Fosiller Hangi Yöntemler Kullanılarak Ayırt Edilir?

Bize en sık gelen sorulardan birisi şu:

İnsanlarla ortak bir atadan geldiği düşünülen bir canlı fosilinin Homo cinsinden olduğu nasıl ayırt edilir? Mesela Homo erectus fosilini şempanze fosillerinden ayıran şey nelerdi?

Bunu anlayabilmek için, öncelikle insanların tek bir cinse ait olmadığını bilmemiz gerekmektedir. 6 milyon yıl kadar önce başlayan insan ve yakın akrabalarının (şempanzelerden insana giden kolun ayrılmasından sonraki) evriminde temel olarak tanımlanan 7 farklı cins ve bu cinslere ait olarak tespit edilen toplamda 30 civarı farklı insan türü bulunmaktadır. Cins olarak şunları sayabiliriz:

1. Sahelantropus
2. Orrorin
3. Ardipithecus
4. Australopithecus
5. Kenyanthropus
6. Paranthropus
7. Homo

Bunların bazılarının altında tek tür bulunabilirken, günümüze daha yakın olmalarından ötürü Homo cinsine ait 10 farklı tür, Australopithecus cinsine ait 8 farklı tür tanımlanmıştır. Bunların her biri arasındaki geçişler, türler ve fosillerle neredeyse tamamen net olarak bilinmektedir (bazı tartışmalı noktalar olsa da). Bu, insan eviminin bilim tarafından ne kadar ayrıntılı bir şekilde tanımlandığını göstermektedir. Elbette ki yeni bulgularla bu sayılar artacak ve dallanacaktır.

Fosilleri Ayırt Etmek...

Burada bir sorudan ötürü insan örneğinden yola çıktık; ancak soruyu diğer tüm türlere genişletmek de mümkündür. Bulunan bir fosilin analizi, genelden özele doğru sayısız test ile yapılır ve bunlar sonucunda önce detaylı tür tanımı, sonrasında ise genellikle o türün içerisinde özel bir varyasyon (çeşit) olup olmadığı bile teşhis edilebilmektedir. Yine, insan fosilleri üzerinden gidelim (ancak herhangi bir tür için de geçerli olduğunu unutmayın bunların):

Evrimsel süreçte geriye gittikçe, giderek daha fazla türün ortak atası olan canlılara ulaşırız. Örneğin bundan 500.000 yıl kadar önceye giderseniz, Homo sapiens ile Homo neanderthalensis'in ortak atası olan Homo heidelbergensis türüne ulaşırsınız. Ancak 6 milyon yıl geriye gidecek olursanız, belki de diğer tüm insan türlerinin atası olan (toplamda en az 30 türün atası olan) Sahelantropus tschadensis türüne varırsınız. Bundan 26 milyon yıl öncesine giderseniz Propliopithecus cinsine ulaşırsınız ki bu, bütün İnsansı Maymunlar'ın (şempanzeler, goriller, insanlar, orangutanlar ve gibonlar) ortak atasıdır. 30 milyon yıl öncesine giderseniz Saadinus cinsine varırsınız ki bu da tüm Eski Dünya Mamyunları (Afrika'da yaşayan tüm maymunlar) ile Kuyruksuz Maymunlar'ın ortak atasıdır. 47 milyon yıl öncesine giderseniz, lemurlara daha yakın olmasına rağmen tüm primatların ortak atasını temsil eden Darwinius masillae türüne ulaşırsınız. 60 milyon yıl öncesine giderseniz Plesiadapis cinsine, yani primatların ortak atalarından biri olduğundan emin olduğumuz bir cinse ulaşırsınız. Bunun çok daha eskisi de vardı tabii... 600 milyon yıl önceye giderseniz, karadaki bütün hayvanların atalarına, 1 milyar yıl öncesine giderseniz, bütün çok hücreli canlıların atalarına, 4 milyar yıl öncesine giderseniz, var olan, olmuş ve olacak olan tüm canlıların ortak atasına (koaservatlara) ulaşırsınız. Evrimsel biyolojinin baş döndürücü gücü, bu açıklayıcılığından ve netliğinden gelmektedir.

Peki, bu milyonlarca, milyarlarca farklı tür fosilleri birbirlerinden nasıl ayırt edilirler? Örneğin bilim insanları, bulunan fosilleri neye göre "Homo cinsine ait." ya da "Pan (şempanze) cinsine ait." diyerek ayırt edebiliyorlar?

Morfolojik Özellikler

Bunun için daha önce de dediğimiz gibi pek çok yöntem kullanılmaktadır. Tanımlamaların en başında, morfolojik özelliklere bakılmaktadır. Birçok fosil uzmanı biyoloji, paleontoloji, antropoloji, arkeoloji ve jeoloji gibi bilim dallarından gelmektedir. Dolayısıyla canlıların genel şekilleri ve neye benzedikleri konusunda çok geniş bilgileri bulunmaktadır. Bu sebeple, ilk bakışta bir canlının yaklaşık olarak hangi canlı grubuna ait olduğunu yaklaşık olarak anlamaları mümkündür. Çoğumuza "taş parçası" gibi gelecek bir fosil, bir bilim insanının gözünde doğrudan, net bir sınıflandırmayla örneğin bir Orbiculoidea missouriensis türüne ait olabilir. Belki tür düzeyinde hemen tespit edemeyebilirler ama Orbiculoidea cinsinden bir tür olduğunu anlayabilirler.

Ancak bu, her zaman mümkün olmamaktadır elbette. Örneğin bir kafatası fosili bulunduğu zaman, kafatasının genel yapısına bakarak bilim insanı bulgunun bir insana ait olduğunu söyleyebilir ve kesin bir şekilde bir şempanzeye ait olmadığını bildirebilir; ancak hangi insan türüne ait olduğunu söyleyebilmesi için daha detaylı bilgiler gerekebilir.

The Fossil Forum

Views of the Mahantango

Yukarıda, sırasıyla Orbiculoidea cinsine ait fosiller ve fosillerin kabaca benzeyebileceklerine 2 örnek verilmektedir.

İnsan Türlerinin Fosilleri

İnsan türleri söz konusu olduğunda, bilim insanlarına gereken fazladan verilerin başında kafatası kapasitesi (cranial capacity) gelmektedir - ki bu da morfolojik özellikler arasındadır. Çünkü insan evriminin en ayırt edici özelliği beynin evrimidir ve beynin evriminin haritası, kafatasının beynin büyümesiyle doğru orantılı olarak genişlemesiyle çıkarılabilmektedir. Örneğin A. garhi türünde 450 cc olan kafatası hacmi, H. habilis türünde 600 cc'ye çıkmaktadır, bir Homo sapiens'de ise kimi zaman 1500 cc'ye kadar ulaşabilmektedir. Yani kafatası kapasitesi, insanın evrimsel basamaklarında günümüze yaklaştıkça artmaktadır.

John Hawks

Üstelik genellikle bir türe ait sadece kafatası bulunmaz, iskelete dair daha birçok parça da fosilleşir. İşte bu durumlarda iskelet yapısı, kemik bağlantıları, kemik tipleri gibi pek çok özellik de yapılan kıyaslamalarda kullanılmaktadır. Aşağıda, Neandertallere ait bulunan sayısız fosilden biri gösterilmektedir: 

Phys.org

Bu diğer kalıntılar arasında bilim insanlarına en geniş bilgileri veren unsurlardan biri, özellikle beslenme tiplerine (diyet) göre değişen diş yapılarıdır. Ağırlıklı olarak et ile beslenen türlerde dişler daha keskindir; daha vejetatif beslenen türlerde ise arka dişler daha büyük ve yaygındır. Dişler, bir türü ayırt etmek konusunda çok büyük önem taşırlar. Darwin ve benzeri bilim adamlarının sadece bir diş fosilinden tür ayırt edebildikleri ve yapılan incelemeler sonucunda tahminlerinin çoğunlukla doğru çıktığı bilinmektedir. Darwin, bu şekilde, sadece diş kalıntılarından bir Megatherium tanılmladığı ve İngiltere'de yapılan araştırmalarda, tahminin doğru çıktığı bilinmektedir. Üstelik dişler, genellikle canlının beslenme tipinden yola çıkarak yaşadığı ekosistemi anlamamız ve paleobiyolojik analizler yapmamız açısından da faydalıdır. Aşağıda, farklı diş tiplerine ait fosiller görülmektedir.

The Independent

IDTA

Genetik Malzeme

Ayrıca kimi zaman, yakın dönem fosillerinden genetik materyal elde etmek bile mümkün olmaktadır. DNA'nın, 50.000 ila 100.000 yıl boyunca iyi korunmuş fosillerin üzerinde kalabildiği bilinmektedir. DNA'sı elde edilen bir canlının taksonomik sınıflandırılmasının yapılması son derece kolay olmaktadır. Ne yazık ki reçine içerisinde saklanagelmiş olan ve şans eseri sıradışı düzeyde iyi korunan fosiller haricinde, çoğu zaman genetik materyal kolayca bozulduğundan bu mümkün olmamaktadır. Örneğin Neandertal fosillerinden DNA elde etmek oldukça kolayken, bir dinozor DNA'sını elde etmek olanaksızlık derecesinde zordur.

Dinosaur Pictures

Diğer Yöntemler

Bu şekilde yöntemler kullanılarak ve karşılaştırmalı anatomi gibi bilim dallarına başvurularak bulunan fosillerin türleri ayırt edilebilmektedir.

Bunlar haricinde, eğer ki halen türün tanımlanması mümkün olamadıysa, bazı arkeometrik yöntemlere başvurulabilmektedir. Örneğin ilk olarak, canlının yaşadığı dönemin anlaşılabilmesi için göreceli ve kesin tarihlendirme yöntemleriyle türün ne kadar süre önce yaşadığı ortaya çıkarılmaktadır. Bu teknikler son derece kesin sonuçlar verebilmektedirler. 

Sonrasında, bu döneme ait veriler ortaya çıkarılır ve değerlendirilir. Fosilin bulunduğu bölgenin, fosilin yaşadığı zamanki koşulları göz önünde bulundurularak analiz edilir. Varsa, türün civarında aynı dönemde yaşamış canlıların fosilleri ve diğer kalıntıları analize dahil edilir. 

Sonrasında, türün paleobiyolojik ilişkileri ortaya çıkarılmaya çalışılır. Varsa, fosiller üzerindeki izlerden yola çıkılarak avcıları ve avlandığı türler araştırılır. Bu, besin zincirindeki yerinin anlaşılabilmesi açısından önem taşır. Örneğin birçok fosilin karın bölgesinde, ölmeden önceki son yemeğinin de kemikleri ve parçaları fosilleşmektedir. Bu sayede besin zincirindeki yeri anlaşılabilir.

Bunlar haricinde, fosilin üreme biçimi de analiz edilebilir. Tıpkı son yemeklerin fosilleşmesi gibi, kimi zaman anne rahmindeki yavruların kalıntıları bile fosilleşebilmektedir. Bu sayede, türlerin analizi embriyolojik analizler ile de yapılabilir.

Bu süreçte, işin içerisine jeologlar dahil olur. Türün yaşadığı dönemin jeolojisi anlaşılmaya çalışılır. Çoğu zaman, özellikle de Fanerozoik Çağ (542 milyon yıl önce - günümüz) içerisinde yaşamış bir türün fosili varsa elde, türün yaşadığı dönemin şartları, iklimi, coğrafyası, biyolojisi hakkında %100'e yakın isabetlilikle veriler elde edilebilir, çünk Jeologlar günümüzde bu devasa zaman dilimini birkaç bin yıllık dilimlere bölebilecek kadar detaylı verilere sahiptirler. Türün çevresel durumunun analizi sayesinde, hangi tür grubuna ait olduğu da anlaşılabilir.

Bunlar da yeterli olmazsa veya daha detaylı analizlerin yapılması isteniyorsa, matematiksel bilgisayar modellemeleri uygulanır. Bu modellemeler sayesinde kemiklerin birbirleriyle olan ilişkisi ve bir arada çalıştıklarında canlıya nasıl bir duruş kazandıracakları analiz edilir. Türün hareket ve davranış biçimleri, önceki veriler ve hipotezlerle kıyaslanır ve eldeki veriler geliştirilmeye çalışılır. Türün eklem, kemik, iskelet, postür, duruş gibi özellikleri net bir şekilde ortaya konulmaya çalışılır.

Bunlar haricinde uzak-analiz, jeofiziksel analiz, koruyucu bilimler analizi gibi ek analizlere ve testlere başvurulabilir. Bu testler sayesinde kemiklerin bulunduğu coğrafyanın türler ile olan ilişkisine ve türlerin yaşam sürelerinin değişkenliklerine bakılır. Bu analizler sırasında kemiklere zarar verilmeden testler yürütülür. Tüm bunlar sonucunda elde edilen veriler, veri havuzuna eklenerek matematiksel bilgisayar modelleri daha da geliştirilir ve türün özellikleri daha net bir şekilde anlaşılır.

Sonrasında, bu da yeterli olmazsa diğer bilimler de işin içerisine dahil olur: taş (litik) analizler, arkeometalurji, paleoetnobotanik, palinoloji, zooarkeoloji gibi alanlardan destek alınır ve bu alanların çalışmalarıyla, eldeki veriler birleştirilerek kıyaslanır. Hatalar ayıklanarak gerçeğe ulaşılmaya çalışılır. Tüm bu işlemler, arkeometrik analizlerle güncellenir ve detaylandırılır. Tüm bu süreçte yapılan analizler ve testler arasında radyokarbon tarihlendirme, dendrokrinoloji, termoluminesans tarihlendirme, optik uyaranlı luminesans, elektron spin rezonans, potasyum-argon tarihlendirme, X-Ray floresans, endüksiyonla çiftlenmiş plazma kütle spektrometresi, nötron aktivasyon analizi, tarama elektron mikroskobu analizi, lazer endüksiyonlu kırılma spektroskopisi, provenans analizi gibi yüzlerce metot bulunmaktadır.

Yalayarak Fosil Ayırt Etmek Mümkün mü?

24 Kasım 2018'de Kim Milyoner Olmak İster? yarışmasında sorulan sorulardan birisinin doğru cevabı, arkeologların buldukları taşların gerçekten fosil mi, yoksa sıradan bir taş mı olduğunu ayırt etmek için yalama yöntemini kullandıklarını söylemektedir. Bu konuyla ilgili analizimizi buradan okuyabilirsiniz.

Sonuç

Sonuç olarak, tüm bu işlemlerden geçirilen tekil buluntular çok net bir şekilde sınıflandırma yapmamızı sağlarlar. Bu sınıflandırmalar şimdiye kadar hiç evrimsel biyoloji ile çelişecek veriler sunmamıştır; bu kadar detaylı olmalarına rağmen. Tam tersine, tüm bu analizlerin sonucunda Evrimsel Biyologlar'ın öngördüğü tür ilişkileri desteklenmiş olur ve evrimsel süreçler ortaya çıkarılır. Evrimsel Biyoloji'nin verdiği yönlendirici ve aydınlatıcı bilgiler, tüm bahsi geçen bilimlerce kullanılır. Bu bilimlerin bulguları ise, evrimsel biyolojinin geliştirilmesinde ve güçlendirilmesinde rol oynar. Böylece bilim, tamamen tarafsız bir şekilde, sadece doğal gerçeklere dayanarak ilerler, güçlenir ve gerçeğe bir adım daha yaklaşmamızı sağlar.