Omurgalıların evriminde önemli bir nokta: Sudan karaya çıkış

İlkokul günlerinden hatırlamamız kuvvetle muhtemel. Öğretmenimiz bize omurgalı hayvanları sorduğunda, “balıklar, amfibiler, sürüngenler, kuşlar, memeliler” diye hep bir ağızdan bağırırdık. Peki özellikleri neydi bu canlıların? Niçin bazıları suda, bazıları karada, bazıları ise her ikisindeydi? Ayrımını yaptığımız bu grupların ortak geçmişleri neydi? Gelin bu sorulara hep birlikte cevap arayalım ve bilgilerimizi gözden geçirelim. 

Vücutlarında kıkırdak veya kemikten oluşmuş bir omurga yapısı bulunduran ve bu yapının içinde sinir ağları olan canlı gruplarını omurgalılar olarak adlandırıyoruz. Birazdan canlıların yaşam aralıklarının verildiği bazı zaman dilimlerine değineceğiz. Bu dilimler, günümüze kadar bulunabilmiş olan kalıntıların tarihlendirilmesiyle oluşturuluyor. Omurgalı hayvanların en eski denizel ataları, Kambriyen adındaki dönemin başlarında (yaklaşık 520 milyon yıl önce), kendilerini gösteriyorlar. Bu canlılarda (Myllokunmingia gibi) var olan kıkırdaklı yapı, korunmalarına yardımcı oluyor ve giderek çeşitlenmeye başlıyorlar. Öncül atalarını bir kenara bırakırsak, temelde beş omurgalı grubu bulunuyor. Bunlardan ilki olan balıklar, Ordovisyen olarak adlandırılan yaklaşık 490 milyon yıl önce başlayan bir dönemde tarih sahnesine çıkıyor. Balıkların evrim sürecindeki yolculuğu, çenesiz balıklarla başlıyor. Taşemenler ve Myxiniler, çenesiz balıkların yaşayan tek akrabaları. 

 

Çeneli balıklar ise bir sonraki dönem olan Silüryen’de görülüyorlar. Çeneleri, solungaç destekleyici yapılardan evrimleşiyor ve bu olay, av-avcı ilişkisinin omurgalı evrimindeki etkisine hız kazandırıyor. Bu aşamadan sonra evrim, gelişmiş sinir ağı ve duyu organları lehine hız kazanıyor. Çeneli balıkların o dönemdeki hakimleri zırhlı balıklar sınıfı. Bu sınıftaki canlıların nesli günümüzde tamamen tükenmiş durumda. Çeneli balıkların evrimi, kıkırdaklı ve kemikli balıkların evrimi ile bir sonraki dönemde hızlanıyor: Devoniyen. Bu döneme aynı zamanda Balıklar Çağı demekteyiz. Günümüzden yaklaşık 419 milyon yıl önce başlayan Devoniyen'de, bugünkü balıkların atalarına rastlıyoruz. Kıkırdaklı balıklar dikey iskelet, kuyruk, ön solungaçlar gibi pek çok özelliğe sahipler; fakat bu balıklarda olmayan operkulum denen yapı (balıklarda yüz desteği sağlayan kemiksi yapı bütünü) evrimsel süreçte daha baskın bir özellik olarak karşımıza çıkıyor. Operkulum, kemikli balıklarda bulunuyor. Günümüzde yaşayan kıkırdaklı balıklar ise köpek balıkları, vatozlar ve sıçan balıklarıdır. İlkel kemikli, tuzlu ve tatlı su balıkları da yine Devoniyen’in başlarında ortaya çıkmıştı. 

 
Bir Devoniyen dönem tasviri. Görsel: Masato Hattori

Kemikli balıkların bir kısmı yüzmede kolaylık sağlayan ve yüzgeç hareketini gerçekleştiren ışınsal yüzgeçlere sahipler. Bir kısmının ise ön solungaçları Devoniyen döneminde iç yapı birimlerine evrilmişti. Bu birimlere ön ayak takımları diyebiliriz. Bu grup balıklar, lop (et) yüzgeçli balıklar olarak adlandırılıyor; günümüzün akciğerli balıkları ve sölekant takımındakiler, bu grubun yaşayan akrabaları. Bu balıkların ön ayak takımları haricinde, bir de ilkel akciğerleri olması, onları farklı kılan özelliklerden. Lop yüzgeçli balıklardan (nesli tükenen) Ripidistiyaların arka yüzgeçleri de iç yapı birimlerine evrilerek arka ayak takımlarını oluşturmuştur. Ripidistiyaların arka ayak takımları, tıpkı ön ayak takımları gibi etli bir yapıda evrimleşiyor ve birçok kemik yapısı bulunduruyor. Bu canlıların kafatasları iki oynar loptan oluşmuştur ve kemikli alt çene yapıları vardır. Hem yüzgeçe hem de akciğere sahipler. Akciğerlerin oluşması karaya geçiş için büyük önem taşıyor ve oksijenin dağıtımı açısından dolaşım sisteminin oluşması da bununla birlikte hız kazanıyor. Burada bahsettiğimiz Ripidistiyalar, lop yüzgeçli balıklar sınıfında bulunmalarıyla beraber, aynı zamanda balıklardan amfibilere bir geçiş formu niteliğindeler.

Ayrıca Bkz.Gözleri ve bağırsakları bile korunan 518 milyon yıllık fosiller 

Amfibiler, yani çift yaşamlılar, ikinci omurgalı grubumuz. Ancak karayı istila eden ilk omurgalılar onlar. Yine de su hayatından tamamen kopabilmiş değiller. Amfibilerin derileri, balıklara kıyasla daha kuru ve yaşam döngülerinde tamamen suya bağımlı oldukları evreler var. Zaten hem su hem kara yaşamlarının varlığı, onları Türkçede çift yaşamlılar olarak kullanmamızın nedeni. İlk amfibiler olarak kabul edilen İhtiyostegalar, Geç Devoniyen olarak adlandırılan dönemde, günümüzden yaklaşık 360 milyon yıl öncesinde yaşıyorlar. İhtiyostegalar; yüzgeç kuyruğu bulundurmaları, kafatası yapıları, dikey iskelete sahip olmaları, diş yapısı ve dağılımlarıyla Ripidistiyalar ile benzerlik gösteriyorlar. Gelişmiş dört uzva sahip olmaları, geniş, güçlü göğüs ve leğen eklem destekleri bulundurmaları ise bu grubu Ripidistiyalardan farklı kılıyor. İhtiyostegaların yani ilkel amfibilerin evrimi ile bugün gezegenimizin karasal yaşamının büyük kısmını oluşturan, dört uzuvlu omurgalıların evrimi başlamış oluyor. Suda nefes alma ve yer tespitine olanak sağlayan vücut yapısından, karada rahatça dolaşan hayvan vücut yapısına bu geçiş, tarih sayfasındaki öncül evrimsel değişimlerden biri kabul ediliyor. Yaklaşık 60 milyon yıllık Devoniyen periyodu, bu değişimi anlamak açısından önemli. Kayıtlara geçen çok sayıda fosil, sudan karaya çıkışı tüm çıplaklığıyla ortaya koyuyor. Paleontolog Neil Shubin’in keşfettiği Tiktaalik bunlardan sadece biri.

Bilim insanlarının, sudan karaya geçişte büyük rol oynayan ön ve arka ayak takımlarının, yani ilkel uzuvların evriminin nasıl gerçekleştiğine dair farklı hipotezleri bulunmakta (su kaynaklarının kıtlığı, gelgit bölgesinde bulunma, nemli ve ağaçlık alanlarda bulunma vb.). O dönemde karada omurgasız hayvanların yaşaması, besin kaynaklarının bolluğu, tehlike ve rekabetin suya oranla düşük olması; omurgalı canlıların karaya adaptasyonu açısından önem taşımıştı. Devoniyen dönemdeki ilk amfibilerin yavruları, günümüz amfibi yavrularına benzer şekilde küçük. En eski amfibiler, sadece güneş ışınları varlığında karaya çıkıyordu. Karada avlanma ve dolaşma davranışı göstermiyordu. İhtiyostega gibi çok kemikli ayak takımı yapısından, daha gelişmiş beş haneli ayak yapısına ve daha karasal formdaki amfibilere doğru evrim ise bu dönemden sonra da devam ediyor (Yazıda bahsedilen balıklar ve amfibiler, bazen “alt omurgalılar” olarak da söylenilen anamniyot omurgalılardan. Bu iki grup yumurtalarını, döllenmesi için suya bırakıyor; bu özellikleri ile "yüksek omurgalılar" denilen diğer üç gruptan ayrılıyorlar).

Mini sözlük 

Östenopteron: Ripidistiyalar sınıfından balık-amfibi arası bir canlı.
Akantostega: sekiz parmaklı, ilkel dört ayaklı bir cins.
Panderiçtis: Çamurlu sığ sulara adapte, lop yüzgeçli balıklar.
Tiktaalik: Bilim dünyasında oldukça ses getiren, fishapod (balık ayak) lakaplı fosil.

Önerilen okumalar

- The Incredible Unlikeliness of Being: Evolution and the Making of Us - Alice Roberts (Heron Books, 2014)
- İçimizdeki Balık - Neil Shubin (NTV Yayınları, 2010)