A11i:Tiktaalik

Haberler

Timsahın Kafasına ve Balığın Solungaçlarına Sahip Olan Nedir?

Mayıs 2006, Güncelleme Haziran 2009, Güncelleme 2010

Elbette Tiktaalik. Tik-TAA-lik şeklinde telaffuz edilen bu 375 milyon yıllık fosil, Nisan 2006’da bulunduğu açıklanır açıklanmaz manşetlere taşındı. Neil Shubin, Edward Daeschler ve Farish Jenkins’in yönettiği bir araştırmacı grubu tarafından Kanada’nın kutup bölgesinde ortaya çıkarılan Tiktaalik, tam pulları ve solungaçlarıyla teknik olarak bir balık. Ancak, Tiktaalik aynı zamanda bir timsahın düz kafasına ve sıradışı yüzgeçlere de sahip. Yüzgeçleri, pek çok balığınki gibi suda hareketi sağlamak için ince ışın kemiklerine sahip fakat aynı zamanda bu yüzgeçler Tiktaalik’in sığ sularda gövdesini yukarı kaldırabilmesini ve çoğu dört ayaklı hayvanın yaptığı gibi destek olarak üyelerini kullanmasını olanaklı kılmış olan sert iç kemiklere de sahip. Bu yüzgeçler ve başka bir takım özellikler Tiktaalik’i diğerlerinden ayrı kılıyor. O yüzen balıklar ile onun torunları olan dört ayaklı omurgalılar (ikiyaşamlıları, dinazorları, kuşları, memelileri ve tabii ki insanları içeren bir dal) arasında evrimsel bir geçişi gösteren özelliklerin birleşimine sahip.

Fosilin kalıp çıkarılmış hali (sağda) ve Tiktaalik’in heykeli (solda). Sol altta ise Tiktaalik’in bulunduğu yeri gösteren bir harita, Ellesmere Adaları’nda, Nunavut, Kanada.

Evrim Bunun Neresinde?

Her yerinde! Evrim sıklıkla haberlere konu oluyor; ancak çoğunlukla örneğin adli bir analizin ya da yeni bir antibiyotiğin nedeni olarak bir makalede gizlenmiş oluyor. Buradaki durumda ise, evrim konunun odak noktasında. Tiktaalik yaşamın tarihinde kilit bir geçişle ilgili ipuçları sağlıyor. Şimdi yok olmuş bir tür olsa da bu canlı, kuru topraklara doğru emekleyen, dört üyeliliğin (yani kollar ve bacakların) evrildiği ilk omurgalı atalarımızın yakın bir akrabasıydı. Aşağıdaki evrimsel ağaç Tiktaalik, diğer balıklar ve dört-ayaklı omurgalılar arasındaki ilişkiyi gösteriyor.

Pek çok haber yazısında Tiktaalik, balıklar ve kara omurgalıları arasındaki “kayıp halka” olarak ilan edildi; ancak bu tanım biraz yanıltıcıdır. İlk olarak, Tiktaalik’i bir kayıp halkadan ziyade bir geçiş biçimi/formu olarak tanımlamak daha doğrudur. Geçiş biçimleri hem atasal hem de yeni soyların niteliklerini göstererek bir soydan diğerine evrimsel basamakları görmemizi sağlar. Bu karakter durumları, yeni soyun kalıtsal özelliklerinin evrilme sırasını ve bunların evrilirken hangi işlevleri yerine getirdiğini anlamamıza yardım eder. Örneğin Tiktaalik çoğu balık gibi ince ışın kemikli yüzgeçlere, pullara ve solungaçlara sahipti. Ancak o, dört ayaklı bir omurgalının sert bilek kemiklerine, boynuna, omuzlarına ve kalın kaburgalarına da sahipti. Kendini suyun dibine dayayarak yükselen ve avını havada kapan Tiktaalik, sığ sularda yaşamın dayattığı koşullar için özelleşmişti. Bu yaşam tarzıyla kazandığı uyarlanımlar omurgalıların kuru toprağa çıkmasının basamaklarını sağlamış oldu. Fakat elbette Tiktaalik karada yaşam için uygun özelliklere sahip olacak şekilde evrilmeyi amaçlamıyordu. Tiktaalik basitçe kendi yaşam tarzı için iyi uyarlanımlar edinmişti ve daha sonra bu uyarlanımların çoğunu yeni bir karasal yaşam tarzı için yanına alınmış oldu.

Tiktaalik, çoğu balık gibi ince ışın kemikli yüzgeçlere, pullara ve solungaçlara sahipti. Ancak o, dört ayaklı bir omurgalının sert bilek kemiklerine, boynuna, omuzlarına ve kalın kaburgalarına da sahipti. Resim Macmillan Publishers Ltd’den izinli, Nature 440, 757-763 (6 April 2006), copyright 2006

İkinci olarak, balıkları dört ayaklı omurgalılara bağlayan, “kayıp halka” ifadesiyle kastedilen tek ve kilit bir canlı değil bütün bir geçiş biçimleri dizisidir. Tiktaalik’in bulunmasından önce paleontologlar, karaya akın eden omurgalılarla ilgili ipucu sağlayan Eusthenopteron ve Acanthhostega gibi pek çok yok olmuş geçiş türleri üzerinde çalışmışlardı. Ve paleontologlar fosil kayıtlarını incelemeye devam ettikçe, bu geçişte farklı noktaları temsil eden başka canlıları da ortaya çıkarmaları olasıdır.

Pek çok geçiş biçimi karada yaşayan omurgalıların kökenini aydınlatmayı sağlamıştır. Kesik çizgilerle gösterildiği gibi bazıları henüz bulunmamıştır.

Tiktaalik önemli, iyi korunmuş bir fosildi ve kesinlikle haber yapmaya değerdi; ancak beklenmedik de değildi. Tiktaalik’i bulan paleontologlar onu aramaya gitmişlerdi. Önceki araştırmalar omurgalıların karaya akın edişinin yaklaşık 375 milyon yıl önce bir nehirde meydana geldiğine işaret ediyordu. Bu nedenle Shubin ve araştırmacı arkadaşları, fosilleri bir delta ekosisteminde korunmuş kayalarda aradılar. Su/kara geçişinde başka canlılar üzerinde çalıştıkları için, paleontologlar ne tip bir hayvanı aradıklarını biliyorlardı. Beş uzun seferden sonra Tiktaalik’i bulduklarında bu pek de şaşırtıcı olmamıştı. Tiktaalik onların bu tür bir canlıda bulmayı umdukları karakterlere sahipti. Özetle Tiktaalik’i bulmak, biyologların kara omurgalılarının kökeniyle ilgili uzun zamandır kabul ettikleri pek çok hipotezi yalnızca doğruladı. Bu nedenle, bu alandaki hiç kimsenin düşüncelerini kökten değiştirmedi; ama bilimi ilerletmek konusunda önemli bir rol oynadı. Biyologlar şimdi başka tahminler yapmak için, (örneğin omurgalıların neden karara çıktığıyla ilgili) hipotezlerini ayrıntılandırmak için ve daha fazla geçiş biçimi bulmak için bu bilgiden yararlanabilirler. Bu dönemden kalma büyük kaya parçaları, palentolojik aramalar için hazır, keşfedilmeyi bekliyor.

Güncelleme, Haziran 2009 Paleontolog Neil Shubin, Edward Daescher ve Farish Jenkins Tiktaalik hakkında 2006’daki ilk makaleyi yayınladıkları zamandan itibaren Tiktaalik’in dikkate değer fosillerini incelemeye devam ettiler. Şimdilerde Jason Dows’un da katıldığı bu takım geçen yıl, Tiktaalik’in kafatasının ayrıntılı bir analizinin sonuçlarını duyurdu. Üyeleri (kolları ve bacakları) gibi Tiktaalik’in kafatası da, bazı yönlerden balıklara başka yönlerden de karada yaşayan dört ayaklılara benzeyen kalıtsal özelliklerin bir karışımına sahip. Örneğin, sağınıza ve solunuza bir bakın. Biz dört ayaklıların boyunları vardır ve bu sayede başımızı hareket ettirirken bedenimizi sabit tutabiliriz. Buna karşın, çağdaş balıklar ve Tiktaalik’in ataları boyunsuzdur ve bu hareketi yapamazlar. Bu açıdan, Tiktaalik daha çok bize benziyordu. Tiktaalik kafasındaki bazı kemikleri yitirdi ve bu da ona sığ sularda bedenini dinlendirirken yemeğini havada kapması için başını döndürmesini sağlayan hareketli bir boyun olanağı verdi. Bu yeni çalışma ayrıca Tiktaalik’in kafatası kemiklerinin birbirlerine göre hareket etme miktarları açısından dört ayaklılarla balıkların arasında bir yerde olduğunu ortaya çıkardı. Örneğin, Tiktaalik’in ataları, kafatası kemiklerinde su altında beslenmede ve nefes almada kolayca hareket etmesine olanak sağlayan daha çok ekleme sahipken, bizim kafatasımız katı ve kaynaşmıştır. Tiktaalik’in kafatası bu iki ucun arasına düşüyor. Hala bazı balık tipi eklemlere sahipti ancak atalarınınkinden daha sıkı ve sert olarak evrilmişti. Hiyomandibula denilen kafatasına ait bir kemik de Tiktaalik’in kadim balıkların çağdaş dört ayaklılara bağlanışında nasıl rol oynadığını gözler önüne seriyor. Balıklarda bu kemik geniştir, üst çeneyi kafa kemiğine bağlar ve solungaç solunumuna yardımcı olur. Karada yaşayan dört ayaklılarda bu kemik küçüktür ve aslında tamamen yeni bir işleve, duymamıza yardım etmeye evrilmiş, orta kulağımızdaki kemiklerden biri olan üzengi kemiği haline gelmiştir. Yeni araştırma Tiktaalik’in hiyomandibula’sının atalarınınkinden küçük olduğunu ancak hiç de üzengi kemiği kadar küçük olmadığını ortaya çıkardı. Bu durum muhtemelen, Tiktaalik’in oksijen almak için solungaçlarına daha az su pompalamaya ihtiyaç duyacak şekilde evrildiği ve daha Tiktaalik’in zamanında, hiyomandibula’nın en sonunda onu üzengi kemiği biçimine getirecek olan evrimsel yolculuğuna zaten başlamış olduğu anlamına geliyor. Bu yeni bulgular ilginç olsa bile şaşırtıcı değildir. Pek çok başka kanıt dizisine dayanarak çağdaş dörtayaklıların bir balık atadan evrildiğini biliyoruz. Tiktaalik’in kafatası atasal dörtayaklılara yakın akraba olan bir canlıda bulmayı umacağımız, balık tipi ve dört ayaklı tipi karakterlerin bir karışımını göstermektedir. Bu araştırmanın ortaya koyduğu yeni bulgular yalnızca, bu tedrici evrimin tam olarak nasıl ve ne zaman meydana geldiğini daha net bir biçimde ortaya çıkarmıştır. Güncelleme, Haziran 2010 2010 yılında, bilim insanları dört ayaklı omurgalıların (dörtayaklılar) evrim zamanlaması hakkında sorulara cevap verebilecek fosil izleri bulduklarını açıkladılar. Tiktaalik dörtayaklı atalarının yakın akrabalarını temsil eder ve fosilleri 375 milyon yıl öncesine aittir. Dörtayaklı kemikleri içeren ilk belirgin fosiller (Acanthostega gibi) o döneme aittir. Bunlar ve benzeri bulgular, ilk dörtayaklıların yaklaşık 385 – 391 milyon yıl önce ortaya çıktığını destekler. Ancak, bugünlerde tarih daha az kesin görünüyor. Bu yıl (2010) Ocak ayında, bir grup Polonyalı ve İsveçli paleontolog, gelişimini tamamlamış bir dörtayaklıya ait olduğu düşünülen 400 milyon yaşında fosil izleri bulduklarını duyurdu. Her şeyiyle tamamlanmış bir dörtayaklı 400 milyon yaşındaysa, en erken dörtayaklılar bundan çok uzun zaman önce yaşamış olmalıydı. Tiktaalik fosilleri ilk dörtayaklılardan çok daha genç olabilirler. Bilim insanları, bu fosil izlerinin tarihi ve bir dörtayaklıya ait oldukları konusunda bir anlaşmaya varırlarsa, bu Tiktaalik’in geçiş formu olarak statüsünü değiştirir mi? Hayır. Tiktaalik’in dörtayaklı atalarının evrim ağacındaki yeri değişmeyecektir. Sonuçta, Tiktaalik hala dörtayaklıların evrim sırasını ve evrilme şeklini anlamamızı sağlayan özelliklere sahip olacak. Ancak bu, Tiktaalik ve Acanthostega gibi erken dörtayaklıların uzun hayalet soylarının (bir dizi yaşamış ama hiç fosil kaydı bırakmamış atalar) olduğu anlamına gelir. Bir başka deyişle, bu organizmaların evrimsel akrabalığı hakkındaki en iyi hipotezimiz değişmeyecek, ama dörtayaklıların soy ağacındaki potansiyel dallanma tarihlerini yeniden değerlendirmek ve birçoğunun tarihlerini geri almak zorunda kalacağız.

Daha Fazla Okumak İçin:

Gazete ve makaleler:

• Los Angeles Times’tan keşfi ele alan bir gazete yazısı (İngilizce)

• Tiktaalik’in nasıl bulunduğunu anlatan Chicago Üniversite’sinin web sitesi (İngilizce)

• National Science Foundation’dan (Ulusal Bilim Kurumu) Tiktaalik’in öneminin kısa bir özeti (İngilizce)

• Scientific American’dan sudan karaya geçişin ayrıntılı bir değerlendirmesi (İngilizce)

Evrimi Anlamak Kaynakları:

• Fosilleri ve geçiş biçimlerini de içeren evrimle ilgili kanıt dizisi hakkında genel bilgiler

• Tarihsel bakış açısıyla fosiller ve katman bilim

• Bacaklar ve ayaklar gibi yeni özelliklerin evrildiği pek çok yolun açıklaması

Öğretmenler İçin

Tartışma ve genişletme soruları:

1. Geçiş biçimi nedir? Tiktaalik’i bir geçiş biçimi örneği yapan nedir?

2. Tiktaalik’in hangi özellikleri balıklarınkine benzemektedir? Tiktaalik’in hangi özellikleri dört ayaklı omurgalılarınkine benzemektedir?

3. Tiktaalik karada yaşamadı ancak o bugün karada yaşayan pek çok omurgalının özelliklerine sahipti. Bu özellikleri nasıl açıklayabiliriz? Bunlar uyarlanım mıdır? Eğer öyleyse bunlar ne için uyarlanmışlardır?

4. WGHB Evrim web sitesinde “Parmaklı Balıklar”ı izleyin. Tiktaalik’i anatomisi ve yaşam tarzı açısından Acanthostega ile karşılaştırın. (İngilizce)

5. Tiktaalik’in bulunmasından önce kaydedilen WGHB Evrim web sitesindeki “Parmaklı Balıklar”ı izleyin. Bu videoda Jenny Clack ayakların ve bacakların kuru toprakta yürümek için değil sığ sularda manevra yapmak için evrildiği hipotezini ileri sürüyor. Tiktaalik’in bulunması bu hipotezi destekliyor mu çürütüyor mu? Nedenini açıklayın.

6. Archeopteryx’i “dinozorlar ve kuşlar arasındaki kayıp halka” olarak tanımlayan bir gazete yazısı okuduğunuzu düşünün. Bu canlı üzerinde bir takım araştırmalar yapın ve sizce bunun doğru bir tanım olup olmadığını karar verin. Nedenini açıklayın.

İlgili dersler ve öğretme kaynakları

• Fosillerin nasıl oluştuğunu öğretin (İngilizce): 6-8 arası sınıflar için olan bu etkileşimli modülde, öğrenciler fosillerin nasıl oluştuğunu, fosilleşmeyi sağlayan veya engelleyen faktörleri inceleyerek fosillerle ve fosilleşme süreciyle tanışıyorlar.

• Fosillerle çalışmayı öğretin (İngilizce): 6-8 arası sınıflar için internet üzerinde çalışan bu etkileşimli modülde, öğrenciler Montana’da bir fosil kazısında simüle edilmiş bir alan çalışmasını gerçekleştiriyorlar.

• Bilim insanlarının geçmişle ilgili nasıl bilgi edindiğini öğretin (İngilizce): 6-12 arası sınıflar için internet üzerinde çalışan bu modül, fosillerin geçmişi yorumlamak için nasıl kullanılabileceğinin temel anlayışını vermektedir.

• Omurgalılar tarihindeki başka bir temel geçişi, kuşlarda uçuşun evrimini, öğretin (İngilizce): 9-12 arası sınıflar için olan bu etkileşimli modülde, dinozor soyunda uçmanın yolunu açan olaylar dizisini yorumlamak için fosil kayıtlarından, davranışlardan, biyomekanikten ve dallara dayalı analizden gelen kanıtlar inceleniyor.

Kaynakça

• Ahlberg, P. E., and Clack, J. A. (2006). A firm step from water to land. Nature. 440: 747-749.

• Daeschler, E. B., Shubin, N. H., and Jenkins, F. A. (2006). A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature. 440: 757-763.

• Downs, J.P., Daeschler, E. B., Jenkins Jr, F.A., and Shubin, N. H. (2008). The cranial endoskeleton of Tiktaalik roseae. Nature. 455: 925-929.

• Shubin, N. H., Daeschler, E. B., and Jenkins, F. A. (2006). The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb. Nature. 440: 764-771.

• Wilford, J.N. (2008, October 16). Fish fossil yields anatomical clues on how animals of the sea made it to land. The New York Times. Retrieved May 27, 2009 from The New York Times.

Tiktaalik modeli Tyler Keillor’den, fotoğraf Beth Rooney’den alınmıştır.