La explosión cámbrica o radiación evolutiva del Cámbrico fue la aparición repentina (desde un punto de vista geológico) y rápida diversificación de organismos macroscópicos multicelulares complejos en los inicios del periodo Cámbrico, hace 542/530 millones de años (Ma). Este período marca una brusca transición en el registro fósil con la aparición de los miembros más primitivos de muchos filos de metazoos (animales multicelulares).
En 1859 Charles Darwin habló sobre este fenómeno como una de las mayores objeciones contra su teoría de evolución por selección natural; sin embargo actualmente existen teorías que explicarían evolutivamente este fenómeno, siendo compatible con la selección natural; ya que una evolución moderadamente acelerada y sostenida durante unas decenas de millones de años puede dar lugar a este fenómeno evolutivo. Esto debido a que un aumento en las modificaciones físicas o anatómicas (como lo acontecido durante el Cámbrico) estaría correlacionado igualmente con un aumento en la modificaciones genéticas. Se postula que en ese periodo, en el caso de los artrópodos, las tasas de desarrollo referente a las modificaciones físicas fueron 4 veces más rápidas, y las genéticas unas 5,5 veces más rápidas; con lo cual la evolución que habría podido haber sucedido en un periodo normal de 150 millones de años, se produjo en tan solo 30 millones.
No existe una causa universalmente aceptada para explicar la explosión cámbrica, un fenómeno constantemente sometido a discusión en la comunidad científica. Se han propuesto variados factores biológicos y geológicos como posibles causas que propiciaron la radiación adaptativa de la explosión: la competencia ecológica, los genes HOX, la fragmentación del supercontinente Pannotia, cambios climáticos catastróficos, como una glaciación global, el aumento de la concentración del oxígeno atmosférico o el incremento de la capacidad de producir colágeno en los primitivos seres vivos. A ello se sumaría el desarrollo de nuevas adaptaciones competitivas aparecidas durante este periodo (la depredación, la visión, la natación activa, etc); avances que habrían ocasionado el desarrollo masivo de nuevas ramas evolutivas, al adaptarse al ocupar nuevos nichos.
Poco antes de la explosión cámbrica ya habían desaparecido los organismos de la biota del periodo Ediacárico (que representan los organismos multicelulares complejos más antiguos conocidos). Siendo la explosión cámbrica la primera aparición en el registro fósil de los patrones y morfologías básicas que más adelante formarían la base de los animales modernos.
De los 20 filos de metazoos, al menos 11 aparecieron por primera vez en el Cámbrico. Del resto, se sabe que uno es precámbrico y que los otros 8 aparecieron más recientemente.
Aunque este período es fundamental para constatar y comprender el fenómeno de la diversificación rápida y la emergencia de nuevas formas, su significación está siendo relativizada, dada la antigua atención exclusiva en los fósiles macroscópicos. Así, la evidencia molecular sugiere que al menos 6 de los filos se habían establecido como vías evolutivas diferenciadas durante el Precámbrico.
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