Wat zijn de belangrijkste evolutionaire innovaties?
Evolutionaire innovaties blijken relatief weinig en ver tussen te zijn geweest in de eerste drie of zo miljard jaar van het leven op aarde. De belangrijkste evolutionaire innovaties gedurende deze periode waren de evolutie van oxyphotosynthetische bacteriën en complexe cellen (eukaryoten). Hoewel het leven zelf minstens 3,7 miljard jaar geleden is ontstaan, verscheen pas ongeveer 600 miljoen jaar geleden het eerste harde bewijs van meercellig leven.
Afzien van protozoaire (eencellige) evolutionaire innovaties, die volgens veel wetenschappers op technische gronden het belangrijkste zijn, er zijn een aantal evolutionaire innovaties waarvan het nut voor iedereen duidelijk is. Vijf evolutionaire innovaties die het meest belangrijk lijken, zijn de evolutie van een derde kiemlaag, die een lichaamsholte mogelijk maakt, ook wel coeloom genoemd; predatie, die een wapenwedloop van evolutionaire verandering op gang bracht; ogen, die na hun aanvankelijke evolutie zo succesvol werden dat de meeste macroscopische dieren ze bezitten; de kolonisatie van het land door planten en dieren; en de evolutie van ware vlucht, die vier keer onafhankelijk heeft plaatsgevonden en een enorme nieuwe niche voor dieren heeft geopend om te koloniseren.
De evolutie van een derde kiemlaag, dat wil zeggen triploblastische dieren, vond plaats tussen 600 en 580 miljoen jaar geleden. Het vroegst bekende triploblastische fossiel is Vernanimalcula guizhouena , een klein bolvormig dier met een diameter van slechts 0,1 mm. Dit dier bleek twee lichaamsholten te hebben die zijn darm scheiden van de lichaamswand. Deze fysiologische opstelling helpt om de interne organen te dempen terwijl de structurele afhankelijkheden tussen de twee worden ontkoppeld, waardoor ze zich onafhankelijk kunnen ontwikkelen. Dit is een onschatbare evolutionaire innovatie.
De evolutie van predatie en ogen gebeurde waarschijnlijk dicht bij elkaar, en beide zeer vroeg. Gegeven wat we weten, is het redelijk om aan te nemen dat beide gebeurtenissen rond dezelfde tijd plaatsvonden, op de grens tussen Cambrië en Precambrië, ongeveer 542 miljoen jaar geleden. Alleogige dieren zijn monofyletisch, wat betekent dat ze een gemeenschappelijke voorouder delen die zich in deze periode heeft ontwikkeld. Dit in tegenstelling tot een eerdere opvatting die beweerde dat ogen verschillende keren onafhankelijk evolueerden. Rond dezelfde tijd verschenen de eerste organismen met harde schelpen, en kleine boringen zijn te zien op deze schelpen, een veelbetekenend teken van roofdieren. Predatie is mogelijk zelfs eerder geëvolueerd, omdat er vluchtig bewijs is van predatie uit de Ediacaran-periode, 10-20 miljoen jaar vóór de grens tussen Cambrië en Precambrië.
De laatste twee evolutionaire innovaties van groot belang zijn de verhuizing naar de lucht en de verhuizing naar de lucht. De verhuizing naar het land is de belangrijkste van de twee, die ongeveer 460 tot 430 miljoen jaar geleden plaatsvond, tijdens de Ordovicische en Silurische periode. Rond deze tijd evolueerden groene algen tot terrestrische planten, die enkele tientallen miljoenen jaren later werden gevolgd door eenvoudige geleedpotigen, waaronder de voorouders van moderne spinnen en hooiwagens. Het vroegste terrestrische fossiel dat bekend is, is een duizendpoot. Veel later, ongeveer 350 miljoen jaar geleden, tijdens het Carboon, evolueerden insecten van vlucht en exploiteerden een enorme nieuwe niche. De vlucht zou onafhankelijk nog drie keer evolueren: in pterosauriërs, vogels en vleermuizen.