Dünya Tarihinin Yeniden Yazılması: Yeni Araştırma, Erken Yaşamın Düşünülenden Daha Karmaşık Olduğunu Ortaya Çıkarıyor…
Araştırmacılar, Dünya’nın 800 milyon yıl önceki biyolojik çeşitliliğinin daha önce düşünülenden daha zengin olduğunu keşfettiler ve Kambriyen patlamasından çok önce çeşitlenen organizmaların eski soylarını belirlediler. Bulguları, Neoproterozoyik çağ hakkındaki uzun süredir kabul gören görüşlere meydan okuyor ve erken yaşam formlarının uyum sağlama yeteneğini vurguluyor.
Yeni bir araştırma, Neoproterozoyik dönemde amiplerin farklı soylarının yanı sıra bitkilerin, alglerin ve hayvanların atalarının çoktan ortaya çıktığını ve gezegeni kaplayan iki küresel buzul çağını atlatmayı başardığını öne sürüyor.
Yaklaşık 800 milyon yıl önce (mya), süper kıta Pangea’nın oluşumundan çok önce, Dünya’nın biyolojik çeşitliliği daha önce düşünülenden daha çeşitliydi. Brezilyalı araştırmacılar, antik amiplerden ve alg, mantar, bitki ve hayvanların atalarından gelen evrimsel yaşam ağacının yeniden yapılandırılması yoluyla, bu çağda birden fazla farklı tür soyunun bir arada yaşadığı bir senaryo önerdiler. Bulguları , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) dergisinde yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıklanmıştır .
Literatüre göre, 1,5 milyar yıl önce ilk kez ortaya çıkan birkaç ökaryot soyu, gezegenin jeokimyasındaki değişiklikler nedeniyle atmosferdeki ve okyanuslardaki oksijen seviyelerinin önemli ölçüde arttığı Neoproterozoyik oksijenlenme olayı (850-540 milyon yıl önce) sırasında çeşitlenip yerleşti.
Ökaryotlar, DNA’sı ayrı bir çekirdek içinde bulunan bir veya daha fazla hücreden oluşan organizmalardır (bakteriler ve arkeler hariç Dünya’daki tüm yaşam).
Araştırmacılar tarafından yürütülen çalışma, amoebozoanların kökeni ve ayrışma zamanlarına odaklanmış ve bu organizmaların çoğunun yanı sıra bitkilerin, alglerin, mantarların ve hayvanların atalarının, Kriyojenyen döneminin (790-635 mya, Tonian’dan önce gelen ve Ediacaran’dan sonra gelen orta Neoproterozoyik Dönem) iki buzul çağından bile sağ çıktığını göstermiştir. Kartopu dünya hipotezine göre, kutup buzları bu dönemde yaklaşık 100 milyon yıl boyunca tüm gezegeni kaplayacak şekilde uzanmıştır.
Klasik Teorilere Meydan Okumak
“Neoproterozoyik için klasik paradigmaya göre, gezegende bir veya iki bakteri ve protist türü dışında pratik olarak hiçbir yaşam yoktu. Ancak son 15 yılda dünyanın çeşitli yerlerinde tek hücreli, ökaryotik ve heterotrofik organizmaların fosilleri tespit edildi. Bu fosiller yaklaşık 800 milyon yıl öncesine dayanıyor [ ve Tonian olarak adlandırılıyor ]. Tüm bunlar, yaşam ağacını yeniden oluşturan ve amiplerin, hayvanların, mantarların ve bitkilerin atalarının birkaç köklü Tonian soyunu tespit etmek için maksimum olasılık tahminini kullanan çalışmamıza katıldı. Bu, gezegenimizde yaşamın çeşitlenmesinin meydana gelme biçimine ilişkin paradigmayı kökten değiştiriyor,” dedi São Paulo Üniversitesi Biyolojik Bilimler Enstitüsü’nde (IB-USP) profesör olan Daniel Lahr, Agência FAPESP’e.
Başka bir deyişle, çalışma Dünya’daki yaşamın kitlesel çeşitlenmesini paradigmadan yaklaşık 260 milyon yıl öncesine, Kambriyen patlamasından (541 ila 530 mya arasında Kambriyen döneminin başlangıcında yeni çok hücreli organizmaların ortaya çıkışı) çok önceye tarihlendiriyor. Bu dönemde Dünya çoğunlukla trilobitler, brakiopodlar ve graptolitler gibi deniz omurgasızları tarafından meskun edilmişti ve buzullara dair hiçbir kanıt bulunmayan sıcak ve nemli bir iklime sahipti.
“Ökaryotlar, Neoproterozoyik sırasında meydana gelen tüm iklim değişikliklerine rağmen oldukça çeşitli kaldılar ve beklenenden daha fazla uyum yeteneği gösterdiler. Bu önemlidir çünkü filogenetik ağacımızı yeniden oluşturmamız aynı zamanda paleoklimat yeniden yapılandırma araştırmaları için bir temel görevi görür,” diye açıkladı Lahr.
“Tuhaf bir husus, Arcellinid amiplerinin o zamanlar tuzlu suda yaşaması, oysa şimdi hepsinin tatlı suda yaşıyor olmasıdır. Bu tür bir değişim, zamanın başlangıcından bu yana evrim sürecinde sıklıkla gözlemlenir, ancak bu amipler söz konusu olduğunda tüm soylarda meydana geldi ve bu organizmaların ne kadar uyumlu olduğunu bir kez daha gösterdi.”
Araştırmacılar, Arcellinida takımına ait Thecamoeba cinsinin filogenetik (evrimsel) ağacını yeniden oluşturmak için yenilikçi teknikler kullandılar ve bu temelde bitki, mantar, alg ve hayvanların ilk atalarından başlayarak yaşam ağacını yeniden oluşturdular.
“Thecamoebians bu yeniden yapılanmanın temeliydi. O noktadan itibaren, diğer gruplardan önce gelen ve söz konusu dönemde, yaklaşık 800 milyon yıl önce mevcut ve çeşitlenmiş olması gereken diğer organizmaları görselleştirebildik,” dedi Lahr.
Filogenetik Ağacın Yeniden Oluşturulması
Önceki araştırmalar, hareket ve beslenme için kullanılan tüpler veya düz loblar şeklinde psödopodlara sahip bir protozoan kladı (ortak bir ata ve tüm torunları) olan Amoebozoa’daki en büyük grup olan Thecamoebae’nin sekiz yeni atasal soyunu ortaya çıkarmıştı. Thecamoebianlar sert kabukları nedeniyle testate amipler olarak bilinirler.
“Matematiksel olasılık modellemesinin yardımıyla, ata thecamoebianların morfolojisini [ Dünya’da şu anda yaşayan türler için genetik verilerden ] belirleyebildik ve bunu fosil morfolojisiyle karşılaştırabildik. Bu çalışmada ata thecamoebian soylarını ve bu organizmaların Neoproterozoyik’te artan çeşitliliğini tanımladık,” dedi Lahr.
PNAS’ta açıklanan çalışmada bilim insanları, bitkiler, algler, mantarlar, hayvanlar ve ataları için filogenetik ağacı kalibre etmede noktalar olarak bu thecamoebian soy hatlarını kullanarak gezegendeki 800 milyon yıl öncesine ait yaşam anlayışlarını ilerlettiler. FAPESP, çalışmayı düzenli bir araştırma hibesi ve bir doktora bursuyla destekledi.
“Yaşam ağacının bu uzantısını geliştirirken, gezegenin tarihinde her zaman belirsiz olan bir dönem hakkında bazı ilginç keşiflerde bulunduk. Ağacı Thecamoebae’nin filogenetik çalışmasına göre kalibre ederek, Neoproterozoyik’teki ökaryotlar hakkında bilgi miktarını iki katına çıkarabildik. Verilerimizin analizi, bu dönemde çok çeşitli soyların ortaya çıkmaya başladığını gösterdi; bunlardan biri hayvanlar, diğeri mantarlardı, muhtemelen bitkilerin yanında,” dedi Lahr.
Çalışmada kullanılan yenilikçi tekniklerden birinin, tek hücreli transkriptomik olduğunu açıkladı; bu teknikle tek bir hücrenin veya tek hücreli organizmanın tüm transkriptomu dizilenebiliyor. Transkriptom, bir bireyde veya hücre popülasyonunda kodlayan ve kodlamayanlar dahil olmak üzere tüm RNA transkriptlerinin kümesidir. Gen ifadesindeki ilk adım olan transkripsiyon, bir RNA molekülü oluşturmak için bir genin DNA dizisini kopyalamayı içerir. Transkriptom dizilemesi, araştırmacıların evrim sürecini tersine izleyerek geçmişte yaşamış türleri belirlemelerini sağlar.
“Bu teknik icat edilmeden önce, sadece kültürde yaşayan tek hücreli organizmaların transkriptomlarını elde etmek mümkündü, bu da mikroorganizmaların tüm çeşitliliğinin %1’inden daha azı anlamına geliyor. Bu yenilik sayesinde, Thecamoebae’nin filogenisini bir bütün olarak yapılandırabildik. Oldukça çeşitli bir grup ve ilginç çünkü Dünya tarihinin fosil kayıtlarına sahip olan ve karşılaştırmalar yapabileceğimiz bu dönemlerini aydınlatıyor. Bunun dışında, yaşam ağacında amipler bitkilerden çok hayvanlara daha yakındır ve bu keşif önemli kalibrasyonlar yapmamızı sağladı,” dedi Lahr.
