Evrim: ‘Yaşamın Kısa Tarihi’

Biyologlar çeşitli konularda araştırma yapabilmek için evrimi öğrenirler: popülasyon genetikçileri nasıl çalıştıklarına dair süreçleri araştırır, sistematikçiler veya filogenetikçiler türler arasındaki akrabalık ilişkilerini belirler ve paleontologlar geçmişte canlılığın çeşitlenmesine dair gizli kalmış detayları ortaya çıkarırlar.

Bu detayları sezmek çoğu zaman zordur, ancak yeni kanıtlar gün ışığına çıktığında buna dair hipotezler yapılır ve test edilirler. Gezegenin geçmişi ile ilgili bu bölüm bilim adamlarının sahip olduğu en iyi hipotez olarak görülmelidir. Burada yer alan malzeme bazı konularda oldukça kesin soruları içermekle beraber bazıları da sadece bilgilendirme amaçlı spekülasyonlardan oluşmaktadır. Bazı noktalar için karşıt hipotezler de bulunmaktadır. Bunlara dair derli toplu ve anlaşılır bir görünüm sağlamaya çalıştım. Genel olarak, anlatılan zaman dönemi ne kadar eskiyse, buna dair anlatılan hikaye de o kadar eksik olacak veya hata içerecektir.

Hayat denizde gelişti ve Dünya tarihinin büyük bölümünde de orada kaldı.

Kendi kendisini kopyalayabilen ilk molekül büyük olasılıkla RNA idi. RNA, DNA’ya benzeyen bir nükleik asittir. Laboratuvar ortamında yapılan çalışmalar, bazı RNA dizilerinin katalitik özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. En önemlisi, bazı RNA dizilimleri polimeraz gibi davranır. Polimerazlar, RNA ipliklerinden kendi monomerlerini oluşturan enzimlerdir. Bu kendini çoğaltma süreci, yaşamın oluşmasında atılan hayati bir adımdı. Buna RNA dünyası hipotezi denir.

Tüm yaşamın ortak atası muhtemelen genetik materyal olarak RNA kullandı. Bu ortak ata biyolojide üç ana soyun oluşmasına neden oldu. Bunlar: Prokaryotlar (“sıradan” bakteriler), arkeobakteriler (termofilik, metan ve tuzcul bakteriler) ve ökaryotlardır. Ökaryotlar, protistayı (amip ve diatom gibi tek hücreli organizmalar ile yosun gibi bazı çok hücreli formlar), fungileri (mantar ve mayalar da dahil olmak üzere), bitkiler ve hayvanları içerir. Bu üç grup arasında ökaryotlar ve arkeobakteriler, birbirleriyle en yakın akrabalık derecesine sahip olan iki alemdir. Translasyon süreci (mRNA’lardaki koda uygun olarak ribozomlarda gerçekleştirilen amino asit veya protein sentezleme süreci) bu iki soyda birbirine çok benzerdir, ancak transkripsiyon ve genomun organizesi (DNA kodlarından mRNA yapımı) prokaryotlarda, ökaryotlar ve Arkeobakteriler arasında olduğundan daha farklıdır. Bilim adamları bu durumu ortak atanın RNA temelli olduğu anlamında yorumlarlar. Bu şekilde birbirinden bağımsız bir DNA genomu ile yine birbirinden bağımsız DNA-> RNA transkripsiyon mekanizmaları geliştiren iki farklı grup oluştu.

İlk atmosferde oksijen olmadığı için ilk hücreler anaerobik olmalıdır. Buna ek olarak, muhtemelen termofilik (sıcağı seven) ve de fermentatif idiler. 3,5 milyar yıl yaşındaki eski kayalar prokaryot fosilleri içerir. Özellikle, Avustralya’da Warrawoona serisi olarak adlandırılan bazı kayalar stromatolitler denilen yapılar şeklinde, organize olmuş ilk bakteri topluluklarına dair bulgular verir. Bunun gibi fosiller tüm dünyada tespit edilmiştir. Bu tür bakteri yatakları hala olsun bir kaç bölgede şekillenmektedir (örneğin, Batı Avustralya’da Shark Körfezinde). Çok ama çok uzun bir zaman boyunca bakteriler, kayalarda bulunan tek yaşam formlarıdır. Ökaryotlar (tek hücreliler) 1,5 milyar yıl önce görünmeye başlar ve mantar-benzeri canlı organizmalar da yaklaşık 900 milyon yıl önce (0.9 milyar yıl önce) görünürler.

Fotosentez yaklaşık 3.4 milyar yıl önce evrildi. Fotosentez, organizmaların basit bileşenlerden şeker üretebilmek için güneş ışığından yararlandığı bir süreçtir. Gelişen ilk fotosistem olan PSI (fotosistem I de denir), karbon dioksit (CO2) ve hidrojen sülfürü (H2S) glikoza dönüştürmek için ışık kullanır. Bu süreçte kükürt atık bir ürün olarak serbest bırakır. Yaklaşık bir milyar yıl sonra ise ikinci bir fotosistem (PS) daha gelişti. Büyük olasılıkla bu yeni fotosistem ilk fotosistemin bir duplikasyonundan oluştu. PSII türü fotosistem kullanan organizmalar karbon dioksit (CO2) ve suyu (H2O) glikoza çevirmek için her iki türden fotosistemi birden kullanırlar. Bu süreçte ise, bir atık ürün olarak oksijen serbest bırakır. Günümüzde yaşayan mor ve yeşil bakterilerde de görüldüğü gibi oksijensiz fotosentezte ise (ya da H2S fotosentezinde) sadece PSI fotosistemi kullanılır. Bu tür bir fotosentez biçimi de siyanobakterilerde görülür. Siyanobakteriler mor bakterilerle yakın akrabadır ve bu nedenle siyanobakteriler muhtemelen mor bakterilerin atalarından evrilmiştir. Yeşil bakteriler ise bu gruptan dışarıda kalırlar. Oksijenli bakteriler, oksijensiz bakteriler grubu içinde yer alan bir soy olduklarından bilim insanları PSI’in ilk olarak evrilmiş olduğu görüşündedirler. Bu ayrıca jeolojik kanıtlarla da onaylanıp desteklenmiştir.

Yeşil bitkiler ve algler de her iki fotosistemi birden kullanırlar. Bu organizmalarda fotosentez, kloroplast olarak adlandırılan organellerde (hücre içinde bağlı membran yapılarda) gerçekleşir. Bu organeller ise, serbest yaşayan ve siyanobakteriler ile akraba olan bakterilerin ilk ökaryotlar tarafından yutulması ve sonunda onlarla bir endosimbiyotik ilişki içine girmesiyle ortaya çıkmıştır. Ökaryotik organellerin endosimbiyotiği teorisi ilk defa Lynn Margulis tarafından savunulmuştur. Başlangıçta tartışmalı olan bu teori artık kabul edilmektedir. Bu fikri destekleyen en önemli anahtar kanıt kloroplastlardaki DNA dizilimi çözüldüğünde geldi. Nitekim gen dizilimi, bitkilerin kloroplastlarındaki gen dizilimden ziyade, daha çok serbest yaşayan siyonobakterilerdeki dizilimlere benziyordu.
Fotosistem II sisteminin ortaya çıkışıyla atmosferdeki oksijen seviyesi de yükselmeye başladı. Okyanuslarda çözünmüş olan oksijen, atmosferdeki oksijenin de artmasına yol açtı. Bu bazen oksijen felaketi olarak da tanımlanır. Oksijen çok iyi bir elektron alıcısı olup yaşayan organizmalar için çok zararlı olabilir. Birçok bakteri anaerobiktir ve oksijen varlığında hemen ölürler. Diğer organizmalar, örneğin hayvanlar gibi, oksijenin yol açtığı hücresel hasarları önlemek için özel yollara başvurular (bu onların hayatta kalabilmesi için zaruridir de). Başlangıçta, oksijen çevrede oluşmaya başladığında, halihazırda var olan maddeler tarafından oksijeni nötralize ediliyordu. Denizlerde yüksek konsantrasyonda var olan demir oksitlenmiş ve çökelmişti. Buna kanıt olarak bu dönemden kalma deniz tabanlarında biriken demir katmanları ve şerit halinde rastlanan demir oluşumları örnek gösterilebilir. Bir jeologun dediği gibi, “dünya paslanmıştır”. Buna sonucu olarak birçok türün soyu tükenip gitmiştir, bazıları ise ancak anaerobik mikro çevrelerde yaşamlarını sürdürebilmiştir (ve hala da sürdürmektedirler) ve birçok soy da bağımsız olarak oksijen solunumu geliştirdiler.

Mor bakteriler, karbon sabitleme yolları ile moleküllerin akışını ters çevirerek ve de elektron taşıma zincirini değiştirerek oksijen solunumu geliştirdiler. Mor bakteriler de aerobik yapıya kavuşabilmeleri için ökaryot soyuna kolaylıklar sağladı. Ökaryotik hücreler, mitokondri denilen membrana bağlı organelleri ile hücre solunumunu üstlendiler. Bunlar kloroplastlar gibi endosimbiyotiktir. Mitokondriler, ökaryotların geçmişinde çok erken bir dönemde simbiyotik ilişkiye girmişlerdir ve birkaç grup hariç tüm ökaryotik hücrelerin mitokondrileri bulunmaktadır. Daha sonra, birkaç soy kloroplast devşirmiştir. Kloroplastların birden fazla kökeni vardır. Kırmızı algler, ilk kloroplastlarını siyanobakteriler soyundan devşirmiştir. Bitki türlerin evrimleştiği grup olan yeşil su yosunları ise, bir proklorofitten çeşitli ve farklı kloroplastlar almıştır.

Hayvanlar Kambriyen öncesinde, yaklaşık 600 milyon yıl önce ortaya çıkmaya başladı. Kambriyen dönemi öncesinden kalma ilk hayvanlar Avustralya’da, Adelaide yakınlarındaki kayalarda bulundu. Bu ilk hayvanlar Edikara faunası olarak da adlandırılır ve daha sonra diğer yerlerde de bulunmuştur. Bu formların hayatta kalan herhangi bir torunları olup olmadığı belli değildir. Bunlardan bazıları knidliler (Cnidaria takımı) gibi görünmekte (denizanası, deniz anemonlar ve benzeri), diğerleri annelidlere (halkalı solucanlar) benzemektedir. Hayvanların tüm filumları (ikinci en yüksek taksonomik kategori) Kambriyen döneminde ortaya çıktı. “Kambriyen Patlaması”, yüksek oksijen konsantrasyonlarının daha yüksek metabolizmalı büyük organizmaların evrimleşmesini sağlamasının bir sonucu olabilir. Ya da o dönemde sığ denizlerin yayılmasıyla bir dizi ekolojik nişlerin de ortaya çıkması sonucu olabilir. Her durumda Kambriyen yayılımı, çeşitli hayvanların ortaya çıkmasına yol açmıştır.

Bazı paleontologlar günümüzde olduğundan daha fazla hayvan filumlarının olduğunu düşünürler. Burgess tortul şisti, Kambriyen hayvan fosillerine bir örnektir. Kanada’daki bu fosiller bir dizi garip görünümlü canlılar içermekte olup bazıları ise günümüzde herhangi bir canlı hayvanda rastlanmayan benzersiz vücut planlarına sahipler.

Kambriyen patlamasının kapsamı genellikle abartılmıştır. Hızlı olsa da, Kambriyen patlaması jeolojik zaman içinde aniden olmamıştır. Ayrıca, Kambriyen öncesi döneme ait hayvansal yaşam için kanıtlar da vardır. Buna ek olarak, bu dönemde tüm hayvan filumlarları ortaya çıkmış olsa da, bunlar bugün gördüğümüz modern formlar değillerdir. Bizim ait olduğumuz filum (diğer memeliler, sürüngenler, kuşlar, amfibiler ve balıklarla paylaştığımız filum) Pikaia olarak adlandırılan, küçük ve yassı bir solucana benzer bir canlı tarafından temsil edilir. Bu dönemde bitkiler henzü mevcut değildir. Fotosentetik protistler ve algler besin zincirinin en altında bulunuyordu. Kambriyen ardından, deniz ailelerin sayısı 200’den biraz daha az bir sayıya gelmiştir.

Bu patlamayı, yaklaşık 500 milyon yıl önce Ordovisyen patlaması takip etti. Kambriyen patlamasından daha büyük olan bu ‘patlama’, Paleozoik faunasını (brachiopodlar olarak tanımlanan Crinoidea takımına ait deniz zambakları , kafadan bacaklılar ve mercanlar da dahil olmak üzere) pek çok aile kazandırdı. Kambriyen faunası (trilobitler, tanımlanmamış brachiopodlar, vb) bu ​​süre içinde yavaş yavaş azaldılar. Ordovisyen sonunda, Kambriyen faunası çoğunlukla Paleozoik faunasının önünü açmıştır ve bu dönemde deniz ailelerin sayısı da 400’ün üzerine çıkmıştır. Permiyen dönemi sonuna kadar da bu düzeyde kaldılar.

Bitkiler 400 milyon yıl önce eski yeşil alglerden gelişti. Her iki grup da fotosentetik pigment olarak klorofil a ve b kullanır. Buna ek olarak, bitkiler ve yeşil algler, kloroplastlarında nişasta depolayan tek gruplardır. Bitkiler ve mantarlar (simbiyoz ilişkide) yaklaşık 400 milyon yıl önce yeryüzünü işgal ettiler. İlk bitkiler yosun benzeri bitkilerde ve hayatta kalmak için nemli ortamlara ihtiyaç duyuyorlardı. Daha sonra mum tabakasına benzer katikül yapılar gibi evrimsel gelişmeler bazı bitkilerin, karaların daha iç ortamlarından yararlanabilmelerine izin verdi. Yine de yosunlar, gövdelerinde sıvı ve besin transportu için gerçek vasküler dokulara gereksinim duyuyorlardı. Bitkiler difüze ihtiyaç duyduğu için bu da onların boyutlarını sınırlandırıyordu. Damarlı bitkiler yosunlardan evrimleştir. Bilinen ilk vasküler (damarlı) kara bitkisi olan Cooksonia , dikenli, dallanmış ve yapraksız bir yapıya sahipti. Aynı zamanda ya da kısa bir süre sonra, karalarda eklembacaklılar bitkileri izledi. İlk kara hayvanları çok bacaklılar (myriapodlar) olup, millipede kırkayakları ile centipede kırkayakları bunlardan en ilki olmuştur.

Yaklaşık 380 milyon yıl önce, Devoniyen döneminde omurgalılar karaya çıktı. Ichthyostega, bir amfibi, bilinen ilk kara omurgalıları arasında yer alıyor. Grönland’da bulundu ve Rhipidistians denilen lob-yüzgeçli balıklardan türedi. Amfibiler ise sürüngenleri meydana getirdi. Sürüngenler karada su kaybını önlemek için deri pulları ve yavrularının karada da yumurtadan çıkabilmesi için sert kabuklu yumurtalar geliştirdiler. En eski sürüngenler arasında en iyi korunmuş olanı Hylonomus olup Nova Scotia kayalarında bulundu.

Permiyen yok oluşu tarihinin en büyük kitlesel yok oluşudur. Bu yok oluş yaklaşık 250 milyon yıl önce olmuştur. Bu yok oluşta tüm Kambriyen Faunasının soyu tükenmiştir. Paleozoik faunası ise başlangıçtaki yaklaşık 300 aileden, yaklaşık 50 aileye kadar bir düşüş yaşamıştır. Bu yok oluşun, bütün türlerin % 96’sının (bütün ailelerin ise % 50’sinin) sonlarını getirmiş olduğu tahmin edilmektedir. Bu olaydan sonra, Ordovisyen’den bu yana, yavaş yavaş genişleyen Modern günümüz faunası yerini devraldı.

Modern fauna balıkları, kabuklu midyeleri, gastropodları (salyangozları) ve yengeçleri içerir. Bunlar Permiyen yok oluşundan çok az etkilenmiştir. Modern fauna, daha sonra şu an 600’ün üzerindeki deniz ailesine büyümüştür. Paleozoik faunası kararlı bir şekilde yaklaşık 100 aileyi içermektedir. Permiyeni hemen takip eden ikinci bir yok oluş ise hayvan çeşitliliğini düşük tutmuştur.

Karbonifer sırasında (Permiyen’den hemen önceki dönem) ve Permiyen’de eğrelti otları ve onların akrabaları kara parçalarına hakimdi. Permiyen kitlesel yok oluşundan sonra, açık tohumlular (örneğin çam) çoğalarak daha bol görünmeye başladı. Açıktohumlular, ataları olan tohumsuz eğrelti otlarından daha çok yayılabilmelerine yardımcı olan tohumlar evrimleştirdi. Açıktohumlular aynı zamanda daha çok çaprazlanmaya (krosing overler) izin veren, spermle kaplı polenler de geliştirdi.

Dinozorlar Archosaur sürüngenlerden evrimleşti. Onların yaşayan en yakın akrabaları timsahlardır. Belki de dik duruşun evrimi onların başarılı olmasında rol oynayan bir anahtar olmuştur. Uzuvları yüzgeçlerin değişimiyle evrilmiş olduğu için amfibiler ve sürüngenler dışa doğru meyil yapan bir duruşa ve yalpalanan bir yürüyüş şekline sahiptir. Onların yürüyüş şekli balıkların yüzme hareketlerinden modifize olmuştur. Dışa doğru meyil gösteren bir duruşa sahip olan hayvanlar hareket ettikleri esnada nefes alamadıkları için sürekli hareket etmeyi sürdüremezler. Sağa ve sola yalpalanan dalgalı harekatları göğüs boşluğunu sıkıştırır. Bu şekilde ilerlemeye devam etmeden önce her birkaç adım durup nefes almaları gerekir. Dinozorlar, memelilerdeki dik duruşa benzer dik duruşlarını onlardan bağımsız olarak geliştirdi. Bu dik duruş şekli onlara sürekli bir hareketlilik sağladı. Buna ek olarak, dinozorlar sıcakkanlı olarak gelişti. Sıcakkanlılık dik duruşlu organizmaların hareketlerinin canlılığında bir artış sağlar. Dışa doğru meyil gösteren dik duruşlu organizmalara büyük olasılıkla sıcakkanlılığın yararı olmaz. Kuşlar, sauriscian dinozorlardan evrimleşti. Kladistiksel olarak kuşlar dinozordur. Ara fosil Archaeopteryx sürüngen ve kuş özelliklerini bir karışımına sahiptir.

Çiçekli bitkiler (Angiospermler) açıktohumlulardan evrimleşti. Angiospermlerin en yakın akrabaları Gnetae’lardır. Meyve ve çiçekler, bu iki önemli adaptasyon çiçekli bitkilerin açıktohumlu bitkilerin yerini alarak daha baskın olmasını sağlamıştır. Meyveler (aslında modifiye edilmiş bitki yumurtalıkları) hayvansal tohumların dağılıp yayılmasını ve gübrelerin bolca birikilmesini sağlar. Çiçekler, özellikle böceklerin tohumlarının yayılabilmesinde hayvanlara kolaylık sağladığı için evrilmiştir. Çiçek, yaprağın sadece değişik bir halidir. Şu an çiçekli bitkiler dünya florasına hakim etmektedir. Yaşayan tüm bitkilerin dörtte üçü Angiospermlerdir, yani çiçekli bitkilerdir.

Böcekler ilkel segmentli eklembacaklılardan gelişti. Böceklerin ağız parçaları bacaklardan modifiye edilmiştir. Böcekler annelidler ile yani halkalı solucanlarla yakından akrabadır. Böcekler ise dünya faunasına hakim etmektedir. Tanımlanan tüm türlerin yarısını böcekler oluşturur. Bu sayının üçte birini ise kın kanatlı böcekler.

Kretase sonunda, yaklaşık 65 milyon yıl önce, küçük bir kitlesel yok oluş hayata damgasını atmıştır. Bu yok oluş kuşları kurtarırken tüm dinozor soylarının ölümüne yol açtı. Bu noktaya kadar memeliler geceleri böceklerle beslenebildikleri nişlere hapsedilmişti. Dinozorlar ancak tablodan silindikten sonra memeliler çeşitlenebilmiştir. Dinozorlarla çağdaş olan Morgonucudon, ilk memelilerden birine örnektir. Memeliler therapsid sürüngenlerden evrildi. Finback sürüngenlerinden Diametrodon ise therapsidler için bir örnektir. Memelilerin en başarılı soylarından biri de tabii ki insanlardır. İnsanlar neotenik maymunlardır. Neoteny, canlıların üreme kapasitesine daha geç dönemde, ergenlikte ulaşana kadar genç ve çocuksu görünmelerini sağlayan bir süreçtir. Bunun için birincil kanıt genç maymunlar ile yetişkin insanlar arasındaki benzerliklerdir. Louis Bolk bu konuda, yetişkin insan ve juvenil (genç) maymunlar arasında paylaşılan ortak özellikleri, özellikle yüz morfoloji, göreceli büyük beyin ağırlıkları, kaş çıkıntısı yokluğu ve kafatası çıkıntılarını içeren ve 25 özellikten oluşan bir liste hazırladı.

4 milyar yıl boyunca yeryüzü akıcı bir değişikliğe maruz kalmıştır. Bu zaman boyunca farklı soylar ve türlerin bolluğu çılgınca değişim gösterdi. Yeni soylar gezegen yüzünde evrildiler ve yayıldılar, önceki türlerin soylarını yok olmaya ya da geçmişten kalan varlıklarını korunmalı bölgelerde veya uygun mikro habitatlarda sürdürmeye zorladılar. Canlı organizmalar çevrelerini değiştirirler. Bu, oksijen felaketinde olduğu gibi yıkıcı olabilir. Ancak, çevresel değişiklikler yeni evrimsel gelişmeleri tetiklerler ve ivme kazandırırlar. Genel olarak, biyoçeşitlilik yaşamın başlangıcından beri artmıştır. Ancak, bu artış, kitlesel yok oluşlar tarafından birçok kez sekteye uğratılmıştır. İnsanın yeryüzünde görünmesinden hemen önce doğadaki türler çeşitliliği zirve yapmış ve tüm zamanların rekorunu kırmış görünüyor. İnsan nüfusu arttıkça, biyolojik çeşitlilik de giderek artan bir hızla azalmaya başlamıştır. Bu ikisi arasında muhtemelen nedensel bir korelasyon bulunmaktadır..

Alıntı: http://www.evrimteorisi.org/index.php?option=com_content&view=article&id=341:yaamn-ksa-tarihi&catid=14:evrimteorisi&Itemid=108