Dünya’nın Oksijen Seviyesindeki Küçük Bir Artış Kambriyen Patlamasına ve Evrimsel Sıçramalara Yol Açtı
Yeni araştırma, Dünya’daki yaşamın öyküsündeki en önemli dönemeçlerden biri olan Kambriyen patlamasının oksijen seviyelerindeki küçük bir artışla tetiklenmiş olabileceğini gösteriyor. Uluslararası bir bilim insanları konsorsiyumunun veri setlerini kullanan ekip, oksijen seviyelerindeki mütevazı değişikliklerin fosil kayıtlarında gördüğümüz büyük evrimsel sıçramaya neden olmak için yeterli olabileceğini gösteriyor.
Kambriyen patlaması neydi?
Kambriyen patlaması yaklaşık 540 milyon yıl önce meydana geldi ve gezegendeki yaşamın daha fazla çeşitlenmesiyle sonuçlanan hızlı bir evrim patlamasını beraberinde getirdi. Bundan önce yaşam çoğunlukla tek hücreli ve daha küçük çok hücreli organizmalardan oluşuyordu. Ancak fosil kayıtları, 20 ila 30 milyon yıl içinde – jeolojik zamanda tek bir kalp atışı – çok çeşitli karmaşık canlıların ortaya çıktığını gösteriyor. Her yeni tür, mineralize kabuklar, kavrayıcı uzantılar ve gözler gibi duyu organları gibi özelliklerle kendine özgü garip ve yeni bir vücut planına sahiptir.
“Yeni çalışmanın başyazarı ve Southampton Üniversitesi’nde paleobiyolog olan Dr. Richard Stockey IFLScience’a yaptığı açıklamada, “Bu yaştaki kayalardan fosil olarak gözlemlediğimiz belirli hayvanlar bize tuhaf ve harika görünebilir, ancak oynadıkları ekolojik roller bugün bildiğimiz ve sevdiğimiz deniz hayvanlarına çok benziyordu” dedi.
“Dünya okyanuslarının yaşanabilirliğindeki bu (jeolojik olarak) hızlı değişimin çevresel bir tetikleyicisi olup olmadığını çözmek, biyosferimizi ve hatta potansiyel olarak diğer gezegenlerin yaşanabilirliğini anlamamız için temel bir sorudur.”
Bilimsel belirsizlik
Bilim insanları onlarca yıl boyunca Kambriyen patlamasının, okyanuslardaki oksijen seviyelerini bugünkü seviyelerine yaklaştıran atmosferik oksijendeki ani bir artışla başladığına inanmıştır.
Ancak bu konudaki kanıtlar sınırlı, dağınık ve bazı durumlarda çelişkiliydi.
Stockey, “Bir topluluk olarak, eski tortuların kimyasal bileşimine dayanan bir dizi farklı kanıt hattını dengeliyoruz” diye ekledi.
“Bunlardan bazıları Kambriyen patlaması civarında büyük bir oksijenlenme olayına işaret ederken, diğerleri bu ölçekte bir oksijenlenmenin yaklaşık 140 milyon yıl sonrasına kadar gerçekleşmediğini gösteriyor gibi görünüyordu.”
Ancak Stockey ve meslektaşları, kapsamlı ve büyük ölçekli bir veri analizi yaparak, Kambriyen patlaması sırasında atmosferik oksijende yalnızca küçük bir artış meydana geldiğini tespit etti.
Bunu, dünyanın eski okyanuslarının dibindeki düşük oksijenli ortamlarda oluşan tortul kayalarda bulunan uranyum ve molibden metallerinin seviyelerini gösteren verileri analiz ederek yaptılar. Bu metallerin siyah şistteki konsantrasyonu, okyanus oksijen seviyelerini değerlendirmek için kullanışlıdır ve esasen 700 milyon yıllık tarih boyunca bunları araştırmanın bir yolunu sunar.
Geçmişte yapılan çalışmalarda Kambriyen patlaması sırasında siyah şeylde metal izlerine rastlanmıştı, ancak bunlar yerel faktörlerin metal konsantrasyonunun artmasına neden olabileceği bölgelerden toplanan verilere dayanıyordu. Ancak istatistiksel ve makine öğrenimi teknikleri Stockey ve ekibinin verileri çok daha geniş bir ölçekte değerlendirmesine ve tarihsel oksijen seviyelerinin daha iyi bir resmini veren oşinografik modellerle eşleştirmesine olanak sağladı.
Siyah şistteki organik karbonda meydana gelen değişikliklerin, araştırmacıların son 15 ila 20 yıldır gördükleri eser metallerde değişikliklere yol açtığını buldular.
Stockey yaptığı açıklamada, “Kambriyen patlamasından 140 milyon yıl sonrasına kadar, Devoniyen döneminde, eser metallerin tüm okyanus oksijenlenmesini gösterecek bir oranda arttığını görüyoruz” dedi.
Oksijen kayıtlarını düzeltmek
Siyah şeyl verileri, Sedimanter Jeokimya ve Paleoortamlar Projesi’nin bir parçası olarak derlenmiştir. Bu, jeokimyasal verileri işbirlikçi ve büyük ölçekli analiz için standartlaştırılmış bir veri setinde birleştiren, alanında ilk olan bir araştırma konsorsiyumudur.
“Stockey IFLScience’a yaptığı açıklamada, “Topluluk odaklı yaklaşımımız bu araştırmayı mümkün kılmak için kesinlikle kritik öneme sahipti.
“Deniz tortularının çökeldiği çevresel koşulların, bu tortul kayaçların kimyasal bileşimini yapılandırmada genellikle çok önemli olduğunu ve jeokimyacıların okyanusların oksijenlenmesini yeniden yapılandırmak için kullandıkları kayıtları etkilediğini gördük.”
Jeologlar önemli çevresel değişiklikleri anlamada uzmandırlar, ancak sınırlamaları vardır.
“[G]eoloji tarihsel olarak oldukça tanımlayıcı bir bilim olmuştur ve tanımlayıcı verilerin son teknoloji veri bilimi ve makine öğrenimi tekniklerine entegre edilmesi genellikle zordur. Bu çalışmada kullandığımız belirli örnekleri orijinal olarak tanımlayan ve toplayan jeologlarla birlikte çalışarak, farklı coğrafi konumlardan ve zaman dilimlerinden kullandığımız kayalar arasındaki farklılıkları tanımlamak için hepimiz ortak bir dil ve kelime dağarcığı kullanabiliyoruz.”
Bu ortak kelime dağarcığıyla araştırmacılar, burada araştırılan gibi önemli soruları ele almak için bu “jeolojik bilgiyi” kullanan sofistike veri bilimi tekniklerini uygulayabilirler.
“Okyanus oksijenlenmesindeki bu değişikliklerin muhtemelen Kambriyen patlaması olarak adlandırılan dönemde gördüğümüz büyük ekolojik ve evrimsel değişikliklerde kilit rol oynayabilecekleri bir zamanda gerçekleştiğini gösterdik. Bu değişikliklerin gerçekten bu değişiklikleri ne ölçüde yönlendirdiğini araştırmaya devam etmek beni gerçekten heyecanlandırıyor” dedi.
“Modern okyanuslardaki çevresel değişikliklerin etkileri üzerinde çalışan araştırmacılardan öğreneceğimiz çok şey olduğunu ve jeolojik ve paleontolojik bilgileri modern veri bilimi ile titizlikle test edilebilecek güçlü veri kümelerine dönüştüren teknikler geliştirmeye devam edeceğimizi düşünüyorum.”
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber