Fosiller

Balinalar Nasıl Evrimleşti? | Bilim

Balina denilince aklınıza ne geliyor? Balina balığı, hava delikleri ve kelebekler, günümüzde yaşayan yaklaşık 80 tür deniz memelisinin (balinalar, yunuslar ve musurlar) ayırt edici özellikleri arasındadır. Ancak memeli oldukları için karada yaşayan atalardan evrimleşmiş olmaları gerektiğini biliyoruz.

Yaklaşık 375 milyon yıl önce, ilk tetrapodlar -kolları ve bacakları olan omurgasızlar- bataklıklardan dışarı çıktılar ve karada yaşamaya başladılar. Bu büyük evrimsel geçiş, yaklaşık 306 milyon yıl önce ortaya çıkan sinapsid adı verilen çeşitli bir soy da dahil olmak üzere, karada yaşayan omurgalıların sonraki tüm grupları için zemin hazırladı. Her ne kadar bu yaratıklar, örneğin Dimetrodon sürüngenlere benziyorlardı, aslında memelilerin arkaik öncülleriydiler.



200 milyon yıl önce ilk memeliler evrimleştiğinde, dinozorlar baskın omurgalılardı. Memeliler, büyük arkozorların gölgesinde çeşitlendi ve 65 milyon yıl önce kuş olmayan dinozorlar kitlesel bir yok oluşla yok olana kadar oldukça küçük ve gizli kaldılar. Bu küresel felaket, memelilerin büyük bir radyasyonunun yolunu açtı. Bu yok oluştan sadece 10 milyon yıl sonra - ve en eski tetrapodların karaya çıkmasından bu yana 250 milyon yıldan fazla - ilk balinalar gelişti. Bu en eski deniz memelileri, bugün bildiğimiz balinalar gibi değildi ve paleontologlar onları ancak son zamanlarda tanıyabildiler.



Bir asırdan fazla bir süredir, balina fosil kayıtları hakkındaki bilgimiz o kadar azdı ki, kimse balinaların atalarının neye benzediğinden emin olamazdı. Şimdi gelgit döndü. Sadece otuz yıl içinde, balinaların kökenini fosil kayıtlarındaki büyük ölçekli evrimsel değişimin en iyi belgelenmiş örneklerinden biri haline getirmek için bilgimizdeki boşlukları dolduran yeni fosil seli. Bu atalardan kalma yaratıklar, herkesin umduğundan daha tuhaftı. Tamamen suda yaşayan balinalara giden düz bir kara memelileri yürüyüşü yoktu, nehirler, haliçler ve tarih öncesi Asya kıyıları boyunca yürüyen ve yüzen amfibi deniz memelilerinin evrimsel bir isyanı vardı. Modern balinalar ne kadar tuhaf olursa olsun, onların fosil ataları daha da garipti.

Alabama ve Arkansas'ta toprak temizleyen öncüler sıklıkla devasa yuvarlak kemikler buldular. Bazı yerleşimciler onları şömine ocakları olarak kullandılar; diğerleri kemiklerle çitler ördü veya onları köşe taşı olarak kullandı; köleler kemikleri yastık olarak kullanırlardı. Kemikler o kadar çoktu ki, bazı tarlalarda toprağın işlenmesine müdahale ettikleri için yok edildiler.



1832'de, Yargıç H. Bry'nin Arkansas mülkü üzerinde bir tepe çöktü ve 28 dairesel kemikten oluşan uzun bir diziyi ortaya çıkardı. Bilimsel ilgi görebileceklerini düşündü ve Philadelphia'daki Amerikan Felsefe Derneği'ne bir paket gönderdi. Kimse onlardan ne yapacağını tam olarak bilmiyordu. Kemiğe yapışan tortuların bir kısmı, büyük yaratığın bir zamanlar eski bir denizde yaşadığını gösteren küçük kabuklar içeriyordu, ancak kesin olarak çok az şey söylenebilirdi.

Bry'nin bağışı kısa sürede Alabama'dan Yargıç John Creagh'ınkiyle eşleşti ve hatta aşıldı. Mülkünü patlatırken omurlar ve diğer parçalar bulmuştu ve ayrıca Philadelphia derneğine birkaç örnek gönderdi. Richard Harlan, daha önce gördüğüne hiç benzemeyen fosilleri inceledi. Daha fazla kemik istedi ve Creagh kısa süre sonra esrarengiz yaratığın kafatasının, çenelerinin, uzuvlarının, kaburgalarının ve omurgasının parçalarını gönderdi. Hem Creagh hem de Bry'nin 100 fit uzunluğunda sağlam omurga sütunları gördüklerini söyledikleri göz önüne alındığında, canlı yaratık şimdiye kadar yaşamış en büyük omurgalılardan biri olmalıydı. Ama ne tür bir hayvandı?

Harlan, kemiklerin uzun boyunlu plesiosaurlar ve aerodinamik ichthyosaurlar gibi soyu tükenmiş deniz sürüngenlerinin kemiklerine en çok benzediğini düşündü. Geçici olarak ona Basilosaurus adını verdi. Yine de emin değildi. Çene, memelilerin, ancak çoğu sürüngenlerin değil, boyut ve şekil bakımından farklılık gösteren dişleri içeriyordu. Yaşayan en büyük sürüngen fosili neden memelilere benzer dişlere sahipti?



Harlan 1839'da Londra'ya gitti. Basilosaurus günün önde gelen paleontologlarından ve anatomistlerinden bazılarına. Akademik çevrede yükselen bir yıldız olan Richard Owen, her kemiği dikkatle inceledi ve hatta mikroskobik yapılarını incelemek için dişleri dilimleme izni bile aldı. Bu kadar küçük ayrıntılara gösterdiği dikkat, sonunda deniz canavarının kimliğini belirledi. Basilosaurus deniz sürüngenleriyle bazı özellikleri paylaştılar, ancak bu, aynı habitatta benzer özellikler geliştiren hayvanların yalnızca yüzeysel bir yakınsama durumuydu, çünkü her iki canlı türü de denizde yaşamıştı. Çift köklü dişler de dahil olmak üzere, özelliklerin genel takımyıldızı, tartışmasız bir şekilde tanımlanmıştır. Basilosaurus memeli olarak.

Alabama'da bulunan omurları ve diğer parçaları inceledikten sonra, Philadelphia'daki Amerikan Felsefe Derneği'nden Richard Harlan, kemiklerin soyu tükenmiş deniz sürüngenlerinin kemiklerine en çok benzediğini düşündü. Geçici olarak ona adını verdi Basilosaurus . Resimde bir 3D modelidir Basilosaurus .(DK Limited / Corbis)

Almanya doğumlu fosil toplayıcı Albert Koch'un 'Hydrarchos'unun sergilendiği haliyle bir çizimi.(Fowler'dan, O.S. 1846. The American Phrenological Journal and Miscellany, Vol. 8. New York: Fowler & Wells.)

Birkaç yıl sonra, meslektaşları ile farklı bir örnek üzerinde çalışan bir bilim adamı, kafatasından bir kemik çıkardı, düşürdü ve kemik yerde paramparça oldu. Sinirli bilim adamları parçaları topladıklarında, kemiğin artık iç kulağı ortaya çıkardığını fark ettiler. Eşleşen bir iç kulağa sahip başka bir tür yaratık daha vardı: balina.

jack o fenerinizin daha uzun süre dayanmasını nasıl sağlarsınız

Gerçek kimliğinden kısa bir süre sonra Basilosaurus Charles Darwin'in doğal seleksiyon yoluyla evrim teorisi çözüldüğünde, balinaların nasıl evrimleştiğine dair soruları gündeme getirdi. Fosil kayıtları o kadar seyrekti ki, kesin bir tespit yapılamıyordu, ancak bu, kitapta yer alan bir düşünce deneyinde gerçekleştirilmişti. Türlerin Kökeni , Darwin, doğal seçilimin zamanla balina benzeri bir yaratık yaratabileceği konusunda spekülasyon yaptı:

Kuzey Amerika'da kara ayı, [kaşif Samuel] Hearne tarafından ağzı açık halde saatlerce yüzerken görüldü, böylece suda bir balina gibi böcekleri yakaladı. Böyle uç bir durumda bile, eğer böceklerin arzı sabit olsaydı ve ülkede daha iyi adapte olmuş rakipler olmasaydı, bir ayı ırkının doğal seçilim tarafından giderek daha fazla hale getirilmesinde hiçbir zorluk göremiyorum. bir balina kadar canavarca bir yaratık üretilene kadar, daha büyük ve daha büyük ağızlarla yapıları ve alışkanlıklarında sucul.

Darwin bu pasaj için geniş çapta alay konusu oldu. Eleştirmenler, ayıların balinaların doğrudan ataları olduğunu öne sürdüğü anlamına geliyordu. Darwin böyle bir şey yapmamıştı, ancak alay, kitabın sonraki baskılarında pasajı değiştirmesine neden oldu. Ancak altıncı baskıyı hazırlarken, konuyla ilgili küçük bir not eklemeye karar verdi. Basilosaurus . Sadık avukatı T.H. 1871'de Huxley, Darwin eski balinanın bir ara formu temsil edip edemeyeceğini sordu. Huxley, buna şüphe yok diye yanıt verdi. Basilosaurus balinaların atalarına dair ipuçları sağladı.

Huxley düşündü ki Basilosaurus en azından balinaları karasal atalarına bağlayan hayvan türünü temsil ediyordu. Eğer bu doğruysa, balinaların bir tür karasal etçil memeliden evrimleşmiş olması muhtemel görünüyordu. adı verilen başka bir soyu tükenmiş balina Squalodon Üçgen dişlerle dolu şeytani bir gülümsemeye sahip bir yunus fosili, benzer şekilde balinaların et yiyen atalardan evrimleştiğini ima etti. Sevmek Basilosaurus , rağmen, Squalodon tamamen suculdu ve balinaların ortaya çıktığı belirli stok hakkında birkaç ipucu verdi. Birlikte bu fosil balinalar bir tür bilimsel belirsizlik içinde asılı kaldılar ve onları karada yaşayan atalarıyla ilişkilendirmek için gelecekteki bir keşfi bekliyorlardı.

Bu arada bilim adamları, balinaların atalarının nasıl olabileceği hakkında spekülasyonlar yaptılar. Anatomist William Henry Flower, fokların ve deniz aslanlarının suda ilerlemek için uzuvlarını kullandıklarına, balinaların ise arka uzuvlarını kaybedip kuyruklarının salınımlarıyla yüzdüklerine dikkat çekti. İlk cetaceanların uzuvlarını yüzmek için kullandığını ve daha sonra bir noktada sadece kuyruk tahrikine geçtiğini hayal edemiyordu. Yarı suda yaşayan su samurları ve kunduzların, balinaların en eski karasal ataları için daha iyi alternatif modeller olduğunu iddia etti. Balinaların ilk atalarının büyük, geniş kuyrukları varsa, bu onların neden böyle eşsiz bir yüzme şekli geliştirdiklerini açıklayabilir.

Huxley'in etobur hipotezinin aksine Flower, toynaklıların veya toynaklı memelilerin balinalarla bazı ilginç iskelet benzerliklerini paylaştığını düşündü. kafatası Basilosaurus eski domuz benzeri toynaklılarla foklardan daha fazla ortak noktaya sahipti, bu nedenle yunus, deniz domuzu, bir hakikat yüzüğü için ortak bir isim verdi. Flower, en sonunda antik omnivor toynaklılar bulunabilseydi, en azından bazılarının erken balina ataları için iyi adaylar olacağını düşündü. Kendini sığlıklara çeken varsayımsal bir deniz memelisi atasını hayal etti:

Modern su aygırı gibi kılları az olan, ancak geniş, yüzen kuyrukları ve kısa uzuvları olan, beslenme biçimleriyle her yerde yaşayan, muhtemelen su bitkilerini midye, solucanlar ile birleştiren bazı ilkel genelleştirilmiş, bataklığa musallat olan hayvanları hayal ederek sonuca varabiliriz. ve tatlı su kabukluları, yavaş yavaş, yaşadıkları sınırın su tarafında onlar için hazır olan boşluğu doldurmaya gittikçe daha fazla adapte oluyorlar ve böylece derece derece göllerde ve nehirlerde yaşayan yunus benzeri yaratıklara dönüşüyorlar ve nihayetinde okyanusa doğru yol alırlar.

Böyle bir yaratığın fosil kalıntıları belirsiz kaldı. 20. yüzyılın başında en eski fosil balinalar hala Basilosaurus ve benzeri formlar Dorudon ve Protocetus hepsi tamamen suda yaşıyordu - karadan denize olan boşluğu kapatacak hiçbir fosil yoktu. E.D. olarak Cope, 1890'da balinalarla ilgili bir incelemede şunları kabul etti: Cetacea takımı, kökeni hakkında kesin bir bilgimiz olmayanlardan biridir. Bu durum onlarca yıl devam etti.

Bununla birlikte, evrimsel biyolog Leigh Van Valen, 1966'da eski et yiyen memelilerin ilişkilerini analiz ederken, mesonychidler olarak adlandırılan soyu tükenmiş bir karada yaşayan etobur grubu ile bilinen en eski balinalar arasındaki benzerlikler karşısında şaşırdı. Genellikle toynaklı kurtlar olarak adlandırılan mesonychidler, uzun, dişlek burunları ve keskin pençeler yerine toynakları olan ayak parmakları olan orta ila büyük boy yırtıcı hayvanlardı. Dinozorların yok olmasından yaklaşık 30 milyon yıl öncesine kadar Kuzey Yarımküre'deki başlıca yırtıcılardı ve dişlerinin şekli balinalarınkine benziyordu. Protocetus .

Memelinin su altı görüntülerini izleyin ve hayatta kalmaları için çok önemli olan tuhaf tıklama seslerini duyun Tony Wu tarafından çekilen video görüntüleri

Van Valen, bazı mesonychidlerin bataklık sakinleri, ara sıra balık yakalayan yumuşakça yiyiciler, nemli yüzeylerde onlara yardımcı olan genişlemiş parmak kemikleri [parmak ve ayak kemikleri] olabileceğini öne sürdü. Bataklık bir habitattaki bir mesonychid popülasyonu, deniz ürünleri tarafından suya çekilmiş olabilir. Akşam yemeği için yüzmeye başladıklarında, sonraki nesiller, bir balina gibi canavarca bir şey evrimleşene kadar, giderek daha fazla suya adapte olacaklardı.

Michigan Üniversitesi paleontologları Philip Gingerich ve Donald Russell tarafından 1981'de duyurulan Pakistan'ın kurak kumlarında yapılan şaşırtıcı bir keşif, sonunda bilim adamlarının umduğu geçiş formunu sağladı. Yaklaşık 53 milyon yıl öncesine tarihlenen tatlı su çökeltilerinde araştırmacılar, adını verdikleri bir hayvanın fosillerini buldular. Pakicetus inaçus . Hayvanın kafatasının arkasından biraz daha fazlası bulundu, ancak onu açık bir şekilde cetaceanlara bağlayan bir özelliğe sahipti.

Deniz memelileri, diğer birçok memeli gibi, kafataslarının alt tarafında, işitsel bül adı verilen bir kemik kubbe ile çevrelenmiş kulak kemiklerine sahiptir. Balinaların farklı olduğu nokta, kafatasının orta hattına en yakın kubbenin, involukrum olarak adlandırılan kenarının aşırı kalın, yoğun ve yüksek oranda mineralize olmasıdır. Bu duruma pachyosteoskleroz denir ve balinalar, bu kadar kalınlaşmış bir involukruma sahip olduğu bilinen tek memelilerdir. kafatası Pakicetus sadece bu durumu sergilemiştir.

Daha da iyisi, iki çene parçası dişlerin Pakicetus mesonychidlerinkine çok benzerdi. Van Valen'in haklı olduğu ortaya çıktı ve Pakicetus tam da onun tasavvur ettiği bataklıkta yaşayan bir yaratıktı. Tatlı su birikintilerinde bulunması ve su altı işitme için iç kulak uzmanlığına sahip olmaması gerçeği, su geçişinde hala çok erken olduğunu gösterdi ve Gingerich ve Russell Pakicetus balinaların karadan denize geçişinde amfibi bir ara aşama olarak, ancak Postkraniyal kalıntıların [kafatası dışındaki kemiklerin] bu hipotezin en iyi testini sağlayacağı uyarısını eklediler. Bilim adamlarının temkinli olmak için her nedeni vardı, ancak bir geçiş balinasının bulunması o kadar muazzamdı ki, tüm vücut rekonstrüksiyonları Pakicetus kitaplarda, dergilerde ve televizyonlarda çıktı. Kısa bacaklı, fok benzeri bir yaratık, dünyalar arasında sıkışmış bir hayvan olarak sunuldu.

1990'lar boyunca, az çok suya adapte olmuş antik balinaların veya arkeosetlerin iskeletleri baş döndürücü bir hızla keşfedildi. Ancak bu yeni bağlamla birlikte, küt, mühür benzeri biçim, Pakicetus pek çok yerde tasvir edilmesi, giderek daha az anlamlı olmaya başladı. Daha sonra 2001 yılında J.G.M. Thewissen ve meslektaşları, uzun zamandır aranan iskeleti (sadece kafatasının aksine) tanımladılar. Pakicetus atak . Başlangıçta tasavvur edilen kaygan, fok benzeri hayvan değil, kurt benzeri bir hayvandı. gibi yakın zamanda keşfedilen diğer cinslerle birlikte Himalayacetus , Ambulocetus , Remingtonocetus , Kutchicetus , Rodhocetus ve Maiacetus , erken balinaların evrimsel radyasyonunu zarif bir şekilde belgeleyen bir arkeoset koleksiyonuna rahatça sığar. Bir dizi doğrudan ata ve torun olmasa da, her cins balina evriminin belirli bir aşamasını temsil eder. Birlikte tüm geçişin nasıl gerçekleştiğini gösteriyorlar.

Louisiana'nın satın alınması Amerika Birleşik Devletleri'ne ne kazandırdı?

Bilinen en eski arkeosetler 53 milyon yıllık Pakicetus ve biraz daha yaşlı Himalayacetus . Karada sudan daha çok evlerindeymiş gibi görünüyorlardı ve muhtemelen köpek küreklerini yaparak gölleri ve nehirleri dolaştılar. Bir milyon yıl sonra yaşadı Ambulocetus , timsah benzeri bir kafatası ve geniş perdeli ayakları olan erken bir balina. Uzun burunlu ve su samuru benzeri remingtonocetidler, 46 milyon yaşındakiler gibi küçük formlar da dahil olmak üzere daha sonra ortaya çıktı. Kutchicetus . Bu erken balinalar, tuzlu su bataklıklarından sığ denizlere kadar kıyıya yakın ortamlarda yaşadılar.

Remingtonocetidlerle hemen hemen aynı zamanda yaşayan, daha da suya adapte olmuş balinalardan oluşan başka bir grup olan protocetidlerdi. Bu formlar, tıpkı Rodhocetus , neredeyse tamamen suculdu ve daha sonraki bazı protocetidler, örneğin Protocetus ve Georgiacetus , neredeyse kesinlikle tüm hayatlarını denizde yaşıyorlardı. Bu değişim, tamamen suda yaşayan balinaların menzillerini diğer kıtaların kıyılarına kadar genişletmesine ve çeşitlendirmesine izin verdi. Dorudon , Basilosaurus ve Zygorhiz Geç Eosen'in sıcak denizlerini doldurdu. Bu formlar sonunda öldü, ancak bugün yaşayan iki balina grubunun, dişli balinaların ve balenli balinaların ilk temsilcilerine yol açmadan önce değil. Bu grupların ilk temsilcileri yaklaşık 33 milyon yıl önce ortaya çıktı ve nihayetinde Yangtze Nehri yunusu ve devasa mavi balina kadar çeşitli formlara yol açtı.

Bununla birlikte, moleküler biyoloji alanından çıkan çalışmalar, paleontologların balinaların mezonkidlerden evrimleştiğine dair vardıkları sonuçla çelişiyordu. Canlı balinaların genleri ve amino asit dizileri diğer memelilerinkilerle karşılaştırıldığında, sonuçlar genellikle balinaların en çok artiodaktillerle -antilop, domuz ve geyik gibi çift parmaklı toynaklılarla- ilişkili olduğunu gösterdi. Daha da şaşırtıcı olanı, evrimsel ilişkileri belirlemek için kullanılan bu proteinlerin karşılaştırılması, genellikle balinaları yerleştirdi. içinde Artiodactyla, su aygırlarının yaşayan en yakın akrabası.

Paleontolojik ve moleküler hipotezler arasındaki bu çatışma çetin görünüyordu. Mesonychidler, soyları tükendiği için moleküler biyologlar tarafından incelenemedi ve arkeosetleri antik artiodaktillere kesin olarak bağlayan hiçbir iskelet özelliği bulunamadı. Hangisi daha güvenilirdi, dişler mi yoksa genler mi? Ancak çatışma, çözüm umudu olmadan değildi. En eski arkeosetlerin iskeletlerinin çoğu aşırı derecede parçalıydı ve genellikle ayak bileği ve ayak kemikleri eksikti. Belirli bir ayak bileği kemiği, astragalus, tartışmayı çözme potansiyeline sahipti. Artiodaktillerde bu kemiğin hemen tanınabilir bir çift kasnak şekli vardır, karakteristik bir mesonychid paylaşmadı. Erken bir arkeoetin astragalusu bulunabilirse, her iki hipotez için de önemli bir test sağlayacaktır.

2001 yılında, bu kemiğe sahip arkeosetler nihayet tanımlandı ve sonuçlar açıktı. Archaeocetes, deniz memelilerinin artiodaktillerden evrimleştiğini doğrulayan çift kasnaklı bir astragalusa sahipti. Mesonychidler balinaların ataları değildi ve su aygırlarının artık balinaların yaşayan en yakın akrabaları olduğu biliniyor.

Son zamanlarda bilim adamları, hangi tarih öncesi artiodaktil grubunun balinalara yol açtığını belirlediler. 2007'de Thewissen ve diğer işbirlikçiler açıkladı Indohyus raoellidler adı verilen soyu tükenmiş artiodaktiller grubuna ait küçük geyik benzeri bir memeli, balinalara göre bilinen en yakın türdü. Kafatasının alt tarafını hazırlarken Indohyus , Thewissen'in laboratuvarındaki bir öğrenci, iç kulağı kapatan bölümü kırdı. Tıpkı balina kulaklarındaki kemik gibi kalın ve yüksek oranda mineralleşmişti. İskeletin geri kalanının incelenmesi de şunu ortaya çıkardı: Indohyus benzer bir kalınlaşma ile işaretlenmiş kemikleri vardı, suda çok zaman harcayan memeliler tarafından paylaşılan bir adaptasyon. 2009 yılında Jonathan Geisler ve Jennifer Theodor tarafından fosil verileri genetik verilerle birleştirildiğinde yeni bir balina soy ağacı ortaya çıktı. Raoellidler gibi Indohyus balinalara en yakın akrabalardı, su aygırları her iki grubun bir araya gelmesiyle en yakın akrabalardı. Sonunda, balinalar memeli evrim ağacında sağlam bir şekilde kök salabildi.

Dan uyarlandı Taştan Yazılı: Evrim, Fosil Kayıtları ve Doğadaki Yerimiz , Brian Switek tarafından. Telif hakkı 2010. Yayımcının izniyle, Bellevue Literary Press.



^