La rivoluzione del substrato cambriano fu un evento evolutivo cruciale che si verificò all’alba del periodo cambriano 542 milioni di anni fa. La rivoluzione consisteva nei primi scavatori a scavare in profondità nel substrato, invece di pascolare in superficie o appena sotto le stuoie microbiche che all’epoca dominavano il fondo del mare. In effetti, l’inizio del Cambriano è definito a livello internazionale dalla prima apparizione di Trichophycus pedum, una traccia fossile onnipresente con un caratteristico motivo ad anello. Lo scavatore che ha creato la traccia fossile è sconosciuto, ma potrebbe essere stato una lumaca o un artropode primitivo.
Prima della rivoluzione del substrato cambriano, il fondo marino era costituito da un tappeto microbico sopra un substrato duro, stratificato, solfidico e anossico. Gli animali vivevano sulla stuoia, attaccati ad essa tramite fermagli, pascolavano la superficie della stuoia, vi erano incastonati o scavavano immediatamente sotto di essa. Poiché il substrato sottostante era quasi completamente anossico (senza ossigeno), era pieno di batteri che riducono i solfati, che emettevano idrogeno solforato, velenoso per la maggior parte degli altri organismi, che li scoraggiava dal scavare in profondità.
Dopo miliardi di anni di substrati dominati da batteri che riducono i solfati, alcuni organismi pionieri hanno iniziato a scavare più a fondo nel substrato, rendendolo più sciolto e ossigenato. Ciò ha avviato un ciclo di feedback per cui il substrato è diventato meno ostile agli animali e gli animali hanno preso l’iniziativa di scavare in esso in modo più aggressivo, consumando i batteri e altri animali che stavano colonizzando l’ambiente appena ossigenato. Il risultato finale è stata l’evoluzione di un’ampia gamma di organismi scavatori e l’apertura di una nuova nicchia oceanica. L’ossigenazione dello strato superiore del substrato potrebbe aver contribuito all’esplosione del Cambriano, un enorme evento di radiazione evolutiva che si è verificato subito dopo la rivoluzione del substrato del Cambriano. Al contrario, l’esplosione del Cambriano potrebbe avere altre cause e la rivoluzione del substrato del Cambriano potrebbe essere stata un effetto collaterale della diversificazione degli organismi.
Ci sono tre vantaggi principali nello scavare che avrebbero accelerato la rivoluzione del substrato cambriano una volta iniziata: la disponibilità di cibo, l’ancoraggio (che ha impedito agli animali di essere spazzati via dalle correnti) ed evitare i predatori. Poiché i predatori tendono ad essere più grandi e meno manovrabili dei piccoli animali, pochi di loro si sarebbero insinuati nel substrato fangoso. La rivoluzione del substrato cambriano segnò l’inizio della fine per le stuoie microbiche, che ora si trovano solo in ambienti estremi inospitali per i scavatori, come i laghi salati e le profondità più profonde del fondo oceanico.