Evrimsel Bilgiler Serisi 2: Memelilerin Yükselişi

[Bilim Forum]

Evrimsel Bilgiler Serisi 1: Balıklar toprağı nasıl fethetti? isimli önceki yazımızda, balık atalarımızın 360 milyon yıl önce toprakta kolonileştiğini ve erken amfibileri meydana getirdiğini söylemiştik.

Bu bölümde ise, sürüngenlerden memelilere geçişteki evrimsel yolculuğu inceleyeceğiz.

İlk amfibiler, sağlam uzuvlar ve nefes alan akciğerleri de dahil olmak üzere, karada gelişmelerini sağlayan birkaç önemli adaptasyona sahipti. Bununla birlikte, neredeyse bütün modern amfibiler gibi, yumurtalarını su altında bırakmak zorunda kalacaklardı. Çünkü; aksi takdirde, yumurtalar kurur ve yavrular ölürdü. Bu, onları göl ve nehir alanlarıyla sınırlandırdı.

Ancak, bir grup canlı türü, kuru arazi için daha uygun adaptasyonları geliştirmeye başladı. Karada bırakılabilmesi için sert, su geçirmez yumurtalar ürettiler. Böylece, daha sıcak ve daha kuru alanda yaşama alışmaları sağlandı. Böylece, 320 milyon yıl önce bir grup amfibilerden erken sürüngeler gelişmiş oldu.

Erken sürüngenler: sauropitler ve sinapsitler

Bu erken sürüngenler sauropitler ve sinapsitler olmak üzere iki gruba ayrılırlar. İki grup da birbirine çok benzerdi. Ancak, çene kaslarının kafatasına nasıl bağlandığını etkileyen kafatası yapısında hafif farklılıklar vardı. Sauropsidler tüm modern sürüngenlerin ve kuşların, sinapslar da memelilerin gelişimine zemin hazırladı.

320 milyon yıl öncesi ile 250 milyon yıl öncesine kadar sinapsitler, erken sürüngenlerin en baskın grubuydu. En iyi yırtıcı hayvanların çoğu bu gruptandı. Daha sonra, Permiyen neslinin sonu geldi ve dünyanın en büyük kitlesel yok oluşu gerçekleşti. Bu dönem, 60 bin yıl sürdü ve bu süre zarfında türlerin yüzde 95‘ine kadarının nesli tükendi. Çoğu sinapsit türünün de soyları tükendi ve böylece bir grup sauropsit sürüngenleri, egemen toprak yırtıcıları da dinozorlar olarak yerini aldı. Hayatta kalan birkaç sinaps ise sadece küçük böcek yiyicileriydi.

Avını algılama

Sürüngenler ve memeliler, kulaklarının çalışma şekli bakımından oldukça farklıdır ve bu kısmen, memelilerin gece avlanmalarından kaynaklanmaktadır. Sürüngenler, kulak zarını iç kulağa bağlayan (ses dalgalarının elektrik sinyallerine dönüştürüldüğü ve beyine gönderilen) tek, küçük bir kemiğe sahiptir.

Öte yandan memeliler, kulak zarını iç kulağa bağlayan üç küçük kemiğe sahiptir. Bunlara malleus, incus ve stapes denir. Bir tane kemikten ziyade üç kemiğe sahip olmak, ses dalgalarının iç kulağa daha verimli bir şekilde iletilmesine olanak sağlar ve böylece, memelilerin sürüngenlerden daha yüksek frekanslar duymalarını sağlar. Bu, özellikle böcek avcılarının ürettiği yüksek frekanslı sesleri duymalarını sağlayacak ve gece avlanarak böcek yiyen memeli ataları için özellikle yararlı olacaktı.

Peki, bu iki kulak nasıl evrildi? Garip bir şekilde bu kulak kemikleri çene kemiğinden köken alır. Sürüngenlerin alt çenesi, kafatasının geri kalanına açısal ve kuadrat adı verilen iki büyük kemik aracılığıyla bağlanır. Sinapsid evrimi boyunca, bu büyük kemikler çok daha küçük hale geldi ve alt çene çok daha büyük hale geldi. Sonuçta, kafatasının geri kalanıyla doğrudan bağlantı kurabilmesini sağladı.

Açısal ve kuadrat daha sonra mevcut kulak kemiğinin kulak zarını iç kulağa bağlamasına yardımcı olmak için yeni bir rol üstlenmekte özgürdü. 200 milyon yıl önce yaşayan ve fare benzeri küçük bir sinaps olan Morganucodon, bize bu geçişin nasıl olduğu hakkında bilgi veriyor. Farenin açısal ve kuadrat kemiklerinin göreceli boyutları, sürüngenlerin ve memelilerinkilerin arasında yarı yarıya idi ve böylece alt çene, kafatasının geri kalanına iki yerde bağlanır: açısal ve kuadrat yoluyla (sürüngenlerde olduğu gibi), ama aynı zamanda doğrudan (memelilerde olduğu gibi). Çene kemiklerinden kulak kemiklerine bu geçiş biraz tuhaf görünebilirken, çene kemikleri ve kulak kemikleri embriyodaki aynı kıkırdak kümesinden köken alır. Bundan dolayı, kemiklerin yeniden boyutlandırılması ve yeniden konumlandırılması için gelişimde küçük değişiklikler gerektirecektir.

İlginçtir ki, memeliler sürüngenlere kıyasla işitmeyi iyileştirirken, daha zayıf renk vizyonuna sahip oldu. Çoğu sürüngen dört farklı renk reseptörüne sahipken çoğu memelide sadece iki tane bulunur. Geniş bir renk aralığını ayırt etme yeteneği artık kullanışlı olmadığından, diğer iki reseptörün gece yaşamının bu döneminde evrimde kaybolması muhtemeldir. Bir diğerinin evrimi, kemiklerin yeniden boyutlandırılması ve yeniden konumlandırılması için gelişimde küçük değişiklikler gerektirecektir.

^{Resim: Memeli kulak kemiklerinin evrimi: Erken sinapsid olan Dimetrodon (300 milyon yıl önce), üst kafatasına açısal ve kuadrat kemikler vasıtasıyla bağlı alt çeneye sahiptir. Daha sonra bir sinapsid olan Morganucodon (200 milyon yıl önce), alt çeneye doğrudan üst kafatasına ve ayrıca açısal ve kuadrat kemikleriyle bağlanacak şekilde evrimleşmiş yani iki çene eklemine sahip olmuştur. Erken memeli olan Hadrocodium (195 milyon yıl önce), doğrudan üst kafatasına bağlı alt çeneye sahiptir. Açısal ve kuadrat kemikler çok daha küçük hale geldi ve şimdi çeneden ziyade kulağın bir parçası. Bu resim referans kaynaktan alınmış ve yeniden düzenlenmiştir.}

Vücudu Sıcak Tutmak

Sadece geceleri avlanmak, başka bir problemi de beraberinde getirir. Bu büyük problem, vücudun sıcak kalmasıdır. Sürüngenlerin çoğu, onları sıcak tutmak için yoğun olarak güneş ışığına bağlıdır ve günün vücutlarını doğru sıcaklıkta tutmak için güneşin tadını çıkarmak için uzun süre harcarlar.

Peki, sinapsid atalarımız sadece geceleri aktifken nasıl sıcak tutuyorlardı? Cevap, kendi ısılarını üretmeye başlamaları.

Memeliler, sürüngenlerle karşılaştırıldığında enerji için oksijen ve gıda kullanımı söz konusu olduğunda çok verimsizdir. Aslında, memelilerin hayatta kalabilmek için sürüngenlerden çok daha fazla yemek yemesi gerekir. Bunun nedeni, memeli hücrelerinin ısı olarak yaptıkları enerjinin çoğunu kaybetmesidir. Fakat bu, başka bir eşsiz özellik ile birlikte, güneşte olmaya ihtiyaç duymadan kendimizi sıcak tutabileceğimiz anlamına gelir. Bu eşsiz özelliğe saçlar sayesinde kavuştuk.

Saçımız cildimizin etrafındaki havayı hapseder, bu da vücudumuzun ürettiği ısıda kalmasına yardımcı olur. Saçın, ilk olarak sıcak tutmak yerine avını hissetmek için kullanılan bıyık olarak ortaya çıkması olasıdır. Ancak, daha sonra saç vücudun geri kalanını örtmek ve yalıtım sağlamak için evrimleşir. Her ne kadar saç gibi yumuşak dokular kemik gibi sert dokular kadar kolay fosilleşmese de, vücut kıllarının ne zaman geliştiğine dair bize bilgi veren bazı fosiller vardır. Her ikisi de yaklaşık 164 milyon yıl önce yaşayan Castorocauda ve Megaconus’un yoğun saç örtüleri var.

Yaklaşık 160 milyon yıl önce, üç memeli grubunun görünümüyle ortaya çıkan gerçek memelileri dünya sahnesinde görmeye başlıyoruz: monotremler, keseliler ve plasentalılar.

Monotremler zigot oluşumundan hemen sonra doğurmak yerine, yumurta bıraktıkları için en sürüngen benzeri memelilerdir. Kangurular gibi keseliler de, daha az gelişmiş yavruları doğurur ve daha sonra annenin kesesi içinde yaşar. Kendimizi de içeren plasentalılar, embriyonun annenin rahminde kalması ve plasentadan beslendiği için zigot oluşumundan çok daha sonra doğurur.

Ancak, bu farklı grupların çeşitliliğine rağmen, memeliler hala ağırlıklı olarak küçük, gece avcılarıydı. Ancak daha sonra, yani yaklaşık 65 milyon yıl önce, dinozorların soyu tükendi. Dinozorların neslinin tükenmesiyle, memelilerin tür sayısı artmış ve çeşitlenmiş ve son 65 milyon yıl boyunca bunu yapmaya devam etmişlerdir. Her ne kadar çok çeşitli olsa da, küçük, gece avlanan atalarımız ile birçok özelliği paylaşıyoruz. Gelişmiş işitme duyumuz, azalan renk görme ve sıcak, saçla kaplı bedenlerimiz, hayatta kalabilmek için uzun süredir yaşadıkları mücadele etmek için miras aldığımız özelliklerin tümü.

Burak Babacan tarafından blog bölümünde seri olarak kaleme alınmıştır.

Yazı serisinin diğer bölümleri;

Evrimsel Bilgiler Serisi 1: Balıklar toprağı nasıl fethetti?

Evrimsel Bilgiler Serisi 3: Dinozorların Uçuşu

Referans

https://www.thenakedscientists.com/articles/science-features/tales-evolution-rise-mammals