Kafaların Evrimine Öncelik Veren Çeşitlilik, Omurgalı Evrimini Tetikledi!

Evrimin geçmişi,  tür gruplarının son derece geniş bir yelpazede olan şekiller ve boyutlar deniyor olmalarından ötürü, biyoçeşitlilikteki patlamalarla periyodik olarak işaretlenmiş durumdadır. Fosil kayıtlarında bu şekilde karşımıza çıkan iki yayılımcı adaptasyonun yeni analizleri, bu çeşitlendirmelerin "kafa öncelikli" denebilecek şekilde evrimleştiğini gösterdi.

İki farklı yok oluş sırasında türleşmiş bir balık türünün fosillerinin fiziksel özelliklerini inceleyen Chicago ve Oxford Üniversitesi bilim insanları, kafa özelliklerinin beden şekil ve tiplerinden önce çeşitlendiğini buldular. Keşif, daha önceki adaptif yayılma modellerini çürütüyor ve beslenme-ilişkili evrimsel baskıların çeşitliliğin ilk yöneticileri olduğunu öne sürüyor. Araştırmanın baş yazarı olan Chicago Üniversitesi Organizma Biyolojisi ve Anatomi Bölümü yüksek lisans öğrencisi Lauren Sallan şöyle sölüyor:

Öyle görünüyor ki kaynaklar, beslenme ve diyet, ilk evrede en yüksek öneme sahip olan faktörlerdir. İlk başta kırıcı çeneler, büyük dişli hayvanlar, uzun çeneler gibi garip kafa şekilleri görüldü ama bunların hemen hemen hepsi aynı bedene bağlıydı.

Adaptif yayılımlar, baskın ve yüksek çeşitliliğe sahip grupların evriminin altında yatan nedendir. Kitlesel yok oluşlar gibi büyük aksama olaylarından sonra, hayatta kalan türler çok çeşitli formlara evrimleşirler. Bu çeşitlenmenin modern örnekleri arasında, binden fazla belgelenmiş türle çiklet balığı ailesi, ya da Galapagos Adası'nda bulunan ve çok farklı gaga yapıları sergileyen "Darwin’in ispinozları" bulunur. 

Evrimsel biyologlar bu yaşayan türleri kullanarak en az 2 adet adaptif yayılım modeli geliştirdiler. Bir model tek bir "patlama" tipi çeşitlenmeden sonra gerçekleşen uzun dönemli bir sabitlik ve durgunluk dönemini öngörür. Bazen “genel omurgalı modeli” olarak da bilinen diğer model, çevrenin değişimine bağlı olarak önce gövdenin, sonra da kafa yapısının evrimleştiği kademeli bir evrim modelidir. Ancak bu modeller, henüz fosil kayıtlarındaki mevcut zengin veri setleri ile test edilmedi. Prof. Michael Coates'un Chicago Üniversitesi'ndeki laboratuarında lisans sonrası araştırma yapan Sallan, şöyle söylüyor:

Bu şeylerin fosil kullanılarak testleri henüz yapılmadı. Çeşitlenmeye dair tüm bu analizlerine sahipsiniz, yine de bunların hiç birisi fosil kayıtlarının alındığı zamanlara geri dönüp zamanın o periyodunda ve ondan sonraki zaman periyodunda ve ondan sonraki zaman periyodunda neler olduğunu söyleyemiyor.

Makalenin ortak yazarı olan, Oxford Üniversitesinde paleobiyoloji öğretim görevlisi  Dr. Matt Friedman, aynı zamanda Coates'un laboratuarının eski bir üyesidir. Sallan ile birlikte fosil kayıtlarındaki iki farklı adaptif yayılımı incelediler. İlki, 360 milyon yıl önce Dünya’daki deniz yaşamının büyük bir kısmını yok eden bir olay olan Hagenberg soy tükenişinden sonra ışın-yüzgeçli balıkların patlamasıydı. İkinci grup akantomorflar,  dinozorların soylarının tükendiği zaman olan Kretase Dönem'in sonu civarında çeşitlilikte patlama yaşayan bir grup balıktı.

İki veri setinde de, araştırmacılar türler arasındaki beden derinliği, yüzgeç pozisyonu ve çene şekli farklarını ölçmek için geometrik morfometri denen bir yöntem kullandılar. Daha önemlisi Sallan ve Friedman, hangi alanın yırtığı ne zaman gösterdiğini daha net bir biçimde görmek için analizlerinde kafa özelliklerini beden özelliklerinden ayrı tuttular.

İki araştırmanın sonuçları ortak bir noktada birleşiyordu: Kafa özelliklerindeki çeşitlenme beden tiplerindeki çeşitlenmeden önce gelmekteydi. Parçalama için sivri ya da körelmiş dişlerin dizildiği çeneler gibi alışılagelmeyen kafa özellikleri, ince uzun yılan balığı benzeri vücutlardan daha geniş, disk benzeri vücutlara kadar çeşitlenebilen vücut özelliklerinden daha önce evrimleşmişti. Sallan şöyle söylüyor:

Elimizde tamamen farklı iki yayılım var ve ikisinde de kafa önce geliyor. Bu yüzden beslenme çeşitlenmede habitat kullanımından dana önemli olabilir. Bu daha önceden ileri sürülen adaptif yayılım ve aşamalı modelin ikisine de karşı.

Yeni analizlerle bulunan model, yeni yiyecek kaynaklarının görülmesinin, türler daha yeni habitata uyum sağlamaya başlamadan bir çeşitlilikte bir patlamaya neden olduğunu öne sürüyor. Sallan şöyle anlatıyor:

Ekolojik limitler ortadan kalktı. Dışarıda daha çok fırsat var, daha fazla kullanılabilir kaynak ve onlar da bundan faydalanıyorlar. Sonraları, yeni habitatlara özelleşiyorlar ve böyle faydalanıyorlar. Bu yüzden bu hayvanların kendilerinde olan bir şey değil; mesele daha çok fırsatlar.

Yeni araştırma, kafaların önce evrimleştiği çeşitlenme modeline, birbirinden yüzlerce milyon yıl süre ile ayrılmış 2 ayrı örnek sunmuş oluyor. Ancak modelin halen genel geçer olduğunun ispatlanması gerekiyor. Sallan sözlerini şöyle bitiriyor: 

Evrim çok karmaşıktır ve evrim sürecinde tek bir model olması gerektiği kesin değildir. Bu modelin belli zaman periyotlarında balıklara uygulanabilir olması ya da omurgalılara hitap etmesi mümkün; ama bunun gerçekten doğru olup olmadığını görmek için çok daha fazla araştırma gerekli.”