Parmaklarımızın gelişmesinde aranan eksik halka: 375 milyon yıllık canlının fosili
Bilim insanları, balık-atadan karaya çıkan tetrapodlara (en altta açıklaması var) geçişi kanıtlayan bir fosilden yoksundu. Bir başka deyişle, parmakların ne zaman evrimleştiği bilinmiyordu. Yeni keşfedilen 375 milyon yıllık bir fosil, parmakların, omurgalıların karada kolonileşmek için sudan çıkmadan önce evrimleştiğini ortaya koyuyor.
Avucunuzdan yayılan beş parmağınıza dikkatlice bir bakın! İki elinizde bulunan bu beşer parmak, esnekliğiyle tarihin ilk çağlarından bu yana bize güçlü bir organizasyon yetisi verdi. Düşününce, ateş yakmamızdan tutun, avlanıp yemek pişirmemize, duvar örmemize, giysilerimizi dokumamıza, kürek çekerek kıtalar aşmamıza ve daha nice yetisiyle medeniyeti kurmamıza ve yayılmamıza vesile oldular. (Tabii bugünlerde o medeniyeti yine bu uzvumuzla yıkıyoruz.)
Ellerimiz bize sadece kaba ve temel ihtiyaçlarımızı karşılamak için değil, aynı zamanda daha esnek ve hassas işlerde, iletişim kurmamızda da fayda sağladı. Piyano çalmaktan tutun da sevgimizi gösterebilmek için yaptığımız hassas dokunuşları bir düşünün…
Peki ama ellerimizin gelişimi nasıl oldu? Evrimsel süreçte ellerimiz ne zaman ortaya çıktı? Dört ayaklı canlıların (tetropod) ellerinin, balık atalarının yüzgeçlerinden nasıl evrimleştiğine dair geçişi belgeleyen fosillerin olmaması, evrim bilimcilerin en büyük kanıt eksiklerinden biriydi. Ancak şimdi evrim tarihinin en büyük sorularından biri cevabını bulmuş olabilir! 375 milyon yıllık bir fosil balık-atanın tam iskeleti keşfedildi, ellerin kökeni ve tetrapodların “yükselişi” hakkında önemli kanıtlar elde edildi.
Darwin haklıydı!
Dört ayaklı canlıların, bilindiği gibi bizimkilerden çok farklı görünen ama benzer işlevler gören elleri var. Kuşlarda ve yarasalarda hassas kanatlar oluşturmaya yardımcı olurlar; fillerde ağaç gövdeleri kadar geniş yer tutarak koca bir gövdenin ayakta durmasını sağlarlar. Her ne kadar dört ayaklı olsalar da insanlarınkine benzer işlevler görürler.
Bu benzerliği gören Charles Darwin, 1859’da yayımladığı devrim yaratan Türlerin Kökeni adlı eserinde bu benzerliklere şöyle dikkat çekmişti:
“İnsan elindeki, yarasa kanadındaki, domuz balığı yüzgecindeki, at bacağındaki kemik çatılarının benzerliği, -zürafanın ve filin boyunlarındaki omurların eşit sayıda olması- ve bunlara benzer pek çok olgu yavaş, hafif ve ardışık değişiklikler geçirerek türeme teorisiyle açıklanıyor. Yarasanın pek farklı işlere yarayan kanatlarının ve bacaklarının -yengecin çene ve bacaklarının- çiçeğin taç yapraklarının, erkek ve dişi organlarının modellerindeki benzerlik, bu sınıfların ilk atalarından birinde kökende benzer olan parçaların ya da organların yavaş yavaş değişiklik geçirdiği görüşüyle büyük ölçüde aydınlanmaktadır.”
Ortak bir yapı paylaşımı
Darwin akılcı bir açıklama önermişti: Bu farklı hayvanlar, bir ortak modeli paylaşıyorlardı. Çünkü parmaklara sahip ortak bir atadan evrimleşmişti.
Darwin’in bu devrimci fikrini geliştirmesinden bu yana 160 yıldan fazla bir süre geçti. Bu süreçte evrimsel biyologlar paleontoloji, genetik ve embriyoloji bilimlerinden yararlanarak bazı kanıtlar sundular. Bilim insanlarının çabaları, balık-atadan evrimleşen tetrapodların ortak soylarını aydınlattı; insan elini oluşturan kemiklerin kurbağalarda, kuşlarda ve balinalarda da bulunduğunu gösterdi ve diğer varyasyonların yanı sıra ellerin, kanatların ve paletlerin gelişimini kontrol eden bazı genleri tanımladı.
Quebec’teki Miguasha Milli Parkı’nda keşfedilen 375 milyon yıllık balık Elpistostege watsoni’nin tam iskeleti (1), göğüs yüzgecini koruyan balık-atadan tetrapoda geçişe dair ilk fosil kanıtı (2). Bu balık-atanın yüzgeçli parmakları, insan parmaklarını oluşturan kemiklere eşdeğerdir. (Richard Cloutier)
Ancak bu bulgular, hikâyenin ilk bölümüydü. El ve bileğin, balık-ataların yüzgecindeki kemiklerden nasıl evrimleştiği, hep karanlıkta kalıyordu. Çünkü bilim insanları, balık-ata ile karaya çıkan tetrapodlar arasındaki geçişi kanıtlayan bir fosilden yoksundu. Ta ki bugüne kadar!
Evrim tarihine ışık tutan keşif!
Güney Avustralya’daki Flinder Üniversitesi’nden paleontolog Prof. John A. Long ve Quebec Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Prof. Richard Cloutier, Scientific American’ın Haziran 2020 sayısında kaleme aldıkları heyecan verici makalelerinde, geçtiğimiz mart ayında, 375 milyon yıllık bir balık olan Elpistostege watsoni’nin tam iskelet fosilini ortaya çıkardıklarını açıkladı.
Evrimin karanlık noktasına ışık tutan bu olağanüstü fosilin yüzgeçleri, parmaklarımızı oluşturan kemiklerle karşılaştırılabilir şekilde korunmuştu. Bu fosil, omurgalıların karaya çıkmadan önce parmağı oluşturan kemikleri geliştirdiğini gösteriyordu.
Bu nefes kesici keşif, elin ne zaman ve nasıl evrimleştiğine dair geleneksel bilgiyi yerle bir etti ve canlıların evrim tarihinde önemli bir olay olan tetrapodların yükselişine ışık tutarak derin bir karanlığı aydınlatmış oldu.
Öncü keşifler
Aslında bu büyük keşfin öncesinde, yakın zamana kadar bilim insanları, balıklar ve erken tetrapodlar arasındaki evrimsel geçişi kavramıştı. (Sadece kesin kanıt yoktu.) Esas olarak bu iki grup arasında köprü niteliğindeki birkaç muhteşem fosille bu kavrayışı edinmişlerdi.
Orta ila Geç Devoniyen dönemine, yani yaklaşık 384 milyon ila 379 milyon yıl öncesine denk gelen Panderichthys rhombolepis adlı bir balık-ata fosili keşfi, bu kavrayışı edinmelerinde büyük rol oynamıştı. Uzun üst kol kemiği (humerus) ve geniş yarıçaplı ön kol kemiği (ulna) ile tetrapod benzeri kafatası kemik şekliyle Panderichthys, tetrapodlar ile balık-atalar arasındaki bağın ilk ipuçlarını sunuyordu. (Doğu Kanada’dan gelen bu gruba, elpistostegalians deniyor.)
Tiktaalik
2006’da Chicago Üniversitesi’nden Neil Shubin ve meslektaşları ise, Kanada Arktik’inden 380 milyon yıllık bir başka elpistostegalian balık fosili olan Tiktaalik roseae fosili keşfettiğini açıklamıştı. Tiktaalik, hem iyi gelişmiş kol kemikleri hem de oynak bilek eklemleri ile bu balıklarda göğüs yüzgecinin bilinen herhangi bir fosilden çok daha ileri olduğunu gösteren çok sayıda yeni veri ortaya koyması açısından aydınlatıcı bir keşfe işaret ediyordu. Tetrapodlar tarafından paylaşılan başka özellikleri de vardı: Uzun, düz bir burun ve belirleyici kafatası da dahil olmak üzere birtakım ayırt edici özellikler.
Bu ve bilinen diğer elpistostegal balık fosillerinin bulunuşu, kemikleri ve eklemleri de dahil olmak üzere, bir dizi ayırt edici tetrapod özellikleriyle özdeşleşen kanıtları öne sürüyordu. Ama bu balıkları, tetropotlar ile bağdaştıramayan tek şey parmaklardı. Mevcut kanıtlar, uzmanların, parmakların yüzgeçten uzva geçişin bir parçası olmadığı sonucuna varmasına neden olmuştu. Buna göre, tetrapodların parmakları daha sonra evrimleşmiş gibi görünüyordu.
Ancak bilimde her şey bir keşifle değişebilirdi; yeni kanıtlar ışığında değişime tabiydi. Yeni keşif de bunu sağladı. Bulunan yeni fosil, ders kitaplarının yeniden gözden geçirilmesini gerektirebilir. Zira yeni keşifle birlikte bu sefer elimizde tam ve mükemmel bir kanıt var. Ve bizi parmakların nasıl evrimleştiğine dair, insanlar da dahil olmak üzere günümüzde yaşayan 33.800’den fazla tetrapod türünde devam eden omurgalı el yapısına yol açan tamamlayıcı bir kanıta sahibiz!
Tetrapod da ne demek?
“Tetrapod” nedir diye soracak olursak Latince ve Yunanca'daki kelime karşılıklarını aklımıza getirerek basit bir tanıma ulaşabiliriz: “Tetra” Latince'de dört, “pod” ise Yunancadaki “pous”tan ayak anlamına gelir. Yani “tetrapod” kelimesi, “dört ayaklı” veya “dört uzuvlu” açıklamasında karşılığını bulur. Aklımızda basitçe böyle kalabilir.
Tetrapodlar iki ana taksonomik gruba ayrılır: Günümüzde yaşayan yaklaşık 5.000 türü bulunan amfibiler (lissamfibia) ve amniyotlar (aminota). Amfibiler, yaşam döngülerinde iki farklı form aldıklarından onlara “çift yaşamlılar” da denir. Çünkü suda yaşayan bir larva olarak yaşam döngülerine başlar ve yetişkinliğe gelene kadar karmaşık bir metamorfoz süreci (başkalaşım) geçirirler. Bir diğer grup olan amniyotların ise bugün yaklaşık 25.000 türü vardır. Bu grubun üyeleri kuşlar, sürüngenler ve memelilerdir. Kısacası toplamda 30.000 tür ile amfibiler, sürüngenler, kuşlar ve memeliler, “tetrapoda” üst sınıfının ana grupları olarak sıralanabilir.
Büyüklükleri türden türe değişiklik gösterse de tüm tetrapodların birtakım morfolojik özellikleri ortaktır. Tetrapodların en önemli ve ayırıcı özelliklerinden biri, dört uzva sahip olmaları veya yılanlar gibi bugün dört “bacakları” olmasa da atalarının dört bacağının olmasıdır.
Yaşayan en küçük tetrapod sadece 7,7 milimetre uzunluğundaki Paedophyrine kurbağasıyken (Paedophryne amauensis), yaşayan en büyüğü ise 30 metre uzunluğu aşabilen mavi balinalardır (Balaenoptera musculus). Buradan anlaşılacağı üzere tetrapodların tek bir yaşam alanı yoktur; ormanlardan otlaklara, çöllerden kutup bölgelerine kadar dünyanın dört bir yanındaki habitatlarda yaşayabilirler.
Yaşayan en küçük ve en büyük tetrapodu yan yana görüyoruz. Paedophyrine kurbağası bir insanın neredeyse tırnak ucu büyüklüğündeyken mavi balinanın yanında bir dalgıç da neredeyse onun tırnağı kadardır.
Tetrapodlar genel olarak karasal habitatta yaşam sürseler de kısmen ya da tamamen sucul bir yaşam da sürebilirler. Balinalar, deniz salyangozları, deniz kaplumbağaları ve kurbağalar bunlara örnek olarak verilebilir. Bazı tetrapodlar ise ağaçta ve havada yaşayabilir; mesela kuşlar ve yarasa türleri.
Evrimsel açıdan bakarsak tüm tetrapodlar esasen “bacaklı balıklardır” da denebilir. Çünkü bugünkü omurgalıların atalarının bir balık olduğu kabul edilir. Tetrapodların kökeni, Devoniyen Dönemi’ne, yani yaklaşık 370 milyon yıl öncesine kadar gider. Yaklaşık 372.2 ila 359 milyon yıl önce, Geç Devoniyen’de yaşayan soyu tükenmiş bir kök tetrapod cinsi olan Ventastega curonicanın uzuv ve kafatası anatomisi, erken tetrapodların karakteristik özelliklerinin çoğunu paylaşır. Fosil kayıtlarında tanımlanan bazı erken tetrapodlar arasında Acanthostega, Ichthyostega ve Nectridea bulunur.
Ancak bugünkü tetrapodların hangi özelliklerin atalarına ait olduğu ve hangi özelliklerin bir grubun diğerinden ayrıldıktan sonra ortaya çıktığı gibi konulardaki belirsizlikler sebebiyle tetrapod soyunun kararlaştırılmasında zorluklar yaşanabilir. Dahası, erken tetrapodlar arasındaki iskelet anatomisi çeşitliliği, bu belirsizliği iyiden iyiye derinleştirir.
Batuhan Sarıcan / [email protected]
*Bu yazı, HBT Dergi 224. sayıda yayınlanmıştır.
Kaynak:
Charles Darwin, Türlerin Kökeni. Çev: Ö.Ünalan, Evrensel Basım Yayın
The Unexpected Origin of Fingers, Scientific American 322, 6, 46-53 (Haziran 2020)
https://www.britannica.com/animal/tetrapod-animal
https://ucmp.berkeley.edu/vertebrates/tetrapods/tetraintro.html
