Derek Turner – Paleontoloji ve Evrim

Paleontologlar yeryüzündeki yaşamın tarihini anlayabilmek için fosilleri kullanır. “Paleontoloji”nin kelime anlamı eski varlıkların incelenmesi olup dünyadaki yaşamın bugünkü haliyle incelenmesi anlamına gelen “neontoloji” ile zaman zaman çelişir. Paleontologlarca yapılan bu iki araştırma türü arasına kaba bir ayrım çizgisi çekebiliriz. Organizma paleontolojisi adını vereceğim ilk çalışma alanı, belirli tipteki kimi tarihöncesi varlıkların davranışlarına, biyolojisine ve ekolojik rollerine dair soruları yanıtlamaya çalışır. Öte yanda evrimsel paleontoloji, tarihöncesi hayatın belli türleriyle ilgili sorulara odaklanmaktan çok, büyük ölçekli evrimsel şablonların ve süreçlerin doğasına yönelir. Bu kitapta ağırlıklı olarak evrimsel paleontoloji üzerinde durulacaktır. Organizma paleontolojisi ile evrimsel paleontoloji arasındaki ayrımı daha açık hale getirmek için bu iki paleontolojik araştırma türünden örnekler ele almak yerinde olacaktır. Buradan yola çıkarak, kitabın kalan kısmı boyunca değinilecek bazı sorular geliştireceğim. İlk olarak organizma paleontolojisinden bir örnek verelim: “Mozazor” ifadesi “Maas’ sürüngeni” anlamına gelmekte olup, ilk mozazor kalıntıları 1 700’lerin sonunda, Hollanda’daki Maas nehri yakınlarında yer alan bir taşocağında bulunmuştu. Kretase döneminde, yani dinomrların altın çağında palazlanmış da olsalar mozazorlar, dinozor değildi. Bunun yerine mozazorlar, göz korkutucu Maas, bahsi geçen coğrafi bölgenin Almanca ve Felemenkçe karşılığıdır. Türkçeye de bu dillerdeki karşılığı geçmiştir. Öte yandan “mozawr” kelimesindeki “moz” Fransızcadaki karşılığı Meuse’a atıfta bulullllr -çev. notu. 16 • Paleontoloji ve Evrim Şekil 1.

1 Ty/osaurus dyspefor. Bu mozazor restorasyonu Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’nden Henry Fairfield Osborn’a ait eski bir makalede (1899) yer almıştır. deniz sürüngenleriydi, yani tarihöncesine ait deniz canavarı örnekleriydi (bkz. Şekil 1 . 1). Çok büyük olanlar 13 ila 15 metreye kadar uzayabiliyorduysa da çoğu bundan daha kısaydı. Mozazorlar, kanatlı olmayan dinozorlarla aynı zamanda, yaklaşık 65 milyon yıl önce yok oldu. Kalıntıları dünyanın dört bir yanındaki Mezozoik kayalarda bulundu (Be11 1 997) . Mozazorlar zamanlarının büyük bölümünü okyanus derinliklerinde mi geçiriyordu? Yoksa yüzeye yakın yerlerde mi yaşıyorlardı? Ne kadar hızlı ve ne kadar uzağa yüzebiliyorlardı? Bu hayvanları hareket halinde gözlemlemek üzere zamanda geriye gidemeyeceğimize göre, bilimcilerin onları yeniden hayata döndürmek üzere usta işi yöntemlere başvurması gerekiyor. Mozazorların ne kadar hızlı yüzebildiği sorusunu ele alalım. Açık okyanusta, uzun mesafeler boyunca kesintisiz ve hızlı bir yüzüş sergileyebiliyorlar mıydı? Massare ( 1988) mozazorların muhtemelen pek de etkili yüzemediğini göstermiştir. Massare, farklı türdeki Mezozoik deniz sürüngenlerinin incelik oranlarını hesaplayarak işe başladı. İncelik oranı (i) vücut uzunluğunun (u) ortalama vücut çapına (ç) oranı şeklinde ifade edilir. i = u / ç Her deniz hayvanının bir incelik oranı vardır ve canlı yaratıklarınki kolaylıkla hesaplanabilir. Örneğin şişe burunlu yunusların incelik oranı 4,4’tür.

Kılıçbalığınınki 4,2. Soyu tükenmiş yaratıkların incelik oranını iskelet ölçümlerinden yola çıkarak hesaplamak mümkündür. Giriş: Paleontoloji ve Evrim Kuramı • 1 7 İncelik oranı bir hayvanın yüzerken başa çıkması gereken direncin miktarıyla ilgilidir. Değişik türde dirençler vardır, fakat üzerinde düşünülmesi gereken başlıca direnç, suyun hayvanın bedeni üzerindeki akışından doğan sürtünmedir. Vücut hacmini sabit tutarak incelik oranını artırabilirseniz, bu, yüzey alanını da artıracak ve daha fazla yüzey alanı daha fazla direnç anlamına gelecektir. Canlı organizmalar üzerinde çalışan araştırmacılar, incelik oranının 4,5 civarında tutulması halinde sürtünme direncinin en alt seviyeye çekildiğini göstermiştir. İncelik oranı için ideal aralık 3 ila 7’dir. İncelik oranı 3’ten aşağı veya 7’den yukarı olan hayvanın yüzüşü daha az verimlidir, çünkü direnç kayda değer artış gösterir. Aynı hızla ve aynı süre boyunca yüzen iki hayvandan daha fazla sürtünme direnciyle karşılaşan, bu durumla başa çıkabilmek için aynı oranda daha fazla enerji sarf etmek durumunda kalacaktır. Yunuslar ve kılıçbalıklarının incelik oranlarının ideal aralık içinde yer alıyor olması, her ikisi de hızlı ve kesintisiz yüzen türler olduğuna göre, rastlantı sayılmaz. Timsah ve yılanbalığı gibi diğer birçok günümüz yüzücüsünün incelik oranıysa ideal aralığın dışındadır. Peki mozazorlarda durum ne? Onların da incelik oranlan ideal aralığın bayağı dışındadır ( 10 veya 11 civarlarında bir yerde) . Massare’nin buradan çıkardığı sonuç şu: Mozazor berbat bir uzun mesafe sürat yüzücüsüydü. Biyomekaniğe dair bu bulgu ne yedikleri ve nasıl yaşadıklarıyla ilgili çıkarımları beraberinde getirmiş olsa gerek. Massare bu canlıların, muhtemelen pusu kuran avcılar olduğunu, vücut tiplerinin hamleli yüzüşün yanı sıra hızlı ve hamleli saldırıya göre uyum sağladığını öne sürmüştür.

Şimdi Massare’nin mozazorlarla ilgili çalışmasını evrimsel paleontolojiden bir örnekle karşılaştıralım. Evrimsel paleontologların üzerinde çalıştığı soruların çoğu yok oluşla ilgilidir. Öyle görünüyor ki bu soy tükenmesi ve yok oluş olayları bütünüyle rastlantısal değil: Bazı türlerin soyunun tükenme ihtimali ötekilerden yüksek. O halde belli bir türün tükenme olasılığını ne gibi şeyler etkiler? 18 • Paleontoloji ve Evrim Sırası gelmişken, bu soru paleontologlar kadar koruma biyologlarını da ilgilendiriyor, fakat fosil kayıtları sayesinde paleontologlar, cevabı araştırma yolunda eşsiz bir araç edinmiş oluyor . Burada rol oynayabilecek şeylerden biri farklı türlerin nispi çokluğudur . Mantıken, rakamlar yok oluş riski açısından fark yaratabilir gibi görünüyor: Nadir türler daha büyük yok oluş riski altında olmalıyken, daha kalabalık türler yok oluş karşısında daha güçlüymüş gibi görünüyor . Esasında ilk bakışta çokluk ve türün risk düzeyi arasındaki ilişki doğrusal olmalıymış gibi: Tür kalabalıklaştıkça yok oluş riski düşer. Sonuçta yok oluş, popülasyon boyunun sıfıra düşmesi halinde olan bir şeydir . Öyleyse belli bir tür için, sıfırdan ne kadar uzaksa, yok olma riski o kadar düşüktür denilebilir . Türün kalabalıklığı ve yok olma riski arasındaki ilişkinin doğrusal olduğunu söyleyen bu görüş, yakın tarihli bir çalışmada Simpson ve Harnik (2009) tarafından sınandı. Hatırlatalım, bu öyle sahaya gidip belirli tipte bir fosil avlayarak sınayabileceğiniz türde iddialardan değil. Bunun yerine Simpson ve Harnik, 1 970’lerin sonu ve 1 980’lerin başında, Chicago Üniversitesi’nden Jack Sepkoski adlı paleontoloğun önayak olduğu yaklaşımdan faydalandı (Ruse 1999) . Sepkoski, bilgisayar ortamındaki geniş veritabanlarını paleontolojik araştırmalarda kullanan ilk araştırmacıydı. Elinizde, her biri sizden önceki biliminsanları tarafından toplanmış ve güç bela tanımlanmış binlerce fosil örneği hakkında ayrıntılı bilgiler sunan bir veritabanı varsa, bunu, fosil kayıtlarında ilginç şablonlar var mı diye bakmak için kullanabilirsiniz. Michael Ruse tarafından bu yönteme, pek yerinde bir tanımla “fosil öğütmek” denmiştir.

Simpson ve Harnik de, dünyanın dört yanındaki fosil koleksiyonları hakkındaki bilgileri depolayarak sürekli genişleyen, halka açık Paleo biyoloji Veritabanı’ndan (Paleobiology Database, PBDB) faydalandılar . İki araştırmacının odağında son 250 milyon yıla ait deniz çiftkabukluları yer alır . Paleontoloji denince herkesin aklına hemen dinozorlar da gelse, evrim paleon- Giriş: Paleontoloji ve Evrim Kuramı • 1 9 o ‘°-o B o N_ l o El o .s::: fho ci ::ı o ıo � o >- o ci N o_ o .,… o ci 0,001 0,01 0,1 Ortalama oransal çokluk Şekil 1.2 Simpson ve Harnik’in (2009) U-biçimli eğrisi. Bir cinsin oransal çokluğu, onun fosil koleksiyonunu oluşturan toplam örnek sayısındaki çokluk oranıdır. Bir cinsin ortalama oransal çokluk değerine, birçok koleksiyondaki ortalamasının alınmasıyla ulaşılır. Yok oluş hızının hesaplanmasıyla ilgili tartışmanın ayrıntıları için bkz. Simpson ve Harnik (2009, s. 633). Ortalama oransal çokluk arttıkça, yok oluş hızı düşer ve sonra yeniden artar. tologları daha ziyade deniz omurgasızlarıyla meşguldür , çünkü bunlar arkalarında çok ama çok fazla fosil bırakır . Simpson ve Harnik’in çalışmalarının kapsamı hakkında fikir vermek gerekirse, bu ikisi, bütün dünyadan toplanmış 1 631 farklı fosil koleksiyonunun içine daldı; koleksiyonların içerdiği toplam fosil sayısı 7. 1 69 .

465’tL Simpson ve Harnik’in bulduğu şey resmen mantığa aykırıydı: Türlerin kalabalıklığı ve yok olma riskleri arasındaki ilişki doğrusal değildi, tam tersine Şekil 1 .2’de gösterildiği gibi U-biçimli bir eğriydi. Yok olma riski seyreklikle birlikte artıyordu. Fakat aynı zamanda fazla kalabalık görünen türlerde de yok olma riskinin yüksekliği gözlemlenmişti. Simpson ve Harnik, vardıkları sonucun istatistiksel bir yanılsamadan ibaret olmadığına emin olmak için zamanlarının çoğunu olası hataları ve sapmaları analiz etmeye ayırdılar . Sonuçta en önemli soru, 20 • Paleontoloji ve Evrim elbette şuydu: Aşırı çokluk neden yok olma riskinde artışla beraber seyrediyor? Deniz çiftkabuklulanna ait fosil kayıtlanndaki bu “normal olmayan, fakat ısrarla kendini gösteren” şablonun nedeni neydi? Ama onlar bu “neden” sorusunu gelecekteki araştırmalara havale ederek spekülasyonda bulunmayı reddettiler . Her iki vakada da biliminsanları incelikli niceliksel yöntemler kullandı. Mozazorlann yüzme davranışları hakkındaki soruları yanıtlamaya yardımcı olması için Massare biyomekanik modellemeden faydalanmış; çokluk ve yok olma riski arasındaki ilişkinin doğrusal olduğunu söyleyen hipotezi teyit etmek isteyen Simpson ve Harnik ise karmaşık istatistiksel testlere başvurmuştu. Bununla birlikte Massare, mozazorlarla ilgili sorulara yanıt ararken, Simpson ve Harnik’in araştırdığı sorular evrimle ilgiliydi. Bu farklı vurgular biliminsanlarının neden bu kadar farklı veritabanlarıyla çalıştığını açıklamaya yardımcı olur . İncelik oranı ölçümlerine ulaşmak için Massare’nin tek ihtiyaç duyduğu sadece birkaç mozazor iskeletiydi; oysa daha büyük evrimsel şablonların ayrımına varmak isteyen Simpson ve Harnik’in ise milyonlarca fosile bakması gerekiyordu. PALEOBİYOLOJİ DEVRİMİ 1 9701erin başında, uzmanlıklarının evrim kuramının kıyısına ötelenmiş olmasından şikayetçi bir grup paleontolog, bu gidişata dur demeye karar verdi. Grubun en tanınan üyesi Stephen Jay Gould’du, fakat bu ekipte önde gelen başka biliminsanlan da yer alıyordu: J. John Sepkoski Jr ., David Raup, Thomas J.

M. Schopf, Steven Stanley, Elisabeth Vrba, Niles Eldredge ve diğerleri. Bu ihtiraslı isimler , bilim tarihçisi David Sepkoski tarafından “paleobiyoloji devrimi” adı verilen şeyi gerçekleştirdi (Sepkoski 2009a) . 1 9701ere kadar paleontoloji alanında ilgi çekici şeyler olmuyor değildi. Az evvel sayılan isimlerin çoğuna ilham verip paleontologların araştırmaya devam ettiği kav- Giriş: Paleontoloji ve Evrim Kuramı • 21 ramlan şekillendiren ve temel sorulan aydınlatmaya yardımcı olan unsur , bir önceki neslin paleontologlanndan George Gaylord Simpson’ın klasikleşmiş çalışması Tempo and Mode in Evolution’dı ([Evrimde Tempo ve Kip], 1 944) . Simpson, Darwin’in evrim kuramıyla klasik genetiği birleştiren “modern sentez”e paleontolojinin nasıl eklemlenebileceği, yani evrimdeki en son ve ileri yaklaşımlara nasıl uydurulabileceği üzerine kafa yoruyordu.

.