Hafta 4: Dünyadaki yaşamın tarihi - III

• Kitlesel Yokolmalar Dünya Tarihinde Hangi Rolü Oynadı

• Dünya zaman içinde nasıl değişti? • Fosil kayıtlar • Uzak geçmişteki yaşam • Evrimsel değişimin oranları • Evrimsel değişimin kalıpları• Evrimin geleceği

Dünyadaki yaşamın tarihi

• Kitlesel Yokolmalar Hayat Tarihinde Hangi Rolü Oynadı?

• Canlılık tarihinin genel bir kuralı olarak hiç bir şey sonsuza kadar var olamaz. Çeşitli dönemlerde belirli canlı grupları dünya üzerinde hüküm sürmüşler ve sonra yok olmuşlardır. Bu hükümdarlardan en ünlüleri dinozorlardı.

• Ancak sadece fosillerden bilinen nesli tükenmiş grupların listesi oldukça uzundur. Ancak yeni türlerin ortaya çıkma oranı yokolma olaylarından fazla olduğu için dünyadaki farklı türlerin sayısı artma eğilimindedir.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Dünya tarihinin büyük bir kısmında hükümdarlık kurma süreci düzenli ve yavaş bir şekilde ilerlemiştir. Ancak bu yavaş ve düzenli tür dönüşümü periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır (Şekil).

• İlk yok oluş, bundan 445 milyon yıl önce, Ordovisyen Dönem'i bitiren ve Silüryen Dönemi başlatan yok oluştur. Kambriyen Patlaması'ndan sonra gelişen ve yaklaşık 100 milyon yıldır çeşitlenen cinslerin %57'si (bu da türlerin %75'ine tekabül eder) haritadan silinmiştir. Ayrıca bu yok oluş, kayıtlara canlılığın gördüğü en büyük üçüncü kitlesel yok oluş olarak geçmiştir.

• Bu yok oluşun sebebi, yer plakalarının hareket etmesi sonucu deniz düzeylerinde meydana gelen hızlı düşüştür. Bu kitlesel yok oluşun sorumlusu ise, Pangea denen ve Dünya tarihinde meydana gelen en büyük ve tek kıtanın, tüm buzulları sıkıştırması ve karaya hapsetmesidir. Buzulların sıkışması ise, su seviyelerindeki düşüşe sebep olmuştur. Bu da, zaten çok büyük bir kısmı sularda yaşayan canlıların bir anda yok olmaya başlamasına sebebiyet vermiştir.

• İkinci yok oluş, ilkinden 75 milyon yıl sonra, günümüzden yaklaşık 370 milyon yıl önce meydana gelmiştir ve Devoniyen Dönemi bitirip Karbonifer Dönemi'ni başlatmıştır. Bu yok oluşun sebeplerinden biri yine denizeldir. Deniz seviyeleri bu dönemde sürekli olarak değişmiştir. Bunu tetikleyen sebep olaraksa, kara bitkilerinin bu dönemde karaların tamamını işgal etmeye başlaması ve atmosferdeki karbondioksitin büyük bir kısmını emmeleri gösterilmektedir. Karbondioksit düzeyindeki bu hızlı düşür, küresel soğumaya sebep olmuştur. Bu yok oluşta o dönemde var olan tüm cinslerin %50'si, yani dönemdeki tüm türlerin %75'i yok olmuştur.

• Üçüncü kitlesel yok oluş, bundan 250 milyon yıl önce, bir ikinci yok oluştan ise yaklaşık 120 milyon yıl sonra meydana gelmiştir. Bu yok oluş, neredeyse Dünya'daki canlılığın sona erdiği yok oluştur. Ancak yine de yaşam, bir yolunu bulup, varlığını sürdürmüştür. Bu yok oluş sonucunda Dünya'daki o zaman var olan cinslerin %83'ü yok olmuştur. Bunların içinde var olan kara canlılarının %96'sı, deniz canlılarının ise %70'i bulunmaktadır. Bu yok oluş sonucunda kara bitkilerinin çoğunun soyu tükenmiştir.

• Bu ciddi yok oluşun sebebi olarak ise, Siberya Volkanları'nın patlaması gösterilmektedir. Ayrıca Pangea'nın hareketleri sonucu oluşan akıntılar da, Dünya'nın iklimini ciddi biçimde değiştirmiştir. Ayrıca bazı bilim adamları tarafından bir meteor çarpması ihtimaline de yer verilmektedir.

• Dördüncü kitlesel yok oluş, bundan yaklaşık 205 milyon yıl önce, bir öncekinden ise 50 milyon yıl sonra, Geç Triyasik Dönemi'nde meydana gelmiştir ve Jurasik Dönemi başlatmıştır. Bu yok oluşta canlı ailelerinin %20'si, cinslerin %48'i, tüm türlerin ise %65'i yok olmuştur. Bu yok oluşta, tek bir seferde bu sayıların yok olması değil, uzun süreli ve birkaç yok oluşun birleşimi olan bir kitlesel yok oluş görülmektedir.

• Ancak ne olursa olsun, genel sebep olarak Orta Atlantik Magmatik bölgesinin harekete geçmesi gösterilmektedir. Bu volkanik patlamalar sırasında 2 milyon kilometre küplük lav yüzeye çıkmış ve 2 kuadrilyon (10 üzeri 15) kilogram sülfür havaya salınmıştır. Bu sülfür, güneş ışınlarını kapatmıştır ve bunun sonucunda küresel ısınma meydana gelmiştir.

• Beşinci ve çoğu kaynaklara göre son kitlesel yok oluş ise, bunların en meşhuru olan ve günümüzden 65 milyon yıl önce, bir önceki yok oluştan ise 140 milyon yıl sonra meydana gelen ve Kretase Dönemi'ni bitirip Tetriary Dönemi'ni başlatan yok oluştur. Bu kitlesel yok oluş, aynı zamanda "sürüngenlerin çağı"nı, daha doğrusu "dinozorların çağını" sona erdiren yok oluştur. Sadece küçük bir kol olarak gözüken kuşlar, dinozorların bu yok oluşta hayatta kalabilen üyeleridir ve günümüzde dinozorlara ait kalıntılara sahip olan, bu dinozor süpersınıfının son üyeleridir. 

• Bu yok oluşun kombine bir sebepler durumu gözlenmektedir. Ancak yok oluşun tetiğine basan olay, yaklaşık 10 kilometre çapındaki BOLIDE tipi bir meteorun Dünya'ya çarpması olmuştur. Bugünkü Meksika'nın Yucatan Yarımadası'na çarpan bu meteor, çarptığı yerde 180 kilometrelik bir krater açmıştır. Bölgede bol miktarda bulunan Iridyum elementi (Dünya'da çok az bulunur, meteorlarda bolca bulunur) bu durumu doğrulamaktadır. Bu çarpma, pek çok olumsuz durumu tetiklemiştir.

• Peki bu olaylardan alacağımız ders ne olmalıdır? 

• The Svalvard Global Seed Vault?

• Doomsday seed vault?

• Kıyamet günü ambarı?

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Bu kitlesel yokolmalar, dünyanın büyük bir kısmında pek çok türün nispeten ani bir şekilde yokolmasıyla karakterize edilmektedir.

• En korkunç yokolma olaylarında dünyadaki türlerin yarısından çoğu yok olmuştur. Bunların en kötüsü 245 milyon yıl önce Permiyen periyodunun sonunda gerçekleşmiş ve dünyadaki türlerin % 90’ından fazlası yok olmuştur, yani dünyadaki hayat neredeyse bütünüyle yok olma sınırına çok yaklaşmıştır.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Kitlesel yokolmalar hayat tarihi üzerine önemli etkiler yapmıştır, her seferinde dünyadaki çeşitlilik yeniden çizilmiştir. Dünyada geçmişte bu kadar çok tür gelişmesi için bir şans oluşturmuş olan bu durumların nedenleri neydi?

• Pek çok evrim biyoloğu iklimsel değişimlerin önemli bir rol oynadığına inanmaktadır.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Dünya tarihinde pek çok defa olduğu gibi, iklim değiştiğinde belli çevre şartlarında yaşamaya adapte olmuş türler önemli şekilde değişen yeni şartlarda hayatta kalamamış olabilirler.

• Özellikle sıcak iklimler daha değişken sıcaklıklı daha kuru, daha soğuk ilkime döndüğünde sert yeni şartlara adapte olamayan pek çok tür yok olmuş olmalıdır.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• İlkim değişimlerinin bir nedeni levha tektonikleridir (plate tectonic). Dünyanın yüzeyi karalar ve deniz tabanlarını içeren levhalara bölünmüş durumdadır (Şekil).

• Bu levhalar viskoz ancak sıvı bir katman üzerinde yavaşça hareket etmektedir. Bu plakalar gezinirken konumları değişebilmektedir.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Örneğin 350 milyon yıl önce Kuzey Amerika’nın büyük kısmı ekvator üzerinde veya çevresinde yer almaktaydı, böylece devamlı olarak sıcak ve nemli bir iklim hüküm sürmekteydi.

• Ancak levha tektonikleri kıtayı kuzeye doğru ılıman ve arktik bir ilkimin hüküm sürdüğü bir bölgeye taşıdı.

• Sonuç olarak tropikal iklimin yerine soğuk ve daha az yağışın olduğu bir ilkim geldi, mevsimsel sıcaklık farkları arttı.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Jeolojik kayıtlar kitlesel yok olmaların çoğunun iklimsel değişimlerle aynı dönemlere rast geldiğini göstermektedir.

• Ancak pek çok bilim adamına göre, kitlesel yokolmanın hızı, iklim değişimlerin yavaş hızının tek başına türlerin bu kadar büyük ölçüde yok olmasında etkili olamayacağını ortaya koymaktadır.

• Belki de çok daha ani olay bu işte pay sahibidir. Örneğin büyük volkan patlamaları gibi felaket boyutundaki jeolojik olaylar tahrip edici etkilere neden olmuş olabilir.

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Jeologlar geçmiş dönemlere ait öylesine devasa boyutta volkan patlamaları belirlemişlerdir ki 1980 yılında meydana gelen St Helen dağı volkanik patlaması onun yanında bir kıvılcım gibi kalmaktadır. Böylesine büyük patlamalar bile dünya yüzeyinin nispeten küçük bir kısmını etkiler.

http://www.foxnews.com/images/139437/1_21_092604_st_helens.jpg

• Kitlesel yokolma araştırmaları 1980’lerde Luis ve Walter Alvarez’in 65 milyon yıl önce dinozorlar ve diğer pek çok türün neslini tüketen yokolma olayının dev bir meteorun çarpmasından kaynaklandığını öne sürmesinden sonra büyük bir dönüşüm yaşadı.

http://acs.lbl.gov/ImgLib/COLLECTIONS/BERKELEY-LAB/PEOPLE/INDIVIDUALS/images/96703338.lowres.jpeg

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Alvarez kardeşlerin bu fikri ilk öne sürüldüğünde büyük bir kuşkuyla karşılandı. Ancak o zamandan beri süren jeolojik çalışmalar aslında gerçekten de 65 milyon önce bu yönde büyük bir etkinin olduğu yönünde büyük miktarda delil sağlamıştır.

• Aslında araştırıcılar Meksika’nın Yucadan yarımadası yakınında yaklaşık 170 km çapındaki Chickulub kraterini belirlediler. Bu dev meteoritin etki alanı taklaşık 17 km çapında idi. Bu çarpışma dönemi tam da dinozorların yok olduğu döneme denk gelmekteydi.

http://www.nasa.gov/images/content/110937main_asteroid_chicxulub.gif

• Tür çeşitliliğindeki artma eğilimi periyodik kitlesel yokolmalarla kesintilere uğramıştır

• Bu devasa meteorit çarpması bununla aynı döneme denk gelen yokolmanın nedeni olabilir miydi?

• Kimse bunu kesin olarak bilmiyor, ancak bilim adamları böylesine bir çarpışmanın dünyayı yıllar süren bir karanlığa gömecek kadar çok maddeyi atmosfere savurabileceğini öne sürdüler.

• Gelen ışık miktarının azalması ısıyı önemli ölçüde düşürecek ve fotosentez için kullanılan enerji de önemli oranda azalacaktı, neticede canlılık ta bütünüyle bu fotosenteze dayanmaktaydı.

• Dünya çapındaki bu “etkin kış” dinozorların ve pek çok diğer türün yok olmasına neden olmuş olmalıydı.

Dünya zaman içinde nasıl değişti?

• Hızlı iklim değişimleri, yoğun volkanik faaliyetler, deniz seviyesi ve okyanus akıntılarındaki büyük değişimler dünyadaki yaşamın evrimine dramatik etkilerde bulundu.

Fosil kayıtlar

• Dünyadaki yaşamın tarihi hakkındaki bilgilerimizin çoğu fosillerden kaynaklanmaktadır.

Fosil kayıtlar

• Tamamlanmış olmasa da fosil kayıtlar hayatın evrimini büyük ölçüde ortaya çıkarmıştır.

• Yaklaşık 300 milyon fosil tür tanımlanmıştır.

Fosil kayıtlar

• Fosiller evrimsel değişimin dereceli olduğunu göstermiştir. Ancak eksik kayıtlar hatalı bir şekilde hızlı bir evrim olduğu şeklinde yorumlanabilir.

Uzak geçmişteki yaşam

• Prekambrien fosil kayıtları tam değildir, ancak Avustralya’da bulunan fosiller onlardan evrimleşen pek çok soyun günümüzde yaşayan torunlarının bulunmadığını göstermektedir.

• Çeşitlilik Kambriyende patlamıştır.

Uzak geçmişteki yaşam

• Mezozoik boyunca biyotaların coğrafik farklılıkları artmıştır.

• Modern biyota Senezoik boyunca evrimleşmiştir.

Evrimsel değişimin oranları

• Evrimsel değişimin oranları çok değişken olmuştur.

• Evrimdeki hızlı oranlar fiziksel ve biyolojik çevrede yeni özelliklerin ortaya çıkmasına neden olacak değişimler meydana geldiğinde gözlenmiştir.

Evrimsel değişimin kalıpları

• Organizmalar için komple yeni olan özellikler nadiren evrimleşir. Evrimsel değişimlerin çoğu mevcut yapıların modifikasyonlarından kaynaklanmaktadır.

Evrimsel değişimin kalıpları

• Dünyadaki hayvan yaşamını büyük ölçüde üç büyük fauna grubu şekillendirmiştir.

Evrimsel değişimin kalıpları

• Evrimsel süreç boyunca organizmaların çeşitliliği ve kompleksliği artmıştır.

• Predasyon oranları da ayrıca artmıştır, bu artış av hayvanların da daha iyi savunma mekanizmaları geliştirmesiyle sonuçlanmıştır.

Evrimin geleceği

• Evrim ajanları günümüzde de çalışmaya devam etmektedir. Ancak kasıtlı ve kasıtsız insan müdahaleleri hayat tarihi üzerine tarihte benzeri görülmemiş etkiler yapmaktadır.

• İnsan Nasıl Evrimleşti?

• İnsanlar yoğun bir şekilde kökenlerini ve evrimlerini araştırmakta ve özellikle de dev insan beyninin evrimine uzanan şartların ne olduğunu belirlemeye çalışmaktadırlar. Bu da fosil kayıtlarının yetersizliğine rağmen bir çok spekülasyonu beraberinde getirmiştir.

• Paleontologlar fosillerin yorumlanması konusunda fikir birliğine varamamışlardır ve yeni fosillerin bulunmasıyla daha pek çok yeni fikir ortaya atılacaktır.

• Primatların evrimi genetik araştırmalara göre bundan yaklaşık 85 milyon yıl öncePaleosen döneminde, fosil kayıtlara göreyse en geç 65 milyon yıl önce Kretasedöneminde başlamıştır.[3][4]

 Hominidae ailesi veya büyük insansı maymunlar, 15-20 milyon yıl önce Hylobatidae (Gibongiller) ailesinden ayrılmıştır. Yaklaşık 14 milyon yıl önce Ponginae veya orangutanlar Hominidae ailesinden ayrılmıştır.[5] Daha sonra goriller ve şempanzeler Homo cinsine götüren soydan ayrılmışlar ve Homo da bundan yaklaşık 5-6 milyon yıl önce ayrılır. Modern insan, bundan 2.3 ile 2.4 milyon yıl önce Afrika'daHominini ve Australopithecine türlerinin son ortak atasından evrilmiştir.[6][7] Bu anlamda insanın yakın evrimi, insan ve şempanzelerin ortak ataları olan popülasyonların birbirinden ayrılmasından sonra başlamıştır. Bu iki popülasyondan insanın ortaya çıktığı grup ile bu grubun tüm nesli tükenen soyları Hominini olarak adlandırılırlar.

• Homo türünün en eski iki temsilcisi, bugün Kenya'da Turkana Gölü olarak bilinen eski adıyla Rudolf Gölü'nün ismini taşıyan Homo rudolfensis ile Homo habilis'tir. Günümüzden 2,4 ile 1,4 milyon yıl önce yaşamış olan Homo habilis Güney ve Doğu Afrika'da Pliyosenve Pleistosen dönemlerinde 2.5 ile 2 milyon yıl önce Australopithecine'lerden ayrılarak evrilmiştir. Homo rudolfensis ise günümüzden 1,9 ile 1,6 milyon yıl önce Kenya'da Turkana Gölü çevresinde yaşamıştı.

• (soldan sağa doğru)üst :H. habilis, H. ergaster, H. erectus

• orta : H. antecessor - kadın erkek, H. heidelbergensis

• alt : H. neanderthalensis - kız, erkek, çocuk

• Chris Stringer ve Peter Andrews tarafından geliştirilen Afrika'dan çıkış modeline göre Homo sapiens 200.000 yıl önce Afrika'da evrildi. 70.000 ile 50.000 yıl önce Homo sapiens Afrika'dan göç etmeye başladı ve sonunda Avrupa ve Asya'daki diğer Homo türleriyle yer değiştirdi.[136][137] Afrika'dan çıkış modeli kadın mitokondriyal DNA (mtDNA) ile erkek Y kromozomunun kullanıldığı araştırmalar tarafından desteklenir. MtDNA'nın 133 farklı çeşitinin kullanılarak inşa edildiği jenealojik soy ağaçlarının analizlerinden sonra araştırmacılar, günümüzde yaşayan tüm insanların Mitokondriyal Havva adı verilen Afrikalı bir kadın atadan türemiş olduğu sonucuna varmıştır. Bunun yanında Afrika'dan çıkış modeli, insanlardaki mitokondriyal genetik çeşitliliğin Afrika nüfusu içinde en yüksek olduğu bulgusu tarafından da desteklenmektedir.[138

• Çok bölgeli evrim, Milford H. Wolpoff tarafından 1988 yılında insan evriminin örüntü ve şekillerini açıklamak için önerilmiş olan bir modeldir.[144][145] Çok bölgeli evrim modeli, insan evriminin 2.5 milyon yıl öncesi Pleistosen dönemden günümüze kadar kesintisiz olarak sadece tek bir insan türünde gerçekleştiğini ve insanın dünya genelinde Homo erectus'tan modern Homo sapiens'e evrilmesiyle meydana geldiği görüşüne dayanır. Çoklu bölge hipotezine göre, fosiller ve genetik veriler insanın dünya çapında gerçekleşen evrimine dair kanıtlar olup Afrika'dan çıkış modeli tarafından öne sürülen insanın sadece Afrika kökenli olduğu ve Afrika'daki atalardan evrildiği varsayımıyla çelişmektedir.