Fosil Nedir, Nasıl Oluşur? Bir Canlının Fosilleşmesi İçin Hangi Şartlar Gerekir? Fosilleşme Basamakları Nelerdir?

Eskiden yaşamış varlıkların korunmuş kalıntıları, işaretlerine (İng: "impression)" ve izlerine (İng: "trace") fosil denir. Örneğin ölmüş bir canlıdan arta kalan kemikler, iskeletler, ayak izleri, sürünme izleri, reçine içinde korunmuş parçaları ve daha nice kalıntı fosil olarak değerlendirilebilir. Fosiller, evrim tarihini anlamamızı sağlayan veri hatlarından önemli bir tanesi olduğu için, evrimsel biyolojide, genel olarak bilim tarihinde ve evrene bakış açımızda büyük değişimler yaratmıştır.

Dünya'daki canlılık tarihi boyunca biriken fosillerin tamamına fosil kaydı adını vermekteyiz; çünkü fosil kaydı, gezegenimizdeki yaşamın adeta bir anı defteri gibidir. Bu defterin farklı sayfaları, yaşam tarihinin farklı noktalarına denk gelir. Daha eski sayfaları açarak, daha eski fosillerden gelen verilerle Dünya'mızın daha eski tarihini keşfedebiliriz. Yakın zamanlara gelerek, bu katmanlardan çıkarılan fosillerin modern türlerin yakın akrabalarına dair bıraktığı izleri öğrenebiliriz.

Bunu mümkün kılan şey, Sıralılık Kuralı olarak bilinen jeolojik ve evrimsel prensiptir: Dünya'nın yer katmanları, daha derinden daha yüzeye geldikçe gençleşir. Yani daha üstteki katmanlar, daha genç katmanlardır; daha derinlerdeki katmanlar ise daha eski katmanlardır. Yaşam da son 4 milyar yıldır kademeli ve hep daha eski atalardan daha yeni türlere doğru evrimleştiği için, jeolojik katmanlar ile evrimsel tarih arasında bir örtüşme vardır: Daha yeni (daha üst) katmanlardan çıkarılan fosiller daha yeni evrimleşmiş türlere aittir; daha eski (daha derin) katmanlardan çıkarılan fosiller ise daha antik türlere aittir.

Bir diğer deyişle; yer katmanlarına baktığımızda, derine indikçe tarihte geçmişe gideriz. Sayıları öylesine vereceğiz, ancak örneğin 200 milyon yıl önce, dinozorlar ilk defa "yükselirken" fosilleşen kalıntıları bulmak için yerin 600 metre altında kazı yapmanız gerekiyorsa, 65 milyon yıl önce, dinozorlar “düşerken” fosilleşen kalıntıları bulmanız için 400 metre kazı yapmanız gerekir. Çünkü kronolojik olarak geç var olmuş olan, yeryüzünde daha üst tabakalarda fosilleşmiş olmalıdır.

Burada ufak bir parantez açmakta fayda var: Elbette yaşayan fosiller gibi bazı türler, çok geniş zaman aralıklarında yaşamış olmalarından ötürü çok geniş bir katman aralığında bulunabilirler. Benzer şekilde, gerçekte yerin metrelerce altına "kazı yapmak" çoğu zaman gerekmez; çünkü depremler ve volkanizma gibi jeolojik faaliyetlerden ötürü daha derinlerdeki katmanlar, daha genç katmanları yararak yüzeye ulaşabilir. Böylece yüzeyde farklı coğrafyalara giderek, aradığınız katmanlara kazmadan ulaşmanız mümkün olabilir. Jeologlar ve evrimsel biyologlar, çok dikkatli bir şekilde fosilleri ve yer katmanlarını inceleyerek bu tür olayları rahatlıkla tespit edebilirler.

Bir kalıntının hangi yaştan itibaren "fosil" olarak isimlendirilebileceği tartışmalı bir noktadır. Aslında Latincede fossilis, "kazarak çıkarılan şey" demektir; dolayısıyla yer altından kazarak çıkardığımız her şey teknik olarak bir fosildir. Fakat arkeolojik buluntular ile paleontolojik buluntular arasındaki farkı vurgulamak adına, kimi zaman Holosen Dönem'den, yani günümüzden 10.000 yıl ve öncesine ait kalıntılara, spesifik olaraksa Pleistosen Dönem'deki buzul çağından önceki kalıntılara "fosil" demeyi tercih etmekteyiz.^[2] Fakat bunun katı bir sınır olmadığını ve günümüzden sadece birkaç bin yıl öncesinden kalma buluntuların da pek tabii fosil olarak nitelendirilebileceğini hatırlamakta fayda var. Dahası, kimi zaman paleontologlar ölmüş ama henüz yer katmanları altına gömülmemiş fosillere altfosil (İng: "subfossil") adını verebilmektedir; örneğin sokakta gördüğünüz bir porsuk ölüsü bir altfosil olabilir.^[1]

Öte yandan her ne kadar fosil sözcüğü "kazarak çıkarılan şey" anlamına geliyor olsa da, geçmişten kalan her "şey" fosil sayılmamaktadır. Bir buluntunun fosil olabilmesi için, onun bir yaşam formuna ait bir kalıntı olması gerekmektedir. Bu nedenle eski insanlara ait aletler, takılar, vb. hem genelde 10.000 yıldan daha yakın tarihlerden kalma oldukları için hem de biyolojik bir yapı ihtiva etmediklerinden arkeolojik buluntu olarak değerlendirilmektedir. Benzer şekilde, cansız bir kaya parçasının izlerini fosil olarak değerlendirmemekteyiz; dolayısıyla fosillerin maksimum yaşı, canlılığın kökenleri ile sınırlanmaktadır: Bugüne kadar keşfedilmiş en eski fosiller, günümüzden 3.48 ila 4.1 milyar yıl öncesine aittir.^{[3], [4], [5]} Bu, Dünya'nın oluşumundan 400 milyon ila 1 milyar yıl sonrasına denk gelmektedir.^{[6], [7]} Fosillerin hangi tarihten kalma olduğunun nasıl belirlendiğini merak ediyorsanız, buradaki yazımızı okuyabilirsiniz.

Fosillerin boyutları da çok çeşitli olabilmektedir. Bazı fosiller 1 mikrometre (metrenin milyonda biri) kadar küçük olabildiği gibi, onlarca metre uzunluğunda ve on binlerce kilogram ağırlığında dev dinozorlar ve ağaçlar şeklinde de olabilir.^{[8], [9]} Unutmamak gerekiyor ki fosilleşmeden kasıt, bir canlının bütün vücudunun korunması değildir. Kimi zaman bir diş, bir yaprak, bir iz, bir atık (dışkı gibi), bir kemik de fosilleşebilir. Bu tür fosillere iknofosil (iz fosili) adını vermekteyiz. Ancak reçine içinde korunan veya birazdan göreceğimiz bazı sıra dışı şartlar altında ölen canlıların bütün vücut anatomileri de korunabilir ve bu sayede türe dair çok daha fazla bilgi edinmemiz mümkün olur. Bu tür fosillere vücut fosili adını vermekteyiz. Eğer bir canlının doğrudan biyolojik izleri değil de, kimyasal izleri (örneğin biyolojik atıkların veya biyoimzaların kalıntıları) fosilleşirse, bunlara kemofosil adını vermekteyiz.

Fosilleşme ve Fosil Keşfi, Aşırı Nadir Olan Olaylardır!

Ne yazık ki fosilleşme olayı çok spesifik şartlar altında yaşanmaktadır ve bu nedenle ölen herhangi bir canlının fosilleşme ihtimali çok düşüktür. Dahası, fosilleşmiş bir canlının biz insanlar tarafından tespit edilip gün yüzüne çıkarılması ihtimali de çok düşüktür. Bu iki düşük ihtimal bir araya geldiğinde, spesifik bir fosilin tespit edilme ihtimali milyonda bir kadar küçük oranlarla ifade edilebilmektedir.

Bir düşünün: Doğadaki birçok canlının sadece birkaç bin veya birkaç yüz bin bireyi vardır; tavuklar ve inekler gibi insan için önemli türlerin sayısı bile sadece birkaç milyarla ifade edilir. Dolayısıyla bu canlılardan bile geriye pek az fosil kaydı kalacaktır; kaldı ki sayıları birkaç yüz veya bin ile ifade eden türlerden geriye neredeyse hiçbir şey kalmayacaktır! İşte fosilleşmenin ve fosil keşfinin güçlüğünden ötürü evrim tarihinde ve fosil kaydında henüz keşfedilememiş detaylara fosil boşluğu veya kayıp halkalar adı verilir.^[14] Bunlarla ilgili detaylar, ara türler ile ilgili detaylar ile oldukça benzerdir; bu nedenle buradaki yazımızı mutlaka okumanızı tavsiye ederiz.

Fosilleşme o kadar nadir olur ki ve bu fosiller o kadar nadiren keşfedilebilir ki, bugüne kadar keşfedilen tüm türlerin sadece %5 kadarı fosiller sayesinde bilinmektedir.^[10] Bugün bildiğimiz türler, var olmuş tüm türlerin %1'inden çok daha azdır. Dolayısıyla fosil kaydı, bugüne kadar yaşamış bütün türlerin binde birinden bile azını oluşturmaktadır. Buna rağmen, evrimsel biyologların ve paleontologların özverili çabaları ve Evrim Teorisi'nin öngörü gücü sayesinde oldukça detaylı bir fosil kaydına sahip olduğumuz söylenebilir. Bununla ilgili olarak Evrim Tarihi ve Evrimsel Süreç yazı dizimizi okumanızı tavsiye ederiz.

Yeri gelmişken, bu müthiş başarının mimarlarını da analım: Arkeologlar ve paleontologlar, inanılmaz ince ve hummalı bir uğraş sonucunda ufacık bir parmak kemiğinin fosilini, etrafını saran kayalardan ayırabilmektedirler. Çünkü fosiller çok narindir ve diş fırçası, mikron inceliğinde uçlara sahip aletler, vb. aracılığıyla ancak kayalardan ayrılabilmektedir. Bir gün deneyin, elinize bir kaya parçası alın ve diş fırçasıyla, adım adım aşındırarak, merkezinden ufacık bir taş parçası ayırmaya çalışın (küresel bir taşın içerisindeki merkezinden). Bunun haftalar, kimi zaman aylar alacağını göreceksiniz!

Paleontologlar ve arkeologlar, Dünya’nın milyonlarca yıl önce bugünkü gibi olmadığını, kıtaların ve denizlerin bambaşka yerlerde olduğunu bilerek ve bunu da hesaba katarak, "doğru yerlerde" kazı çalışmaları yapmaya çalışırlar. Fakat bu bilimsel metotlarla bile, bir fosil bulabilmenizi sağlayan en büyük faktör, şanstır! Aradığınız fosil, sizin kazdığınız yerin 100 metre doğusunda olabilir mesela ya da 50 metre kuzeyinizde... Bu bile, işlerin aylarca aksamasına ve boşu boşuna haftalarca kazı yapmanıza sebep olur. Elbette bu durumda da çoğu zaman yerin altında çok ilginç kalıntılar bulunduğundan, medeniyetlere ya da başka canlılara rastlanabilir; ama genellikle hedefteki türe dair faydalı bulgular elde edilmez; hatta kimi zaman aranan fosil bulunamadan pes edilir. Bu konuda enfes bir örnek olarak, Tiktaalik isimli fosilin keşfini okumanızı tavsiye ederiz.

Burada, karşımıza ilginç bir gerçek çıkmaktadır: Her ne kadar fosil kaydı evrimsel öngörülerimizi doğrulamak ve moleküler saatler gibi bazı metotlarımızı keskinleştirmek adına önemli bir araç olsa da, evrimsel biyolojinin çalışabilmesi için teknik olarak fosil kaydına ihtiyaç yoktur.^{[24], [25]} Özellikle de modern gen teknolojileri ve filogenetik araçlarımız sayesinde modern türlerin evrimsel geçmişlerini çok net bir şekilde ortaya çıkarabilmekteyiz. Fakat bilim, elindeki tüm araçları sonuna kadar kullanmak konusunda son derece verimli bir yöntem olarak, fosil kaydından da bolca faydalanmakta, bu sayede çok daha etkili keşif araçları üretmekte ve canlılığın geçmişine güçlü bir ışık tutabilmektedir.

Ancak şu da unutulmamalıdır: Fosil kaydı, her zaman eksik olmak zorundadır! Az sonra da göreceğimiz gibi, farklı fosilleşme türlerinin farklı şartları bulunmaktadır ve bir türün yaşayan tüm bireylerinin (örneğin insan popülasyonunun 7.5 milyar bireyinin veya tavuk popülasyonunun milyarlarca bireyinin) hepsinin eksiksiz ve kusursuz olarak bu şartları sağlayacak bir şekilde ölmesi imkansızdır. Üstelik sadece 1 nesildeki değil, bir türün evrim tarihindeki bütün nesillerdeki bütün bireylerin fosilleşmesi mümkün değildir. Dolayısıyla fosil boşluğu, çözülebilir bir problemden ziyade, kabullenmek zorunda olduğumuz yalın bir gerçektir.

Bir türün, herhangi bir bireyinin, Dünya’nın herhangi bir yerinde fosilleşmiş olabileceğini göz önüne alırsak ve Dünya üzerindeki kara parçalarının Kuzey ve Güney kutbundakiler hariç toplamda yaklaşık 150.000.000 km² olduğunu düşünürsek ve bir milyon bireyden ortalama olarak sadece 1 tanesinin fosilleştiğini de hesaba katarsak, spesifik bir türün, spesifik bir bireyini bulmanın ne kadar akıl almaz derecede zor olduğunu görebiliriz.

Tüm bunlara rağmen, ara türlerle ilgili yazılarımızda da anlattığımız gibi, evrim tarihini çıkarsamak için gerekli olan bütün fosillere ve kanıtlara sahibiz. Eksik olan ve her geçen gün yenileri keşfedilmeye devam edilen, bu genel evrim tarihinin detaylarını netleşitrecek kanıtlardır. Bu nedenle insanlık tarihini baştan yazdığı veya ders kitaplarında kuş evrimini yeniden yazdıracağı söylenen fosil keşifleri, o alanda asırlardır çalışan bilim insanlarının netleştirmeyi başardığı bir diğer evrimsel daldan (ve dal öbeklerinden) ibarettir. Sıralılık ilkesini temelden bozan bir fosil keşfedilmediği müddetçe, evrim tarihinin özünün köklü bir şekilde değişmesi pek mümkün gözükmemektedir.

Hiçbir Türün "İlk" ve "Son" Bireyi Yoktur!

Bu gerçeği anladığımızda, neden hiçbir türün "ilk bireyi" veya "son bireyi" gibi kavramların evrimsel olarak geçersiz kavramlar olduğunu, dolayısıyla "İlk insan veya at veya deve veya çam veya bakteri asla var olmadı!" dendiğini de anlamış oluruz: Evrimsel süreç, nesiller boyunca devam eden, kesintili olmayan bir süreçtir; tıpkı bir film şeridi gibi. Fosiller ise son derece kesintili ve aksak bir kayıttır; adeta bir filmden rastgele ekran görüntüleri (İng: "screenshot") almak gibi... Eğer yeterince meraklıysanız, zekiyseniz, çalışkansanız ve bilimden anlıyorsanız, elde olan ekran görüntülerini (ya da "kareleri") birleştirerek, filmin tam olarak neyi anlattığını keşfedebilirsiniz - bilimin yaptığı tam olarak budur! Bu süreçte elbette hatalar, eksikler, yanlış yorumlar olacaktır; ancak gerçeği ortaya çıkarmak konusunda inatçı ve dürüstseniz, bunu başaracak kadar kanıtınız olduğunu rahatlıkla görürsünüz! Fosil kaydından gelen verileri, genlerle ve örneğin karşılaştırmalı anatomi gibi diğer yöntemlerle birleştirerek, evrim tarihinin sırlarını aydınlatabilirsiniz.

Fosil kaydının eksik olmasından dolayı türlerin ilk bireylerinin asla kesin olarak tespit edilemeyeceği gerçeğine, her ikisi de paleontolog olan Philip W. Signor ve Jere H. Lipps şerefine Signor-Lipps Etkisi adı verilir.^[11] Bu etki, fosil kaydında kaçınılmaz olarak bir çeşit örnekleme önyargısı olmak zorunda olduğunu vurgulamaktadır: Sonuçta fosiller tamamen rastgele bir şekilde dağılmamakta ve bulunmamaktadır; belli şartlar, belli türlerin fosilleşme ihtimalini arttırıp, diğer şartlar diğer türlerin fosilleşme ihtimalini azaltmaktadır. Örneğin daha sert kabuklu ve kemikli organlara sahip canlıların (örneğin omurgalıların, yumuşakçaların, derisidikenlilerin, vb. türlerin) fosil kaydına ulaşma ihtimalimiz, yumuşak bedenli türlerin fosillerine ulaşma ihtimalimizden kat kat fazladır.^{[10], [15]} Buna bağlı olarak, eksiksiz ve belirli şartlardan yana kayırılmayan bir fosil kaydına ulaşmak pratik olarak imkansızdır.

Bunun en net örneklerinden birisi sölekantlardır. Sölekantların Kretase Dönem'de dinozorlarla birlikte yok olduğu düşünülmekteydi; çünkü fosil kaydı o noktadan itibaren günümüze dek eksikti. Ta ki, 1938 yılında yaşayan bir sölekant bireyinin keşfedilmesine kadar! Düşünün; bir türün son 66 milyon yıldır yok olduğunu düşünüyorsunuz ama yok olmak bir yana dursun, türün canlı bireylerinin var olduğunu keşfediyorsunuz. Sölekantlarda olan tam da buydu ve bu durum, sadece fosil kaydına bakarak bir türün soyunun kesin olarak tükendiğini söylememizi imkansızlaştırmaktadır. Benzer şekilde, Burgess Şisti'nden çıkarılan fosillerin 510 milyon yıl önce yaşamış ve sonrasında türleşerek ve yok olarak ortadan kalkmış türlere ait olduğu düşünülmekteydi; ama yeni bulgular, bu dönemden 100 milyon yıl sonra bile bazı türlerin fosillerinin bulunabildiğini gösterdi.^{[12], [13]} Tüm bunlar, fosilleşmenin asimetrik olmasından kaynaklanmaktadır.

"Son birey" kavramı, yalnızca an be an gözlenebilen türlerde geçerlidir. Yani elbette, günümüzde yaşayan bir gergedan alt türünün son bireyinden söz edebiliriz; fakat fosil kaydındaki bireylere bakarak, o fosilin gerçekten de son birey olup olmadığını kestirmek çok zordur - hatta muhtemelen mümkün değildir.

Ancak burada şunu vurgulamakta fayda vardır: Paleontologlar, en nihayetinde genel evrim tarihini çerçevelemeye çalışmaktadırlar; dolayısıyla her yeni fosil, daha önceden çizilen tabloyu biraz daha netleştirir ve tamamlar. Bu nedenle bir fosilin daha önceden sanılandan daha erken evrimleşmiş veya daha geç yok olmuş olması her zaman öngörüleri baştan sona değiştiren bir doğaya sahip değildir; sadece evrimin o dönemdeki detaylarına yönelik alternatif hipotezleri güçlendirebilir. Bu sayede daha eksiksiz ve isabetli bir evrim tablosuna ulaşırız. Yani bu etki, paleontolojiyi veya evrimi geçersiz kılmamaktadır; tam tersine, fosil kaydının gerçekte olana belli bir hata payı çerçevesinde yakınsayabildiğinin altını çizmektedir - ki bu, zaten bilimin geneli için geçerlidir: Bilimsel teoriler ve modellerin hepsi, gerçeğe sadece belli bir düzeyde yaklaşabilir; ancak bu yakınlaşma miktarı, bugüne kadar keşfedilmiş diğer bütün bilgi türlerinden açık ara farkla, çok ama çok daha fazladır.

Wikimedia

Tabii Signor-Lipps Etkisi'nin tam tersi de aynen geçerlidir: Bir türe ait ne kadar eski bir fosil bulursanız bulun, onun türün ilk bireyi olduğunu kesin olarak söylemeniz mümkün değildir. Elbette fosil kaydına bakarak bir türün yaklaşık olarak ne zaman evrimleştiğini kestirebilirsiniz; ancak bu kesin bir nokta değildir ve üzerinde devasa bir hata payı bulunmaktadır. Bu nedenle bir fosil, o türün yaşadığı aralığa dair bilgilerimiz çerçevesinde ne kadar eski olursa olsun, o türün ilk bireyi olarak ilan edilemez. Buna, paleontolog Valdar Jaanusson'un şerefine Jaanusson Etkisi veya kimi zaman esprili bir şekilde Signor-Lipps'in tam tersini yazma yoluyla elde edilen Sppil-Rongis Etkisi adı verilir.

Bu etkilerin paleontoloji ve evrim tarihindeki etkisi büyüktür: Örneğin fosilleşme asimetrik bir şekilde yaşandığı için, yok oluşların tam olarak ne zaman ve ne hızda yaşandığını kestirmeyi güçleştirmektedir. Örneğin uzun yıllardır dinozorların çok uzun bir zaman diliminde, yavaş yavaş yok oldukları düşünülmekteydi; ancak 1980'li yıllarda elde edilen veriler, dinozorların çok daha hızlı ve kısa sürede yok olduklarını göstermektedir - ki bu, yok oluşun bir meteor çarpmasıyla yaşandığını doğrulamaktadır.

Fosil Oluşumu: Canlılar Nasıl Fosilleşiyor?

Bir canlının hangi şartlar altında fosilleştiğini anlamanın yolu, farklı fosilleşme yollarını anlamaktan geçmektedir. Bugüne kadar tanımlanmış farklı fosilleşme çeşitlerine bir bakış atalım.

Permineralizasyon

Yaşayan bir canlının öldükten sonra yer katmanları altına gömülmesi sonucu fosilleşmesine permineralizasyon adını vermekteyiz. Bu canlıların, hayatta oldukları dönemde gazlar ve sıvılarla dolu olan vücut boşlukları, ölümlerinden sonra boşalır ve bu boşlukların yerini, mineralce zengin yer altı suları alır. Bu su, vücut boşlukları içinden aktıkça, bünyesindeki minerallerin bir kısmı çökerek birikir ve canlının vücut boşluklarını doldurur. Bu süreç, genellikle ufak boşluklarda mümkün olur ve bu sayede mikroskobik canlıların hücre duvarları bile son derece detaylı bir şekilde fosilleşebilir!

Wikimedia

Permineralizasyon ile fosilleşme için organizmanın ölümünden kısa bir süre sonra çökeltilerle kaplanması gerekir; yoksa organik bozunma devam edecektir ve vücut boşluklarının etrafını saran malzeme parçalanarak yok olacaktır. En sık gördüğümüz fosilleşme yöntemi budur ve bu yöntem sayesinde kimi zaman sadece canlının kendi hatlarını değil, aynı zamanda tüyleri, derisi ve hatta yumuşak dokularının izleri bile fosilleşebilmektedir. Aşağıda, tüylü bir dinozor olan Sinosauropteryx cinsine ait bir fosil görülmektedir. Dikkat ederseniz, türün tüyleri bile fosilleşmiştir.

Wikimedia

Döküm ve Kalıplar

Bir kılıcın üretilme biçimini hayal edin: Kılıca verilmek istenen şekilde bir kalıp yapılır ve içine eritilmiş metal dökülür. Metal soğuyunca, kalıbın şeklini alır ve tam da istediğimiz şekilde kılıç üretmiş oluruz. Kimi zaman canlılara olan da budur: Ölümden sonra canlıların kalıntıları tamamen yok olabilir; fakat vücut ağırlıkları ve ölüm yerindeki şartların uygunluğundan ötürü tam da canlının şekline uyan bir kalıp oluşur. Sonrasında bu kalıbın içine mineraller dolduğunda, döküm işlemi de tamamlanmış olur ve fosilleşme yaşanır. Eğer bu kalıp, bir canlının dış kabuğu veya kemikleri gibi unsurlardan kaynaklanıyorsa buna dış kalıp denir. Eğer kalıp, vücudun içindeki boşluğu temsil ediyorsa (örneğin bir midyenin kabuklarının iç kısmını hayal edin), buna iç kalıp denir.

Wikimedia

Bu tür fosilleşmenin özel bir formu olan otijenik mineralizasyon (İng: "authigenic mineralization") sürecinde, organizmanın kimyasal yapısı, siderit gibi minerallerin nodüller oluşturacak biçimde birikmesi için uygun bir fırsat sağlar. Eğer bu, organik dokunun yok olmasından önce, hızlı bir şekilde yaşanırsa, organizmaya ait çok net ve detaylı bir üç boyutlu kalıp üretilmiş olur.^[26]

Paleontology

Yerini Alma ve Yeniden Kristalleşme

Bu tür fosilleşmede olan, bir canlının kemiklerinin, kabuklarının veya diğer sert dokularının çözünmesine paralel olarak bazı minerallerin bu parçaların yerini doldurmasıdır. Kimi zaman bu mineral değişimi o kadar kademeli olur ki, canlıların pulları gibi normalde fosilleşmesi beklenmeyen parçaları bile neredeyse kusursuz bir şekilde fosilleşir. Eğer bir canlının iskelet yapısı korunur ama iskeleti oluşturan mineral değişirse, buna yeniden kristalleşme adı verilir.

Wikimedia

Wikimedia

Baskı Fosili ve İz Fosili

Baskı fosilleri, bir organizmanın dokularını oluşturan karmaşık organik moleküllerin kimyasal tepkimeye girmesi sonucunda oluşur. Bu süreçte ölen canlının dış katmanlarındaki organik malzeme korunur; fakat tepkime dolayısıyla bu kimyasal bileşiklerin daha dirençli formları oluşabilir. Buna, diyagenez adı verilir. Bu tür tepkimelerden geriye kalan karbonlu filme fitoleym (İng: "phytoleim") adı verilir ve ortaya çıkan fosile baskı fosili denir.

Kimi zaman fitoleym tabakası kaybolur; ancak geriye, kayaç üzerinde bu tabakadan arta kalan izler bulunur. İşte buna da iz fosili adı verilir. Çoğu zaman baskı ve iz fosilleri bir arada oluşur; öyle ki, baskı-iz fosili barındıran bir kayayı ikiye ayırdığınızda, çoğu zaman fitoleym tabakası, katmanlardan birine yapışık halde bulunur ve diğer tarafta da iz fosili yer alır. Bu nedenle kimi zaman bunlara baskı iz fosili (İng: "adpression") denilmektedir.

Yumuşak Dokular, Hücreyi ve Moleküler Yapıları Koruyan Fosiller

Her ne kadar yumuşak dokunun fosilleşmesi, kemikler ve kabuklar gibi sert dokunun fosilleşmesinden çok ama çok daha nadir olsa da, imkansız değildir. Örneğin dinozorlara ait fosil kaydında, kan damarlarının, proteinlerin, tüylere rengini veren pigmentlerin ve hatta DNA kalıntılarının korunduğu fosil örnekleri bulunmaktadır.^{[16], [17], [18], [19], [20], [21]}

Karbonlaşma ve Kömürleşme

Kimi zaman ortam şartları dolayısıyla, örneğin çok yoğun yangınların yaşandığı bölgelerde, organik malzeme karbon elementine kadar indirgenebilir. Bu sırada yaşanan kömürleşme, ardında fosile ait net bir iz bırakır.

Wikimedia

Biyoimmürasyon

İlginç bir şekilde, ekolojik ilişkiler sayesinde de fosilleşme yaşanabilmektedir: Örneğin hareketli ve iskelete sahip bir hayvan, hareketsiz bir canlıyı yediğinde, iskeletin koruyucu etkisi altında, aksi takdirde fosilleşmeyebilecek olan canlılar da fosilleşebilmektedir.^[23] Bu tür fosilleşmeye biyoimmürasyon denmektedir.^[22]

Canlılar Neden Bu Kadar Zor Fosilleşiyor?

Yukarıda öğrendiklerimizi özetleyecek olursak: Bir canlının öldükten sonra fosilleşebilmesi için bazı temel şartlar vardır. Bunları, önemliden göreceli olarak önemsize doğru sıralayalım. En önemli fosilleşme basamakları şunlardır:

1. Cesedin ve kemiklerin; alüvyon, kil ya da mil içerisine gömülü vaziyette kalması gerekir. Bu basamak, fosil oluşumu için en önemli etmendir. Çünkü kil, alüvyon ve mil yapıları sadece sulak alanlarda görülür: Nehir kenarları, göl kenarları, deniz kenarları, boğazlar, vb. yerlerin ortak özelliği, doğal birer "ceset koruyucu" olmalarıdır. Tıpkı Mısırlıların firavunların cesetlerini korumak için mumyalamaları gibi, bu doğal maddeler de cesedin kemiklerini “mumyalar”. Ve bu yapıyla kuşatılmamış bir kemiğin birkaç yüz yıldan fazla var olması imkansızdır.
2. Cesedin, yırtıcı hayvanlarca dağıtılmaması, parçalanmaması gerekir. Bir birey doğada ölür ölmez, yırtıcılar cesedi dağıtacak, kopardıkları parçaları farklı yerlere taşıyacak ve yukarıdaki 1. maddenin gerçekleşmesine engel olacaktır. Bu, doğada çok sık görülür. Bu sebeple ceset hemen hemen hiçbir zaman alüvyon, kil veya mil içerisinde kalamaz ve fosilleşemez.
3. Rüzgar, kum gibi aşındırıcılar tarafından aşındırılmaması gerekir. Hayvanlar tarafından parçalanıp dağıtılmayan bir cesetin etleri, bakterilerce ve çürükçüllerce yok edilecektir. Kemikler ise, hiç dokunulmadığı takdirde, rüzgar ve kum hareketleri gibi çevresel etmenlerle yer değiştirebilir ya da daha kötüsü, yıllar içinde aşınıp yok olabilir.

İşte bu sebeplerle, bir fosilin oluşması gerçekten çok zordur. Canlının ölüp de çürümeye başladıktan sonra tortullaşması (sedimantasyona uğraması), mineralleşme veya kalıplaşma gibi bir fosilleşme süreciden geçmesi ve belki de her şeyden önemlisi, biz insanlar tarafından keşfedilmesi ve açığa çıkarılması gerekir. Bu son basamak bile son derece zorludur (Tiktaalik örneğini hatırlayın); çünkü yüzeye çıkarılan fosiller bile müzeye taşınma sırasında parçalanıp kırılabilmektedir!

Yani fosilleşme, birdenbire olan bir şey değildir; organizmalar fosil olma yolunda belirli aşamalardan geçerler. Öncelikle, ölmeleri gerekir - ki genellikle bu, fosilleşmenin ilk aşamasıdır. Dolayısıyla ölümün nasıl yaşandığı, fosilleşmenin yaşanıp yaşanmayacağını doğrudan belirler: Vahşi bir ölüm dolayısıyla vücut fazlasıyla parçalanabilir ve dış faktörlerin etkisine çok hızlı bir şekilde açık hale gelebilir. Bu nedenle fosilleşme yaşanmayabilir. Benzer şekilde, ölümün yaşandığı yer de önemlidir: Fosilleşme şartlarının olmadığı bölgelerde yaşanan ölümler, fosilleşme ihtimalini düşürecektir.

İkinci aşama, biyo-katmanlanma süreçleri (biyostratinomik süreçler) olarak bilinir. Bu aşamada ölü bireyin vücudu parçalanır, yavaş yavaş dağılır ve korozyona uğrar. Bu süreçte fosillerde belli başlı bazı değişimler yaşanabilir ve eğer bu dağılma çok şiddetli yaşanırsa, fosilleşme gerçekleşemez.

Bu aşamaları atlatan bir bedenin deneyimleyeceği bir sonraki basamak, tortul birikimidir. Ölen organizma, kademeli olarak toprağa gömülmeye başladıkça, diyagenez sürecine girer; böylece organik malzeme kimyasal ve fiziksel anlamda, kademeli olarak değişir. Ölünen bölgeye bağlı olarak, normal jeolojik süreçler çerçevesinde ölü bedenin üzerini tortullar kaplamaya başlar. Böylece hem fosilleşme yönünde önemli bir adım atılmış olur, hem de bedenin dış faktörler dolayısıyla daha fazla aşınması önlenir. Yani organizmanın tortullar (sedimentler) içerisinde kalması gerekmektedir.

Son olarak, fosilleşmenin türüne bağlı olarak permineralizasyon gibi bir mineralleşme süreci görülebilir. Bu süreçte fosil olacak bireyin kalıntılarında bazı ek fiziksel ve kimyasal değişimler görülür. Eğer bu tür bir gömülme sonrası permineralizasyon veya kalıplaşma gibi bir basamak yaşanmazsa, organik malzeme nihayetinde dağılır ve o bireyden geriye hiçbir fosil iz kalmaz.

Sonuç

Sonuç olarak, fosilleşme de, fosillerin keşfi de kolay olgular değildir. Birisi için doğal şartların neredeyse kusursuz bir şekilde bir araya gelmesi gerekir, diğeri içinse doğru yere, doğru zamanda, doğru şekilde bakmayı bilmemiz gerekir - ki bunu çoğu zaman yapamayız. Buna rağmen, asırlardır bilim insanlarının özverili çabaları sayesinde son derece güçlü bir fosil kaydına erişmeyi başardık ve bu, evrim tarihiyle ilgili birçok öngörümüzü birebir doğruladı, bazı kısımları netleştirdi, bazı yerleri tekrar gözden geçirmemizi sağladı.

Fakat bilim, yeni bulguların eldeki teorileri değiştirmesinden veya etkilemesinden korkmaksızın, veriler toplamaya devam ediyor. Bu veriler, canlılığın nasıl var olduğuna, nasıl çeşitlendiğine, evrimin gidişatına ve diğer birçok detaya dair bilmediklerimizi aydınlatmayı sürdürüyor.