Ana sayfa 124. Sayı Evrim sürecinde yaşanan kitlesel yok oluşlar

Evrim sürecinde yaşanan kitlesel yok oluşlar

250
PAYLAŞ

Elçin Ekşi

Kitlesel yok oluş çok kısa süre içerisinde çok fazla taksonun yok olmasıdır. Kısa sürede yeryüzünden bu kadar çok taksonun silinmesi ise, pek çok ekolojik nişin boşalmasına ve kalan türlerin bu nişlere de yerleşebilecek şekilde farklılaşmasıyla yeni bir biyota oluşmasına olanak sağlar. Canlılığın evrimi sürecinde büyük ya da küçük ölçekli pek çok toplu yok oluş olayı meydana gelmiştir. Beş tanesinin etkisi ve boyutu diğerlerine göre daha büyüktür.

Türler ortaya çıkar ve yok olurlar. Canlılığın var oluşunda beri bu işleyiş süregelmiştir ve bu yok oluşlar belki de evrimsel sürecin önemli kaynaklarından birini oluşturmuştur, her ne kadar canlıların yok olmasına neden olsalar da.  Arka planda sürekli işleyen yok oluş ve dönemsel olarak yaşanan kitlesel yok oluşlar diğer etkenlerle birlikte daha sonraki canlılık formlarının şekillenmesini sağlarlar. Kitlesel yok oluşlarsa belki en önemli etkidir günümüzdeki biyolojik çeşitliliğin var oluşunda. Bir türün yok olması, artık üreyebilecek hiçbir bireyinin yeryüzünde kalmamış olması anlamına gelir. Kitlesel yok oluş ise çok kısa süre içerisinde çok fazla taksonun yok olmasıdır. Kısa sürede yeryüzünden bu kadar çok taksonun silinmesi ise, pek çok ekolojik nişin boşalmasına ve kalan türlerin bu nişlere de yerleşebilecek şekilde farklılaşmasıyla yeni bir biyota oluşmasına olanak sağlar.

Kitlesel yok oluşların nedenleri

Ordovisiyan sonunda, 443,5 milyon yıl önce bilinen ve tarihin ikinci en büyük toplu yok oluşu gerçekleşti.

Günümüze kadar var olan tüm canlı türlerinin yaklaşık yüzde 99,9’un yok olduğu tahmin ediliyor. Bu türlerin bir kısmı kitlesel olarak yok olmuştur. Kısa süre içerisinde meydana gelen bu yok oluşların pek çok nedeni bulunur. Ancak nedenler genel olarak incelendiğinde, büyük etkilere sahip olan, dünyadaki madde ve enerji döngülerinin değişmesiyle ortaya çıktıkları fark edilebilir. Ani abiyotik değişimlerin ve bu değişimlerin etkilerinin biyotayı hızlı bir şekilde biçimlendirdiğini söylemek mümkündür. Ani değişimlerde ilk akla gelenler arasında, dinozorların da yok olmasına neden olan asteroit çarpması vardır. Aslında dünyaya pek çok asteroit çarpmış olmasına rağmen hepsi bir toplu yok oluş olayını tetiklemez. Bir diğer etken ise bazalt patlaması selidir. Volkanik aktiviteler olan bazalt patlaması seli, sülfür oksit, karbondioksit gibi gazların, aerosollerin, tozun yayılmasına neden olabilir. Yeryüzüne düşen ışığın azalması ve fotosentez olaylarının etkilenmesi, asit yağmurları ve iklim değişikliği gibi etkiler ile canlılık üzerine etki eder. Global soğuma gibi diğer etkilerin sonucu olarak gözlemlenen deniz seviyesindeki değişimler ve özellikle düşüşler ise bir diğer kitlesel yok oluş etkenidir. Özellikle kıta sahanlıklarında var olan denizel yaşam formları üzerine etkileri büyüktür. Kitlesel yok oluşlara bakıldığı zaman, çoğu yok oluşta deniz seviyesinin düştüğü fark edilir. İklimsel değişimlerle yakından ilgili olan bir diğer neden ise okyanuslarda yaşanan anoksiye durumudur. Okyanuslardaki oksijenin tükenmesi durumunda ortaya çıkan anoksiya, denizel yaşam formlarını da etkilemekte, aralarındaki ilişkilerin tamamen değişmesine neden olmaktadır. Kıtaların hareketi, bu kaymanın diğer sistemlere olan etkisi, kozmik olaylar ve bu olayların neden olduğu ışımaların ozon tabakasına etkisi, canlılar arasında salgın hastalıkların görülmesi gibi diğer pek çok olayın da kitlesel yok oluşlara neden olabileceği düşünülmektedir.

375 milyon yıl önce canlı türlerinin %75 kadarının yok olduğu Geç Devoniyen kitlesel yok oluşu.

Kitlesel yok oluşların nedenlerini incelerken bazı noktaları göz önünde bulundurmak gerekir. Meydana gelen olay sadece belirli bir grup canlının yok oluşuna değil, pek çok taksonun yok olmasına neden olmalıdır ve bu yok oluşun nedenlerinin mekanizmalarının açıklanabilir olması gerekir. Bunun yanı sıra, yeni ortaya konan toplu yok oluş modeline göre tek bir katastropik olay tek başına bir yok oluş için yeterli olmadığı gibi, çeşitli olaylarla gelişen ekosistem üzerindeki baskı da tek başına yeterli değildir. Toplu yok oluşlar çoklu nedenlere dayandırılır.

En büyük yok oluşlar

Canlılığın evrimi sürecinde büyük ya da küçük ölçekli pek çok toplu yok oluş olayı meydana gelmiştir. Beş tanesinin etkisi ve boyutu diğerlerine göre daha büyüktür.

Bunlardan günümüze en uzak olanı Ordovisiyan-Silüryan yok oluşudur. Ordovisiyan sonunda, 443,5 milyon yıl önce bilinen ve tarihin ikinci en büyük toplu yok oluşu gerçekleşmiştir. Tüm türlerin yaklaşık %60-70’inin yok olduğu Ordovisiyan-Silüryan toplu yok oluşunun nedeni olarak atmosferik CO2 seviyesinin düşmesi gösterilir ve özellikle denizel yaşam formları ciddi olarak etkilenmişlerdir. CO2’nin düşüş nedeni olarak, volkanik aktivite ya da gama ışını patlaması nedeniyle ozon tabakasının zarar görmesi gibi tezler bulunmaktadır.

Ordovisiyan-Siluryan yok oluşundan günümüze doğru yaklaştığımızda, 375 milyon yıl önce canlı türlerinin %75 kadarının yok olduğu Geç Devoniyen kitlesel yok oluşunun gerçekleştiğini görürüz. Aslında tek başına keskin bir olay olmayan bu yok oluşta çok etkenli pek çok yok olma olayı peş peşe devam etmiştir ve tam süresi belirlenememiştir. Bu süreçteki yok oluş olayları genel olarak denizel yaşam formlarını etkilemiştir. Küresel soğuma ve okyanuslardaki volkanik aktivitelerin neden olduğu okyanus anoksisi (okyanuslardaki oksijenin tükenmesi) ve deniz seviyesi değişimlerinden kaynaklandığına dair teoriler bulunmaktadır. Bazı istatistiksel çalışmalar, yok oluş hızının artmasından çok, türleşme hızındaki düşüşe dikkat çeker. Bu düşüş, o dönemde kozmopolit türlerin ortaya çıkması ile de ilgili olabilir. Bunların yanı sıra o dönem bitkilerin evrimi bakımından da önemlidir. Bu dönemde bitkilerde oluşan değişikler, artan bitki biyokütlesi ve fotosentez nedeniyle atmosferik CO2 seviyesi azalmış ve bu durum da küresel soğumaya katkı yapmış olabilir.

201,3 milyon yıl önce ise dünyadaki türlerin yaklaşık olarak %70-75’inin yok olmasına neden olan Trias-Jura kitlesel yok oluşuyla boşalan ekolojik nişler sonraki dönemde dinozorların daha baskın hale gelmesine yardımcı olmuştur. Devoniyen yok oluşunun aksine bu olay hemen hemen 10.000 yıldan kısa sürmüştür. Bu yok oluşun nedenlerine dair çeşitli teoriler bulunur. Ancak nedeni henüz net bir biçimde açıklanamamıştır. Bu yok oluşun nedenlerine dair yaklaşımlardan birisi iklimin aşamalı olarak değişimi ve okyanusların asidifikasyonudur. Ancak bu yaklaşım yok oluşun hızını açıklayamamaktadır. Bu ani yok oluşun nedeni olarak asteroit çarpması da düşünülmüştür, ancak istenen etkiyi yaratabilecek ve bu döneme tarihlenen bir krater henüz tanımlanmamıştır. Yoğun volkanik aktivite ve bazalt patlaması seli de bu yok oluşun nedenleri arasında olabilir.

Dinozorlar nasıl yok oldu?

Günümüze en yakın büyük toplu yok oluş ise 66 milyon yıl önce gerçekleşen Kratese-Paleosen yok oluşudur. Bu yok oluş uçamayan dinozorların da ortadan kalkmasına neden olduğu için ilgi çekicidir. Sadece dinozorların değil hayvan ve bitki türlerinin dörtte üçünün yok olmasına neden olmuştur. Çok kısa sürede gerçekleşen bu toplu yok oluş 2010 yılına kadar özellikle “Dinozorlar nasıl yok oldu?” sorusuyla merak uyandırmış, pek çok tartışmanın konusu olmuştur. Ansızın yayılan etkili bir salgın hastalık, yoğun volkanik aktiviteler ve asteroit çarpması bu tartışmalarda en çok gündeme gelen nedenlerdir. Bunların en dikkat çekeni asteroit çarpmasıdır. 1980’de Alvarez ve ekibi bu yok oluş dönemine gelen sedimentlerde yoğun iridyum elementi bulmuşlardır. Dünyadaki yoğunluğunun çok üstünde olması onları bu elementin dünya dışı kaynaklı olduğu sonucuna götürmüştür ve o dönemde düşen bir asteroitin bu yok oluşa neden olduğunu öne sürmüşlerdir. Ancak bu yaklaşım bilim çevrelerinde fazla radikal bir görüş olarak karşılanmıştır.

Triyas-Jura kitlesel yok oluşu (200 milyon yıl önce).

Daha sonraki çalışmalarda Meksika Körfezi’nin Yucàtan kıyısında Chicxulub krateri keşfedilmiştir. 1990’da tanımlanan bu krater, daha önceden Alvarez ve ekibinin hesaplamaları sonucu tahmin ettikleri krater çapına yakın bir büyüklüktedir. Yaklaşık olarak 180 km çapındaki kraterin oluşmasına neden olan asteroitin ise 10-15 km çapında olduğu 2010 yılında oluşturulan uluslararası panelde açıklanmıştır. 41 biliminsanından oluşan bu ekip konu hakkında literatürü tekrar ele almış ve bu yok oluşa asteroitin neden olduğunu kabul etmişlerdir. Asteroit çarptıktan sonra saatler içinde oluşan sıcak şoku ile küresel yangınların başladığı ve bu ateş topu evresinde türlerin yok olduğu öne sürülmüştür.

Çoğu araştırmacı bu görüşü kabul ederken bazıları asteroitle birlikte diğer etkenlerin de yok oluşa katkıda bulunduğunu söylemişlerdir. Bunlar ise Deccan traps olarak adlandırılan bazalt patlaması selleri, diğer asteroitler, deniz seviyesinin düşmesi olup volkanik faaliyetler nedeniyle yaşanan küresel soğuma, güneş ışığı yetersizliği yüzünden fotosentezin inhibe olup birincil üretici taksonların azalmasıyla besin zincirlerinin çökmesidir.

Günümüze en yakın büyük toplu yok oluş ise 66 milyon yıl önce gerçekleşen ve dinozorların da yok olmasına neden olan Kratese-Paleosen yok oluşudur.

Dinozorların da yok olmasına neden olan Kratese Paleosen yok oluşuna dair yapılan son çalışmalar asteroit etkisinin hangi mekanizmalarla toplu yok oluşa neden olduğunu ortaya koymuştur. Öne sürdükleri hipotez, yaklaşık 10 km çapındaki bu asteroitin yeryüzüne çarpmasıyla oluşan ilk şok dalgasının ardından depremlerin, tsunamilerin gerçekleştiği, daha sonraki ateş topu evresinde küresel yangınların çıktığı; bunların sonucunda atmosfer ve iklimdeki değişimin biyotayı etkilediği yönündedir. Çıkan yangınlarda atmosfere yüksek miktarda toz, aerosol ve sülfür bileşikleri salınmıştır. Atmosferdeki bu değişimler güneş ışığı miktarını azaltmış ve çarpışmadan sonraki birkaç on yıl boyunca kış etkisi yaşanmıştır. Bu küresel soğuma döneminde fotosentetik canlılar yeterince güneş ışığı alamamış, üretici seviyedeki düşüşle birlikte besin ağları çökmüştür. Ancak araştırmacılar öne sürdükleri bu tezi destekleyici kanıtların eksik olduğunu fark etmiş, birkaç on yıl sürmüş olması beklenen kış etkisinin sedimentlerdeki izlerini bulmak için çalışmışlardır. Gelişen yöntemlerle birlikte sedimentleri yüksek çözünürlüklü olarak yeniden incelemişlerdir. Bu inceleme sonucunda kış etkisinin yaşandığı ortaya konulmuştur. Kısacası bu yok oluş Dünya’nın alev topuna dönmesinden değil, ardından gelişen soğuma ve kış etkisi ile ortaya çıkmıştır.

Tek bir gen transferiyle en büyük kitlesel yok oluş

Bir olay düşünün ki dünyanın karbon döngüsünü değiştirsin ve yaşanmış en büyük toplu yok oluşa neden olsun. Örneğin bir canlı bir başka canlıdan yatay gen transferi ile kazandığı metabolik bir yol ile üreme kapasitesini artırsın ve tüm karbon döngüsünü değiştirsin. Sadece bilimkurgu öykülerinde mi bu kadar beklenmeyen olaylar olur?

Günümüzden 252,28 milyon yıl önce 20.000 yıl içinde bilinen en büyük kitlesel yok oluş yaşandı. Yeryüzündeki canlılığın neredeyse %90’ın yok olmasına neden olan Permiyen sonu kitlesel yok oluşunun nedenleri hakkında pek çok farklı fikir öne sürülmüştür. Genel mekanizmanın, aşamalı çevresel değişimi takip eden ani afet olabileceği tartışılmıştır. Sibirya teraslarındaki bazaltlar, yoğun volkanik aktiviteler, asteroit çarpması, deniz tabanından metan salınımı ve bu süreçleri takip eden sera gazı etkisi bu yok oluşa neden olabilecek ihtimallerdir. Ancak en büyük canlı kaybının nedeni olan bu yok oluşa ilişkin tartışmalarda yeterli kanıtlar sunulamamıştır.

Yeryüzündeki canlılığın neredeyse %90’ın yok olmasına neden olan Permiyen sonu kitlesel yok oluşu. Asıl nedeni tek bir gen transferi!

Son yapılan bir çalışma çok daha farklı bir noktaya dikkat çekiyor. Methanosarcina cinsi metan üreten arkelerin ani bir şekilde çoğalıp, karbon döngüsüne etki ederek bu yok oluşa neden oldukları belirtiliyor. Aslında metanojen arkeler çok uzun süredir yeryüzünde bulunmaktaydılar. Niçin Permiyen sonunda böyle bir yok oluşa neden olabilecek kadar çoğaldılar?

Bu sorunun yanıtlarını arkelerin metabolizmasında arayan araştırmacılar, çevre koşullarının da uygun olmasıyla bu patlamaya neden olan faktörün, metanojen arkelerden bir kısmının yeni bir metabolik yolla daha az enerji harcayarak metan üretmesi olduğunu buldular. Ve bu yeni yolun ise sadece bir genin yatay transferi ile oluştuğunu gösterdiler.

Metanojen arkelerde, yani metan üreten bu tek hücreli canlılarda, iki farklı grupta farklı metan üreten metabolik yollar vardır. Asetatın metana dönüşümü asetil koenzim A ile başlar, karbonmonoksit dehidrogenaz ve metil-koenzim M redüktazın metil grubunu indirgemesi ile biter. Metanojenlerde asetil koenzim A’nın aktivitesi, Methanosaetaceae familyasında asetil CoA sentaz ile tek basamaklı ve 2 ATP (2 birim enerji molekülü) ile, Methanosarcina cinsinin bazı türlerinde ise asetat kinaz-fosfoasetil transferaz ile iki basamaklı ancak sadece 1 ATP (1 birim enerji molekülü) ile gerçekleşir. Metanosarcina cinsindeki ikinci metabolik yola sahip olan türlerin evrimi incelendiğinde, bu ikinci metabolik yolun en az 450-500 milyon yıl önce Clostridia sınıfındaki selülolitik bakterilerden yatay gen transferi ile aktarılan bir gen sayesinde kazanıldığı anlaşılmıştır. Ancak bu durum Methanosarcina’nın, Permiyen sonu toplu yok oluşuna neden olduğunu göstermek için yetersizdir. 50 örnek genomla arke filogenisini, yani soy ağacını yeniden kuran araştırmacılar, moleküler saat ile verimli yolağa sahip Methanosarcina türlerinin ortak atasını hesapladılar. Ve bu genin 240+-41 milyon yıl önce aktarıldığını ortaya koydular. Bu tarih ise Permiyen sonu yok oluşunun hemen öncesine denk gelmektedir.

Ancak bu durum tek başına metanojenik arkeleri yok oluştan sorumlu tutmaya yeterli değil. Çünkü metabolik yolun işleyebilmesi için kofaktör olarak metabolizmada yer alan nikel elementinin de arke patlamasına yetecek yoğunlukta çevrede bulunması gerekiyor. Araştırmacılar bu dönemdeki sedimentleri incelediklerinde, sınırlayıcı faktör olamayacak yoğunlukta nikel varlığını tespit ediyorlar. Bu sedimentlerdeki nikel yoğunluğunun yüksek olmasının da Sibirya’daki volkanik aktivite olabileceğini söylüyorlar. Ancak diğer bir soru şu: enzimlerin substrat olarak kullandığı asetat bu kadar yoğun bir üreme sonucunda bitmiyor mu? Ya da ekosistemlerin taşıma kapasitesi bu metanojen arkelerin çoğalmalarını kısıtlamıyor mu? Asetat konsantrasyonun kısıtlayıcı olmadığı sedimentlerden biliniyor. Ayrıca araştırmacıların taşıma kapasitesine ilişkin hesaplamalarında, metanojenlerin çoğalmasıyla taşıma kapasitesinin artışının paralel olduğu görülüyor. Kısaca bütün koşullar bu metanojenik arkelerden yana.

Okyanuslarda hızla çoğalan arkeler, atmosfere çok yüksek miktarlarda metan salınımına neden oluyorlar. Atmosferdeki bu değişiklikle iklimin de keskin bir şekilde değişmesi, sera gazı etkisinin yoğunlaşması ve okyanusların asidifiye olmasıyla, canlılık hızla yok olmaya başlıyor. Tek bir gen transferi, uygun çevresel ortamın varlığı ile canlılığın en büyük yok oluşuna sebep olabiliyor.

Yeryüzü biyotik ve abiyotik faktörleriyle, yani canlılar ve cansızlarla birlikte büyük bir sistemdir. Ve bu sistemin mekanizmalarındaki ufak değişimler, diğer mekanizmalarda beklenmedik değişimlerin ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Günümüzde insan dediğimiz canlı grubu, gezegenin dinamiklerini yoğun bir şekilde değiştirmekte. Ancak, sistemin bu değişimlere tepkisini öngörebilmek mümkün olmayabilir!