli v horninách spred 1,4 miliardy rokov v Číne a Montane. Horniny datované od 565 do 543 miliónov rokov obsahujú fosílie fauny Ediacara, mnohobunkových organizmov, ktoré sú ale veľmi odlišné od dnešných živočíchov. Intenzívny záujem o kambrickú explóziu odštartoval Harry Wihittington s kolegami, ktorí v 1970 znovu preskúmali veľa fosílií z Burgess Shale a tvrdil, že niektoré z nich boli veľmi komplexné, ale výrazne odlišné od súčasných živočíchov. Najrozšírenejší z nich, Marrella, bol jasne článkonožec, ale nedá sa zaradiť do žiadnej súčasnej triedy článkonožcov.
Ďalšie organizmy, ako napríklad päťoká Opabínia alebo Wiwaxia boli natoľko odlišné od všetkých nám známych, že sa považujú za úplne iný kmeň len vzdialene príbuzný niektorým, ktoré poznáme dnes. Stephen J. Gould v 1989 popularizoval túto problematiku v knihe Wonderful life a priniesol otázky o pôvode a význame tejto explózie. Obaja vedci zhodne považovali objavenie moderných živočíchov za veľmi náhle. Stephen J. Gould preto neskôr s N. Eldredgeom vyvinuli nový typ evolučnej teórie (prerušovaná rovnováha) na vysvetlenie tohto prekvapujúceho javu – ako dlhé obdobia, keď sa živočíšne druhy prakticky nemenia, prerušované krátkymi okamihmi rýchlej zmeny. 
V poslednej dobe sa nanovo rozprúdila diskusia o jej príčinách a to jednak vďaka novým objavom (napríklad avalonská explózia), jednak kvôli debutu hnutia inteligentného dizajnu. Ich postoj predstavuje tvrdenie, že na jej vysvetlenie nepostačujú len známe, čisto materialistické mechanizmy. Takéto rýchle objavenie sa zložitých a nápadne odlišných organizmov považujú za lepšie vysvetliteľné pôsobením inteligentného činiteľa. Táto teória je však v súčasnosti výrazne minoritným prúdom vo vedeckej komunite.
Výskum tejto udalosti bude naďalej pokračovať, keďže nás privádza do najranejších štádií objavenia sa komplexných živočíchov na Zemi.

Typy dokladov

Ide najmä o fosílie a chemické stopy v horninách.

Datovanie

Solídne absolútne rádiometrické datovania (určenie absolútneho veku fosílie napríklad vzhľadom na vek Zeme) prišli len v nedávnej dobe a len pre niektoré oblasti výskytu fosílií. Čas Kambria bol určovaný niekoľkokrát a jednotlivé vedecké štúdie sa v tejto otázke čiastočne líšia. Napríklad podľa jedného z posledných výskumov používajúceho datovanie kryštálov zirkónu zo Sibíri tesne spod a tesne znad kambrických vrstiev vyšiel nasledovne: začiatok kambria na 543 miliónov rokov, objavenie prvého živočíšneho kmeňa na 530 miliónov rokov. Zároveň sa zistilo, že Kambrium trvalo neobyčajne krátko – približne 5 miliónov rokov a je nepravdepodobné, že by prekročilo 10 miliónov rokov. Čínsky paleontológ Chen Junyuan to opísal: „porovnaním s viac ako 3 miliardovou históriou života na Zemi, čas tejto etapy kambrickej explózie je približne len ako 1 minúta voči 24 hodinovému dňu. 
Relatívne datovania (či fosília A bol skôr ako fosília B) sú tiež pomerne obťažné, pretože je potrebné nájsť skaly rovnakého veku a to aj na rôznych kontinentoch. Preto je zatiaľ potrebné brať datovania s určitou rezervou, kým nebudú k dispozícii lepšie údaje.

Fosílie

Fosílie tiel živočíchov sú naše najinformatívnejšie zdroje. Fosilizácia je veľmi zriedkavý jav a väčšina fosílií bola pravdepodobne zničená eróziou alebo zmenami pred svojím objavením. Preto zvyčajne čím ďalej ideme do minulosti, tým menej fosílií nachádzame, neplatí to však vždy. Niektoré prostredia sú vhodnejšie na zachovanie fosílií ako iné. Signor-Lippsov efekt znamená, že fosilizované organizmy zvyčajne žili už dlho predtým, než sa našli v skamenelinách. Takisto nie všetky časti organizmov rovnako dobre fosilizujú. Ich tvrdé časti, napríklad schránky mäkkýšov, sa pomerne ľahko zachovajú, kým mäkké časti tiel sa zachovajú menej často. V skamenelinách z tohto obdobia nachádzame teda jednak živočíchy s tvrdou schránkou, ale (čo je pre nás veľmi cenné) boli zachované aj živočíchy s plne mäkkým telom. V nálezisku Burgess Shale sa našli aj dnes žijúce druhy (napríklad pŕhlivce, rebrovky, obrúčkavce, pazúrikavce, chytadlovité a priapuly) a na iných miestach viacero fosilizovaných medúz. Ako dokazujú mnohé náleziská, tieto organizmy boli rozšírené po celom svete.  
Kambrické fosílie obsahujú neobvykle veľké množstvo lagerstätten – miest s tak dobre zachovanými živočíchmi, že sa dokonca zachovali aj mäkké časti ich tiel. To umožňuje paleontológom skúmať vnútornú anatómiu živočíchov, ktoré sú v iných usadeninách zachované len ako schránky, pazúry atď. Väčšina významných kambrických lagerstätten patrí do skorého kambria – náleziská Chengjiang v Číne a Siirus Passet v Írsku. Stredné kambrium je v Burgess Shale v Britskej Kolumbii a v Kanade. Neskoré kambrium je v Orstene vo Švédsku. 
Hoci lagerstätten zachovali oveľa viac než konvenčné fosílie, stále nie sú dokonalé. Sú obmedzené na pomerne úzku oblasť prostredia (napríklad bahno) a väčšina živočíchov preto pravdepodobne nie je zachovaná. Predpokladá sa aj, že nezachovali živočíchy presne v ich životných podmienkach. 
Hoci súčasný fosílny záznam niektorí vedci považujú stále za nekompletný, iní ho už považujú za dostatočný na adekvátne skonštruovanie základnej vzorky histórie života. Paleontológ Michael Foote (Chicago University) argumentuje, že už máme reprezentatívnu vzorku morfologickej rozmanitosti, takže sa môžeme spoliehať na modely dokumentované fosílnym záznamom a hoci je ešte veľa toho, čo sa máme z vývinu formy naučiť, v mnohých ohľadoch je náš pohľad na históriu biologickej rozmanitosti zrelý.

Fosílie stôp

Vedci skúmajú okrem fosílií tiel aj rôzne stopy, ktoré živočíchy zanechali, napríklad zvyšky po jedení, po pazúroch, stopy v pôde po zavŕtavaní sa atď. Tieto však majú väčší význam v neskorších geologických obdobiach.

Geochemické pozorovania

Niektoré chemické ukazovatele indikujú drastické zmeny spadajúce do obdobia začiatku kambria. Sú v zhode s masovým vyhynutím alebo veľkým oteplením. Nie je jasné, či ide o príčiny kambrickej explózie alebo jej dôsledky.

Techniky zobrazovania príbuznosti organizmov (fylogenetické techniky)

Kladistika je vedný odbor, ktorý sa zaoberá tvorbou grafov, ktoré prehľadne zobrazujú predpokladanú príbuznosť (respektíve podobnosť) jednotlivých skupín organizmov. Porovnáva jednotlivé organizmy a snaží sa odhadnúť, ktoré ich znaky sú spoločné a ktoré odvodené. Na základe toho ich umiestni v kladograme. Porovnáva sa buď stavba organizmov (anatómia) alebo ich biomolekuly – DNA, bielkoviny. Výsledkom je kladogram – graf v tvare „stromu“, pričom jednotlivé vetvy (klady) predstavujú skupiny organizmov, o ktorých sa predpokladá, že majú spoločného predka. Kladistika v skutočnosti nedokazuje, že organizmy naozaj pochádzajú zo spoločného predka a ani to nevylučuje, ale zameriava sa na čo najpravdepodobnejšie zobrazenie ich príbuznosti za predpokladu, že majú spoločného predka – teda že život sa na Zemi objavil len raz a všetky organizmy sú jeho potomkami (posledný univerzálny spoločný predok). Kladistické techniky sú niekedy problematické a kritizované, že napriek používaniu počítačov je tu stále prítomný silný prvok subjektivizmu. Navyše kladogram vytvorený na základe porovnávania stavby tela zvyčajne býva podstatne odlišný od kladogramu vytvoreného na základe biomolekúl. Za predpokladu, že dve skupiny organizmov zachytené v kladograme sa vyvinuli zo spoločného predka, je možné pomocou javu molekulárnych hodín približne odhadnúť dobu, kedy sa tieto skupiny oddelili. V prípade, že tempo mutácií je rovnomerné (tento predpoklad však už bol viackrát významne spochybnený), z počtu ich rozdielov vieme približne určiť, ako dlho trvalo kým sa oddelili od hypotetického spoločného predka.

Vysvetlenie niektorých často používaných vedeckých pojmov

Kmeň (Phylum) je taxonomická jednotka s vyššou úrovňou než trieda (resp. nadtrieda) a nižšou ako ríša (resp. podríša). Bola vytvorená vedcami s cieľom lepšie roztriediť organizmy. Tento systém nie je perfektný ani pri moderných organizmoch – rôzne knihy môžu niektoré organizmy zaraďovať rôzne a problémy sú zvlášť pri vyhynutých druhoch.
Korunová skupina je fylogenetický výraz pre najmenšiu monofyletickú skupinu, ktorá teda zahŕňa posledného spoločného predka a všetkých z neho pochádzajúcich potomkov (živých či vyhynutých). 
Trojlistovce (Triploblastica) znamená, že zárodok obsahuje tri vrstvy, z ktorých sa vyvinú rôzne telesné sústavy. Vyššie organizmy vrátane človeka sú trojlistovce. Výnimkou sú napríklad medúzy.
Dvojstranovce (Bilateralia, Bilateria) sú pododdelenie oddelenia epitelovce. Majú bilaterálne (obojstranne) symetrické telo s diferencovanou hlavou.
Celóm, označovaný aj ako pravá telová dutina, je dutina vznikajúca pri vývoji mnohých živočíchov, obklopená bunkami mezodermálneho pôvodu.

Predkambrický život

Naše porozumenie kambriu závisí aj od vedomostí, ktoré máme o živote a udalostiach, ktoré nastali pred ním.

Výskyt skamenelín živočíchov spred približne 1 miliardy rokov

Pravdepodobne najstaršie známe skameneliny sú stromatolity, ktoré boli vytvorené z kolónií mikroorganizmov pred približne 2,7 miliardami rokov. Predkambrický život poznávame najmä z akritárch. Ide o malé fosílie zvyškov niektorých mnohobunkovcov až po riasy. Prvýkrát sa objavili približne pred 2 miliardami rokov, ale určitý „boom“ v ich veľkosti, rôznosti atď. datujeme približne pred 1 miliardou rokov. Niektorí vedci sa domnievajú, že tento „boom“ bol spôsobený objavením sa predátorov – prvých zložitejších mnohobunkovcov. Vo všeobecnosti však predkambrické vzorky skamenelín neposkytujú indície, ako sa neskôr mohli objaviť mnohé vyššie živočíchy – napríklad mnohé sinice nevykazujú žiadnu evolučnú zmenu počas miliárd rokov. 
Fosílie z formácie Doushantuo sa považujú za staré približne 580 miliónov rokov. Nepanuje však zhoda v ich zaradení.  
Z obdobia Ediacara (cca 565 miliónov rokov) sa zachovali fosílie stôp po vŕtaní na morskom dne. Predpokladá sa, že tieto živočíchy boli predchodcovia červov a hoci sa nezachovali ich fosílie, predpokladá sa, že pravdepodobne to už boli dvojstranovce. Na začiatku kambria sa objavuje oveľa viac takýchto stôp po činnosti organizmov a ich vedľajší efekt ich životnej aktivity (prekysličovanie morského dna) mohol napomôcť zlepšeniu prostredia pre ďalšie druhy.

Fosílie stôp

Sú veľmi spoľahlivým indikátorom aký život sa vyskytoval a prezrádzajú rozrôznenie organizmov na začiatku Kambria, kedy sladkovodná ríša bola skoro tak rýchlo obsadzovaná ako oceány.

Malá schránková fauna

Bola nájdená na mnohých miestach vo svete. Je to veľmi rôznorodá kolekcia fosílií, zvyčajne veľmi malých (cca 1 – 2 mm). Hoci sú maličké, sú oveľa častejšie než kompletné fosílie neskorších organizmov a hlavne pokrývajú časový úsek od začiatku Kambria po prvé lagerstätten, v ktorom sa inak fosílie veľmi nevyskytujú.

Skoré trilobity a ostnatokožce

Najstaršie fosílie trilobitov sú datované do obdobia približne pred 530 miliónmi rokov a boli celosvetovo rozšírené. Už skoré trilobity nesú všetky vlastnosti skupiny trilobitov ako celku. Nezdá sa, žeby niekedy existovala nejaká prechodná skupina alebo skupina predkov trilobitov.  
Najstaršie ostnatokožce podľa všeobecnej mienky pochádzajú z trochu neskoršieho obdobia (v geologickom ponímaní). Na rozdiel od súčasných neboli všetky lúčovito symetrické.

Burgesské bridlice

Fosílie z tohto a podobných nálezísk vzbudili veľký údiv i nadšenie. Aj poprední predstavitelia vedy 19. storočia sa totiž domnievali, že organizmy s mäkkým telom sa nemôžu zachovať do našich čias. Napríklad Charles Darwin píše: „Žiadny organizmus s telom iba z mäkkých častí, nemôže byť zachovaný.“ Ale Burgess Shale a podobné lagerstätten (napríklad Chengjiang) poskytujú skvelo zachované fosílie živočíchov (jednak celostné, jednak sa zachovali aj mäkké časti ich tiel) a tak nám prinášajú jedinečné informácie o živočíchoch tohto obdobia. 
Môžeme v nich rozoznať oči, črevá, žalúdok, štetiny a podobne. Ako hovorí paleontológ S. C. Morris: „tieto pozoruhodné fosílie zachytávajú nielen ich kontúry, ale niekedy dokonca vnútorné orgány napríklad črevá alebo svaly“. Hoci zachytávajú veľký počet organizmov, je možné, že tieto fosílie zachovali len staršie organizmy (v hlbokej vode), kým v plytčinách možno žili vyspelejšie organizmy.

Skoré kambrické kôrovce

Sú veľmi zriedkavé v Kambriu a tie, ktoré sa našli vo švédskom Orstene sa buď nepovažujú za „pravé” kôrovce, alebo sú veľmi maličké. Viac sa dozvedáme z nálezov mikrofosílií z Mount Cap v Kanade. Pomocou rozpúšťadla (kyseliny fluorovodíkovej) nachádzame v skalách fragmenty fosílií z neskorších etáp skorého Kambria. Ich rozmanitosť je porovnateľná s dnešnou. Najzaujímavejšie na týchto nálezoch je, že už v tejto dobe disponovali veľmi zložitým a presným ústrojenstvom na kŕmenie sa. Tým sa líšia od skorších druhov v Kambriu, ktoré jednoducho hádzali do seba všetko, čo zachytili. Predpokladá sa, že takéto sofistikované a špecializované ústroje predstavovali veľký potenciál pre rozrôznenie sa organizmov, keďže umožňovali rôzne spôsoby kŕmenia sa a vývoja.

Skoré rozrôznenie v Ordoviku

Po masovom vymieraní na rozhraní Kambria a Ordovika sa objavuje nové rozrôznenie ktoré prinieslo skupiny živočíchov dominujúce v Prvohorách (Paleozoiku). Počas neho sa približne zdvojnásobil počet radov a strojnásobil počet čeľadí. V morskom prostredí sa rozdielnosť organizmov v podstate vyrovnala dnešnej a početnosť druhov dosiahla úroveň typickú pre Prvohory.

Naozaj to bola „explózia“?

Náhle objavenie sa veľa rozdielnych organizmov vo fosíliách vyvolávalo údiv už v dobe svojho objavenia. Navyše Charles Darwin bol silným zástancom fyletického gradualizmu – myšlienky, že evolúcia prebieha pomalým, postupným naberaním rozdielov medzi jednotlivými druhmi a nepripúšťal výrazné „skoky“ (hoci s ním v tomto niektorí ďalší významní biológovia nesúhlasili). Vo fosíliách sa však jasní zástupcovia týchto prechodných druhov živočíchov nevyskytovali. Z týchto dôvodov vznikli pochybnosti či sa naozaj zrazu na začiatku Kambria objavilo toľké množstvo rôznych zložitých živočíchov na Zemi alebo či kambrická „explózia“ je len mylným záverom urobeným na základe zavádzajúcej vzorky fosílií. Niekoľko desaťročí preto zastávala popredné miesto v paleontológii „artefaktová hypotéza“. Jej základnou myšlienkou bolo, že náš záznam skamenelín je veľmi nedokonalý a zlomkovitý – teda prechodné organizmy existovali, ale nezachovali sa nám v skamenelinách. Základnú ideu tejto hypotézy sformuloval už Darwin. Preto už od jeho čias sa s veľkým úsilím pátralo po celom svete po ďalších skamenelinách. Po približne 150 rokoch výskumu vyzerá však fosílny záznam veľmi podobne ako za čias Darwina. V súčasnosti paleontológovia tvrdia, že: „veľa vetiev (organizmov), veľkých rovnako ako malých, sú kryptogenetické (nemôžu byť priradené k ich predkom). Niektoré z týchto medzier sú určite spôsobené nekompletnosťou fosílneho záznamu..., ale to nemôže byť jediné vysvetlenie pre kryptogenetickú povahu niektorých čeľadí, veľa rádov bezstavovcov, všetky triedy bezstavovcov a všetky kmene mnohobunkovcov.“
Preto bolo vyvinutých niekoľko hypotéz, prečo sa nepodarilo nájsť predpokladané veľké množstvo prechodných fosílií:
Niektorí vedci tvrdili, že predkambrické fosílie boli zničené geologickými procesmi, prípadne, že boli maličké alebo len ako larvy. Hoci fosilizácia je naozaj pomerne zriedkavý jav, muselo by sa dokázať, že podmienky, ktoré ju znemožňovali, boli v Kambriu všade na svete. V tom prípade by sa však nemali zachovať žiadne skameneliny z tohto obdobia a nemali by nám chýbať len skameneliny predkov či prechodných organizmov.
Veľmi populárna hypotéza, ktorú presadzoval už Darwin, tvrdila, že tieto predkambrické organizmy mali mäkké telo a preto neskameneli. Podrobný výskum geologických vrstiev objavil mnoho skamenelín organizmov, ktorých telo bolo celé zložené výlučne z mäkkých častí. Navyše mnohé organizmy môžu žiť len vďaka tvrdým častiam svojho tela a preto sa považuje za nemožné, aby najprv existovali bez nich a vyvinuli sa im až neskôr – „organizmy ako článkonožce a ramenonožce nemôžu existovať bez tvrdých častí.“ Jeden z najlepších znalcov kambrických fosílií – harvardský evolučný palentológ Dr. S. J. Gould poukázal, že väčšina fosílií v kambrickej explózii má mäkké telo.   
Niektorí vedci sa domnievali, že predchodcovia kambrických živočíchov (napríklad trilobitov) existovali v epoche Lipalian, ale ich telá sú fosilizované na dne morí, nie na súši. Túto hypotézu sa podarilo preveriť až v poslednej dobe, po vyvinutí technológií na prieskum podmorských vrstiev, ale tieto fosílie sa nikde nepodarilo nájsť. 
Palentológ Michael Foote (Chicago University) preskúmal súčasný stav výskumu fosílií a štatisticky dokázal, že nové objavy skamenelín opakovane spadajú do už známych taxonomických tried. Nekompletnosť fosílnych záznamov je dosť výberová – chýbajú len medzičlánky. Preto považuje aj do budúcnosti za dosť nepravdepodobné, že by sa ešte našli všetky chýbajúce medzičlánky. Zároveň argumentuje, že v súčasnosti už máme reprezentatívnu vzorku morfologickej rozmanitosti, takže sa môžeme spoliehať na modely dokumentované fosílnym záznamom a hoci je ešte veľa toho, čo sa máme z evolúcie formy naučiť, v mnohých ohľadoch je náš pohľad na históriu biologickej rozmanitosti zrelý.
Počas stoviek miliónov rokov sa v predkambrických vrstvách vyskytujú len jednobunkovce a riasy. Zložitejšie živočíchy sa podarilo nájsť len v epoche Ediacara, ktorá priamo predchádza Kambriu. Približne od 80-tych rokov 20. storočia pomaly pribudlo niekoľko predkambrických mnohobunkovcov – napríklad Kimberella, ktorá je viac-menej považovaná za predchodcu niektorých mäkkýšov. Preto sa táto fauna začala považovať za dlho hľadaných predkov kambrických živočíchov. Pochybnosti o tejto teórii však vzbudzuje skutočnosť, že sa našlo len málo rôznych typov organizmov (maximálne 4) k približne 14 rôznym v Kambriu. Navyše nebolo preukázané žiadne jasné príbuzenstvo tejto fauny k organizmom v Kambriu alebo neskorším. Niektorí vedci v súčasnosti považujú ediacaranské živočíchy za úplne samostatnú skupinu živočíchov. 
V súčasnosti sa preto prehodnocujú datovanie a zaradenie známych fosílií. Niektoré štúdie uvádzajú, že hoci jednotlivé kmene sa mohli rozrôzniť v tomto období, reprezentanti (korunnej skupiny) viacerých kmeňov sa objavujú až oveľa neskôr v dejinách. Predsa sa však zdá, že niektoré výdobytky spájané s kambrickou explóziou, napríklad obranný pancier, sa vyvinuli len raz v dejinách živočíchov, takže toto zistenie čiastočne podkopáva myšlienku dlhých predkambrických línií živočíchov. Podobne sa dnes uvažuje o rozdielnosti živočíchov – teda „dizajnoch“ respektíve „spôsoboch života“, či sa skutočne vynorili tak náhle na začiatku Kambria. Podľa niektorých výskumov nebola rozdielnosť v Kambriu výnimočne vysoká, ba údajne bola pomerne nízka v porovnaní s rozdielnosťou, ktorá bola dosiahnutá neskôr (po rozrôznení v Ordoviku). Niektoré štúdie dokonca tvrdia, že rôznosť organizmov na úrovni kmeňov sa v Kambriu vynorila relatívne hladko. Vytýka sa im však prílišná poplatnosť gradualistickej verzii evolučnej teórie a ignorovanie jasného záznamu polytómie (náhleho rozrôznenia) organizmov na počiatku Kambria. Niektorí autori naopak tvrdia, že ku koncu Kambria už pravdepodobne mohli existovať všetky dnes žijúce živočíšne kmene. 
Podrobnejšie prehodnotenie súčasnej taxonómie prinieslo tiež myšlienku iného spôsobu zatrieďovania organizmov. Takáto úprava taxonómie by pravdepodobne priniesla o niečo pomalší nárast počtu živočíšnych kmeňov v skamenelinách. Zároveň však boli vyvinuté nové matematické a počítačové metódy zisťovania morfologickej rozdielnosti organizmov, ktoré nie sú založené na tradičných taxonomických sústavách. Pri použití napríklad na faunu na počiatku epochy Ediacara  potvrdili výrazný skok v morfologickej rozdielnosti jej organizmov.
Súčasný popredný americký paleontológ Donald Prothero považuje kambrickú explóziu za mýtus. Píše: „Hlavné skupiny bezstavovcov sa vo fosílnom zázname neobjavujú náhle v najranejších vrstvách kambria, ale priebežne počas 80 miliónov rokov – a to je sotva „explózia“!“

Dôvody explózie

Živá a prudká diskusia ohľadom fosílneho záznamu a mechanizmov, ktoré spôsobili existenciu početných a zložitých organizmov trvá už mnoho desaťročí. Napriek nájdeným fosíliám predkambrických, pomerne komplexných živočíchov (trojlisté dvojstranovce), panuje pomerná zhoda v názore, že objavenie sa veľkého počtu výrazne sa líšiacich organizmov (približne 14 kmeňov) v geologicky krátkom období skorého Kambria si vyžaduje dôkladné vysvetlenie. To, ako hovorí evolučný paleontológ Charles Marshall (Harvard University), musí zahŕňať odpoveď na: 
„(a) nápadné zvýšenie rozdielnosti živočíchov [teda rozličných typov živočíchov], 
(b) vynorenie sa rozmanitosti živočíchov [teda počet druhov v rozličných typoch], 
(c) prečo počiatok explózie bol pred približne 543-542 miliónmi rokov, 
(d) prečo trvanie explózie bolo niekoľko desiatok miliónov rokov, 
(e) prečo sa táto udalosť objavila (tak) unikátne.“
Súčasné vedecké vysvetlenia môžeme rozdeliť do niekoľkých kategórií.

Hypotézy založené na evolučnej teórii fyletického gradualizmu

Po krátkom období v 19. storočí, kedy sa náhle objavenie zložitých živočíchov vysvetľovalo najmä pomocou náboženských dôvodov, vplyvom myšlienok osvietenstva a úspechov mechanistickej paradigmy vo vede, došlo k príklonu k čisto materialistickým vysvetleniam kambrickej explózie. Významný prínos Charlesa Darwina, A. R. Wallacea, J. B. Lamarcka a mnohých ďalších popredných vedcov bol v objavení určitej „prirodzenej premenlivosti“ organizmov (napríklad známe pinky na Galapágoch). Časom ich nástupcovia odhalili mnohé ďalšie dôležité procesy (tvoriace objekt skúmania populačnej genetiky), napríklad migrácia, efekt hrdla fľaše, génový tok, zakladateľský efekt, genetický drift, spoločný pôvod, transpozícia chromozómov, veľkosť populácie, atď. Na základe fungovania týchto javov v malom rozsahu (tzv. mikroevolúcia), tvrdili, že počas dlhých období postupným hromadením jemných zmien (tzv. fyletický gradualizmus), sú schopné spôsobiť masívne zmeny v stavbe a fungovaní organizmov, napríklad vznik nových rádov, kmeňov atď. (tzv. makroevolúcia). Po počiatočnom odmietnutí Darwinovej evolučnej teórie vtedajšími vedeckými špičkami, došlo neskôr k jej búrlivému prijatiu. Veľkým plusom darwinizmu bolo a zostáva, že poskytuje systematický pohľad na rôznorodosť biologického sveta (známy výrok: „nič v biológii nedáva zmysel, len ak je to pozerané v svetle evolúcie“). Preto sa výrazná väčšina súčasných vedcov pokúša nájsť vysvetlenie kambrickej explózie jedine v rámci neodarwinovskej evolučnej teórie. Konkrétny spúšťač explózie zatiaľ nebol súhlasne určený, existuje niekoľko nasledovných – súperiacich (či dopĺňajúcich sa) hypotéz.

Zvýšenie obsahu kyslíka

Prvotná atmosféra Zeme pravdepodobne neobsahovala kyslík. Ten dnešný je považovaný za výsledok fotosyntézy organizmov. Nedostatok kyslíka mohol brániť objaveniu sa väčších, komplexných živočíchov. Množstvo kyslíka, ktoré môže organizmus absorbovať, je určené plochou jeho dýchacích orgánov, kým množstvo, ktoré potrebuje, je určené objemom jeho tela a ten rastie s veľkosťou organizmu rýchlejšie. Preto zvýšenie množstva kyslíka mohlo umožniť zväčšenie organizmov. Napriek tomu však členovia fauny Ediacara dosahovali dĺžku v metroch – takže kyslík jasne nelimitoval ich vzrast. Hoci iné metabolické funkcie môžu byť výrazne závislé na kyslíku, zdá sa, že organizmy neboli nijako postihnuté, keď sa podobné podmienky vyskytli inokedy v dejinách. Neexistuje tu teda presvedčivá spojitosť medzi množstvom kyslíka a explóziou života v Kambriu.

Doby ľadové

Ešte pred Ediacarskou periódou bola Zem výrazne zaľadnená. To mohlo viesť k masovému vymieraniu a spôsobiť efekt hrdla fľaše. Ediacarská fauna by mohla byť výsledkom tohto javu, keďže sa prekrýva s týmto zaľadnením. Problém je, že k zaľadneniu došlo dlho pred Kambriom a tak ťažko posúdiť, ako také rozrôznenie mohla spôsobiť séria týchto efektov. Zaľadnenie mohlo skôr zabraňovať vývoju väčších organizmov (zimu totiž lepšie znášajú menšie organizmy).

Zvýšenie obsahu soli v kambrických moriach

Niektorí vedci sa domnievajú, že náhle zvýšenie koncentrácie vápnika v moriach mohlo viesť morské organizmy k vytváraniu si schránok a kostry, ale to nevysvetľuje výrazné a početné zmeny v základnej stavbe ich tiel.

Vývojové vysvetlenia

Množstvo teórií sa opiera o jav, že malá zmena v riadiacich génoch počas embryonálneho vývoja, môže spôsobiť veľké zmeny vo fenotype. Takto môže síce dôjsť k veľkým zmenám, ale tieto teórie zápasia s problémom, ako vysvetliť, že začiatok takého vývojového systému by mal viesť zvyšovaniu rôznosti alebo rozdielnosti v Kambriu. Prítomnosť predkambrických živočíchov kombinovaná s molekulárymi dátami ukazuje, že väčšina genetickej výbavy, ktorá mohla byť  dôležitá pre kambrickú explóziu, bola už veľmi dobre etablovaná do Kambria. Tento zrejmý paradox je spomínaný v teórii, ktorá sa zameriava na fyziku vývoja. Navrhuje preto, že objavenie sa jednoduchého mnohobunkového organizmu poskytlo zmenený kontext a prostredie, v ktorom nové procesy a efekty boli mobilizované produktami génov, ktoré predtým slúžili na fungovanie jednobunkovcov. Komplexnosť organizmov sa tak „vynorila samoorganizovaním“ týchto procesov.

Ekologické vysvetlenia

Zameriavajú sa hlavne na interakciu medzi živočíšnymi druhmi, boj o prežitie alebo symbiózu. Hoci môžu byť pomerne úspešné pri vysvetľovaní prečo bola taká rapídna zmena v rozrôznení, musia aj vysvetliť prečo k nej došlo práve vtedy.

Vymierania na konci Ediacary

Dôkazmi je vymiznutie fosílií fauny Ediacara z geologických vrstiev a tiež poruchou v zázname úrovní izotopu δ¹³C. Masové vyhynutia sú často nasledované adaptívnym rozrôznením, lebo druhy zapĺňajú uprázdenné miesto. Ale neskôr sa všadeprítomná rôznosť vráti k stavu pred vyhynutím a to v každom známom prípade vyhynutia vo Phanerozoiku.

Vývoj očí

Niektorí vedci tvrdia, že za explóziu spôsobilo objavenie sa očí. Úspešnejší predátori tak vyvolali tlak na zlepšenie obrany obetí a vyvinuli sa rôzne obranné techniky, Potvrdzujú to pozorovaniami (ale opačného typu!), že ak organizmy prišli o zrak napríklad v jaskyniach, kde nebolo svetlo, ich rôznorodosť sa znížila Mnohí vedci však toto vysvetlenie zamietajú a tvrdia, že iné zmysly ako napríklad čuch, alebo zachytenie zmeny tlaku umožňujú zistiť predátora oveľa lepšie a zďalej než zrak a objavenie sa týchto zmyslov nevyvolalo žiadnu explóziu.

Boj o prežitie medzi živočíchmi

Schopnosť vyhrať boj proti predátorovi alebo mu uniknúť, rozhoduje o živote a smrti. Tento tlak je výrazný najmä na obete. Ale dravce sa často vyskytovali už v predkambrickej dobe a preto sa nezdá pravdepodobné, že by oni spôsobili explóziu, aj keď k nej mohli prispieť. Navyše intenzita lovu prudko stúpala počas Kambria, teda až po explózii – napríklad sa objavilo rozbíjanie schránok.

Úprava ekosystému

Organizmy nevyhnutne ovplyvňujú svoje prostredie. Množstvo planktónu už vtedy bolo veľmi podobné dnešnému. Predpokladá sa, že postupne došlo k jeho zväčšeniu, mohol dosadnúť až na morské dno a napríklad zavŕtať sa. Tak sa chemicky obohacovalo morské dno, znižovalo sa množstvo uhlíka a preto narastalo množstvo kyslíka v moriach (ktorý sa viaže s uhlíkom).

Netreba nič vysvetľovať

Možno nešlo o nejakú evolučnú udalosť. Mohlo ísť napríklad o akúsi medzeru v genetickej komplexnosti, ktorá umožnila objaviť sa širokému rozsahu tvarov organizmov. Takéto „vysvetlenie“ zatiaľ nebolo dostatočne podopreté.