Dünyanın İlk Hayvanları Süngerler Olabilir
MIT araştırmacıları, antik kayalardaki kimyasal fosilleri günümüzün demospongelerinin atalarına kadar takip etti.
MIT’deki bir jeokimyacı ekibi, antik kayalarda, Dünya’nın en eski hayvanlarından bazılarının günümüz deniz süngerlerinin öncülü olabileceğine dair güçlü işaretler ortaya çıkardı.
Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanan bir çalışmada, araştırmacılar 541 milyon yıldan daha eski kaya örneklerinde “kimyasal fosiller” keşfettiklerini açıklıyor. Bu kimyasal izler, bir zamanlar canlı organizmalara ait olan ve daha sonra uzun zaman dilimleri boyunca gömülmüş, değişime uğramış ve tortulara kilitlenmiş biyomoleküllerin korunmuş kalıntılarıdır.
Yeni tanımlanan kimyasal fosiller, karmaşık organizmaların hücre zarlarında bulunan kolesterol gibi sterollerin jeolojik olarak kararlı formu olan özel steran türleridir. Araştırmacılar, bu özel steranların demosponge olarak bilinen bir deniz süngeri sınıfına kadar izini sürdüler. Günümüzde, demosponge’lar çok çeşitli boyut ve renklerde olup, okyanuslarda yumuşak ve süngerimsi filtre besleyiciler olarak yaşarlar. Antik çağlardaki benzerleri de benzer özelliklere sahip olabilir.
MIT Yer, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde (EAPS) Schlumberger Jeobiyoloji Profesörü Emeritus Roger Summons, “Bu organizmaların o zamanlar tam olarak neye benzediğini bilmiyoruz, ancak kesinlikle okyanusta yaşıyor olmalılar, yumuşak vücutlu olmalılar ve silika iskeletleri olmadığını varsayıyoruz,” diyor.
Grubun süngerlere özgü kimyasal fosil keşfi, demosponge’ların atalarının evrimleşen ilk hayvanlar arasında olduğuna ve muhtemelen Dünya’nın diğer büyük hayvan gruplarından çok daha önce evrimleştiğine dair güçlü kanıtlar sunuyor.
Çalışmanın yazarları arasında Summons da yer alıyor. Başyazar ve eski MIT EAPS Crosby Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi ve şu anda Caltech’te araştırma bilimcisi olan Lubna Shawar’ın yanı sıra, Riverside’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden Gordon Love, Cornell Üniversitesi’nden Benjamin Uveges, Houston’daki GeoMark Araştırma’dan Alex Zumberge, İsveç’teki Uppsala Üniversitesi’nden Paco Cárdenas ve New York Eyalet Üniversitesi Çevre Bilimleri ve Ormancılık Fakültesi’nden José-Luis Giner yer alıyor.
Steroidli Süngerler
Yeni çalışma, grubun ilk olarak 2009 yılında bildirdiği bulgulara dayanıyor. Bu çalışmada ekip, antik süngerlerden türemiş gibi görünen ilk kimyasal fosilleri tespit etmişti. Umman’daki bir kaya çıkıntısından alınan kaya örneklerini analiz ettiler ve 30 karbonlu (C30) sterollerin korunmuş kalıntıları olduğunu belirledikleri şaşırtıcı miktarda steran buldular. Bu sterollerin, antik deniz süngerlerinden türemiş olma ihtimalinin yüksek olduğu nadir bir steroid türü olduğu ortaya çıktı.
Steranlar, yaklaşık 541 milyon yıl önce ile 635 milyon yıl öncesini kapsayan Ediacaran Dönemi’nde oluşmuş çok eski kayalarda bulundu. Bu dönem, Dünya’nın ani ve küresel bir karmaşık çok hücreli yaşam patlaması yaşadığı Kambriyen’den hemen önce gerçekleşti. Ekibin keşfi, antik süngerlerin çoğu çok hücreli yaşamdan çok daha önce ortaya çıktığını ve muhtemelen Dünya’nın ilk hayvanlarından biri olduğunu öne sürdü.
Ancak, bu bulgular yayınlandıktan kısa bir süre sonra, C30 steranlarının kökenlerini açıklamak için alternatif hipotezler ortaya atıldı; bunlar arasında kimyasalların başka organizma grupları veya cansız jeolojik süreçler tarafından üretilmiş olabileceği de vardı.
Ekip, yeni çalışmanın, antik süngerlerin geride bu özel kimyasal kaydı bıraktığı yönündeki önceki hipotezlerini desteklediğini, çünkü aynı Prekambriyen kayaçlarında neredeyse kesinlikle biyolojik kökenli yeni bir kimyasal fosil tespit ettiklerini söylüyor.
Kanıt Oluşturma
Araştırmacılar, önceki çalışmalarında olduğu gibi, Ediacaran Dönemi’ne ait kayalarda kimyasal fosiller aradılar. Umman, Batı Hindistan ve Sibirya’daki sondaj karotlarından ve yüzey araştırmalarından örnekler aldılar ve kayaları, tüm ökaryotlarda (bitkiler, hayvanlar ve çekirdeği ve zarla çevrili organelleri olan tüm organizmalar) bulunan jeolojik olarak kararlı bir sterol formu olan steranların izlerini analiz ettiler.
Summons, “Sterolleriniz veya benzer zar lipitleriniz yoksa ökaryot değilsiniz,” diyor.
Bir sterolün çekirdek yapısı, dört kaynaşmış karbon halkasından oluşur. Ek karbon yan zincirleri ve kimyasal eklentiler, organizmanın belirli genlerinin üretebildiği şeye bağlı olarak, sterolün yapısına bağlanabilir ve yapısını genişletebilir. Örneğin, insanlarda kolesterol sterolü 27 karbon atomu içerirken, bitkilerdeki steroller genellikle 29 karbon atomuna sahiptir.
Shawar, “30 karbonlu bir sterol bulmak çok sıra dışı,” diyor.
Araştırmacıların 2009 yılında tespit ettiği kimyasal fosil, 30 karbonlu bir steroldü. Dahası, ekip, bu bileşiğin, süngerlerde yaygın olan bir gen tarafından kodlanan kendine özgü bir enzimin varlığı sayesinde sentezlenebileceğini belirledi.
Ekip, yeni çalışmalarında bu bileşiklerin kimyasına odaklandı ve aynı sünger kökenli genin 31 karbon atomlu (C31) daha da nadir bir sterol üretebileceğini fark etti. Kaya örneklerini C31 steranları açısından analiz ettiklerinde, yukarıda bahsedilen C30 steranlarıyla birlikte şaşırtıcı derecede bol miktarda C31 steran buldular.
Shawar, “Bu özel steranlar her zaman oradaydı,” diyor. “Onları bulmak ve anlamlarını ve nereden geldiklerini gerçekten anlamak için doğru soruları sormak gerekiyordu.”
Araştırmacılar ayrıca günümüz demosponge örneklerini de alıp C31 sterolleri açısından analiz ettiler. Kayalarda bulunan C31 steranlarının biyolojik öncüleri olan sterollerin, bazı çağdaş demosponge türlerinde de mevcut olduğunu buldular. Bir adım daha ileri giderek, kimyasal yapılarını doğrulamak için laboratuvarda referans standartları olarak sekiz farklı C31 sterolünü kimyasal olarak sentezlediler. Ardından, molekülleri, sterollerin yüz milyonlarca yıl boyunca biriktirildiğinde, gömüldüğünde ve basınçlandırıldığında nasıl değişeceğini simüle edecek şekilde işlediler. Bu sterollerden yalnızca ikisinin, antik kaya örneklerinde buldukları C31 sterollerinin formuyla tam olarak eşleştiğini buldular. İki sterolün varlığı ve diğer altısının yokluğu, bu bileşiklerin rastgele, biyolojik olmayan bir süreçle üretilmediğini göstermektedir.
Birden fazla araştırma hattıyla desteklenen bulgular, antik kayalarda bulunan steranların jeolojik süreçlerle değil, canlı organizmalar tarafından üretildiği fikrini güçlü bir şekilde desteklemektedir. Dahası, bu organizmalar muhtemelen bugüne kadar aynı bileşik serisini üretme yeteneğini koruyan demospongelerin atalarıydı.
Summons, “Bu, kayanın içindeki, süngerin içindeki ve bir kimya laboratuvarında elde edilebileceklerin bir birleşimi,” diyor. “Bu süngerlerin Dünya’daki en eski hayvanlardan biri olduğunu gösteren, birbirini destekleyen ve birbiriyle uyumlu üç kanıt dizisi var.”
Shawar, “Bu çalışmada, bir biyobelirtecin nasıl doğrulanacağını gösteriyoruz; bir sinyalin kontaminasyondan veya biyolojik olmayan kimyadan değil, gerçekten yaşamdan geldiğini doğruluyoruz,” diye ekliyor.
Ekip, C30 ve C31 sterollerinin antik süngerlerin güvenilir sinyalleri olduğunu gösterdiğine göre, dünyanın diğer bölgelerindeki antik kayalarda kimyasal fosiller aramayı planlıyorlar. Şimdiye kadar topladıkları kayalardan, tortuların ve süngerlerin Ediacaran Dönemi’nde bir zamanda oluştuğunu anlayabiliyorlar. Daha fazla örnekle, ilk hayvanlardan bazılarının ne zaman oluştuğunu belirleme şansları olacak.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Antik Lav Kayalarının CO2’yi Emen “Süngerler” Olduğu Ortaya Çıktı