Evrim Anlayışımızı Sarsan Buzul Algleri
İnsanlar genellikle küçük varlıkları hafife alırlar. Ancak mikroskobik alg hücreleri, Dünya’daki en uç habitatlardan biri olan buzullarda gelişmek için evrimleşmekle kalmıyor, aynı zamanda onları şekillendiriyor.
İngiltere ve Kanada’dan bilim insanlarından oluşan bir ekiple mor alglerin evrimini yüz milyonlarca yıl geriye götürdük ve bulgularımız evrimin nasıl işlediğine dair temel bir fikri sorgulatıyor. Bu algler küçük olmalarına rağmen, üzerinde yaşadıkları buzullar üzerinde dramatik bir etkiye sahipler.
Buzullar gezegenin en hızlı değişen ekosistemleri arasındadır. Yazın erime mevsiminde buzullarda sıvı su oluşurken, mor alg patlamaları buzun yüzeyini karartarak erime hızını artırır. Buzullara bu büyüleyici adaptasyon, mikroskobik alglerin büyümelerini ve fotosentezlerini kontrol etmelerini gerektirir. Bu da aşırı buz erimesi, sıcaklık ve ışığa maruz kalma toleransı ile dengelenmelidir.
New Phytologist’te yayınlanan çalışmamız, bu ekstrem ortamlarda yaşamaya yönelik adaptasyonlarının ilk olarak nasıl ve ne zaman evrimleştiğini ortaya koyuyor. Buzul yosunu Ancylonema nordenskiöldii’nin genom verilerini sıraladık ve analiz ettik. Sonuçlarımız, buzul alglerinin güneş kremi gibi davranan mor renginin, pigment üretiminde yer alan yeni genler tarafından üretildiğini gösteriyor.
Bu pigment, purpurogallin, alg hücrelerini ultraviyole (UV) ve görünür ışığın zararlarından korur. Aynı zamanda buzul ortamlarının karakteristik özellikleri olan düşük sıcaklıklara ve kurumaya karşı toleransla da bağlantılıdır. Genetik analizimiz, bu mor pigmentin evriminin buzul alglerindeki çeşitli adaptasyonlar için muhtemelen hayati önem taşıdığını göstermektedir.
Ayrıca, alglerin UV ve görünür ışığa karşı toleransını artırmaya yardımcı olan yeni genler tespit ettik; bunlar parlak ve açık bir ortamda yaşamak için önemli adaptasyonlardır. İlginç bir şekilde bunlar, artan ışık algısının yanı sıra güneş hasarına karşı gelişmiş onarım mekanizmalarıyla da bağlantılıdır. Bu çalışma, alglerin günümüzde buzullarda yaşamaya nasıl adapte olduklarını ortaya koymaktadır.
Daha sonra, bu adaptasyonun Dünya’nın derin tarihinde ne zaman evrimleştiğini anlamak istedik.
Buzul alglerinin evrimi
Dünya, daha soğuk ve daha sıcak iklimlerde birçok dalgalanma yaşamıştır. Binlerce ve bazen milyonlarca yıl boyunca, küresel iklimler buzul (soğuk) ve buzullar arası (sıcak) dönemler arasında yavaşça değişmiştir.
En dramatik soğuk dönemlerden biri, Dünya’nın neredeyse tamamen kar ve buzla kaplı olduğu 720-635 milyon yıl öncesine uzanan Kriyojeniyen dönemidir. Bu buzullaşmalar o kadar yaygındı ki, bilim insanları tarafından bazen “Kartopu Dünya” olarak adlandırılmaktadır.
Bilim insanları bu koşulların bugün Dünya’da gördüğümüz buzullara ve buz tabakalarına benzer olduğunu düşünüyor. Biz de bu dönemin buzul alglerinin evrimini tetikleyen güç olup olmadığını merak ettik.
Genetik verileri ve fosilleşmiş algleri analiz ettikten sonra, buzul alglerinin yaklaşık 520-455 milyon yıl önce evrimleştiğini tahmin ettik. Bu, buzul alglerinin evriminin Kriyojeniyen’in Kartopu Dünya ortamlarıyla bağlantılı olmadığını göstermektedir.
Buzul alglerinin kökeni Kriyojeniyen’den daha geç olduğu için, alglerdeki buzul adaptasyonlarının itici gücü daha yakın bir buzul dönemi olmalıdır. Bilim insanları Dünya’da 60 milyon yıl öncesine kadar sürekli buzul ortamlar olduğunu düşünüyor.
Bununla birlikte, buzul alglerinin ve kara bitkilerinin ortak atasının Kriyojeniyen civarında evrimleştiğini tespit ettik.
Şubat 2024’te, önceki analizimiz bu eski alglerin çok hücreli olduğunu gösterdi. Buzul alglerini içeren grup, muhtemelen Kriyojeniyen’in aşırı çevresel baskılarına yanıt olarak karmaşık çok hücreli formlar oluşturma yeteneğini kaybetti.
Daha karmaşık hale gelmek yerine, bu alglerin basitleştiğini ve günümüze kadar varlığını sürdürdüğünü gösterdik. Bu, karmaşıklığı azaltarak evrimin bir örneğidir. Ayrıca, organizmaların atalarının giderek daha karmaşık versiyonlarına evrildiği fikri olan köklü “ilerleme yürüyüşü” hipoteziyle de çelişmektedir.
Çalışmamız, bu çok hücrelilik kaybına büyük bir genetik çeşitlilik kaybının eşlik ettiğini gösterdi. Bu kayıp genler çoğunlukla çok hücreli gelişimle bağlantılıydı. Bu, basit morfolojilerinin daha karmaşık bir atadan evrimleşmesinin bir işaretidir.
Son 700 milyon yıl boyunca, bu algler küçük, soğuktan yalıtılmış ve Güneş’ten korunmuş olarak hayatta kaldılar. Bu adaptasyonlar onları günümüzdeki buzullarda yaşamaya hazırlamıştır.
Bu adaptasyon o kadar özelleşmiştir ki, sadece bir avuç alg buzullarda yaşamak üzere evrimleşmiştir. Bu, kar üzerinde yaşayan yüzlerce alg türünün aksine bir durumdur. Buna rağmen, buzul algleri, buzul yüzeylerinde sıvı su oluştuğunda geniş buz alanları üzerinde dramatik etkilere sahiptir. 2016 yılında Grönland buz tabakasında alg büyümesi 4.400-6.000 milyon ton ek akışa yol açmıştır.
Bu algleri anlamak, onların kırılgan ekosistemleri şekillendirmedeki rollerini anlamamıza yardımcı olur.
Çalışmamız, buzul alglerinin derin geçmişten günümüze uzanan evrimsel yolculuğu hakkında fikir vermektedir. Değişen bir iklimle karşı karşıya olduğumuz için, bu mikroskobik organizmaları anlamak, Dünya’nın buzlu ortamlarının geleceğini tahmin etmenin anahtarıdır.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Buzullar Yaşamdan Yoksun Değildir. Tonlarca Mikrop Buzun içinde Saklanır.