La révolution du substrat cambrien était un événement évolutif crucial qui s’est produit à l’aube de la période cambrienne il y a 542 millions d’années. La révolution consistait en les premiers fouisseurs à creuser profondément dans le substrat, plutôt que de brouter à la surface ou juste en dessous des tapis microbiens qui dominaient le fond marin à l’époque. En fait, le début du Cambrien est internationalement défini par la première apparition de Trichophycus pedum, une trace fossile omniprésente avec un motif en boucle distinctif. Le fouisseur qui a fait la trace fossile est inconnu, mais il peut s’agir d’une limace ou d’un arthropode primitif.
Avant la révolution du substrat cambrien, le fond marin était constitué d’un tapis microbien au-dessus d’un substrat dur, stratifié, sulfuré et anoxique. Les animaux vivaient sur le tapis, y étaient attachés par des attaches, effleuraient la surface du tapis, s’y incrustaient ou s’enfouissaient juste en dessous. Comme le substrat en dessous était presque complètement anoxique (sans oxygène), il était rempli de bactéries sulfato-réductrices, qui émettaient du sulfure d’hydrogène, toxique pour la plupart des autres organismes, ce qui les décourageait de creuser en profondeur.
Après des milliards d’années de substrats dominés par des bactéries sulfato-réductrices, quelques organismes pionniers ont commencé à s’enfouir plus profondément dans le substrat, le rendant plus lâche et oxygéné. Cela a déclenché un cycle de rétroaction dans lequel le substrat est devenu moins hostile aux animaux, et les animaux ont pris l’initiative de s’y enfouir de manière plus agressive, consommant les bactéries et autres animaux qui colonisaient l’environnement nouvellement oxygéné. Le résultat final a été l’évolution d’un large éventail d’organismes fouisseurs et l’ouverture d’une nouvelle niche océanique. L’oxygénation de la couche supérieure du substrat peut avoir contribué à l’explosion cambrienne, un événement massif de rayonnement évolutif qui s’est produit peu après la révolution du substrat cambrien. Inversement, l’explosion cambrienne peut avoir d’autres causes, et la révolution du substrat cambrien peut avoir été un effet secondaire de la diversification des organismes.
Il y a trois avantages principaux à creuser qui auraient accéléré la révolution des substrats cambriens une fois qu’elle a commencé : la disponibilité de nourriture, l’ancrage (qui empêchait les animaux d’être emportés par les courants) et l’évitement des prédateurs. Comme les prédateurs ont tendance à être plus gros et moins maniables que les petits animaux, peu d’entre eux se seraient enfouis dans le substrat boueux. La révolution des substrats cambriens a marqué le début de la fin des tapis microbiens, que l’on ne trouve désormais que dans des environnements extrêmes inhospitaliers pour les fouisseurs, tels que les lacs de saumure et les parties les plus profondes des fonds océaniques.