Erken Omurgalılar, Güçlü ve Çabuk Olmak için Evrimleşti

Araştırmacılar, fosil kayıtlarında yer alan en eski çenelerin, güçlerini ve hızlarını en üst düzeye çıkarmak arasında bir belirsizlikte kaldığını gösteriyor.

İnsanlarda dâhil olmak üzere neredeyse tüm omurgalılar, ilk olarak 400 milyon yıldan daha uzun bir süre önce evrimleşen ve diş taşıyan çeneleriyle ayırt edilen çeneli omurgalılardı. İnsanlar, evrimsel başarılarını, hayvanların daha çeşitli yiyecekleri işlemesine izin veren çenelerin evrimine borçlu.

Çeneler, balıklarda solungaçlarını destekleyen bir dizi yapı olan solungaç kemerlerinden evrimleşmiştir. Science Advances dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma, nefes almak için var olan bir yapının nasıl ısırıcı bir yapıya dönüştüğünü araştırıyor.

Bu araştırma için Bristol Yer Bilimleri Okulu’ndaki araştırmacılar, erken evrimleri sırasında fosil çenelerin şekilleri ve onları karakterize etmek için matematiksel modeller hakkında veri topladılar. Bu modeller, ekibin ilk evrimleşen çeneler tarafından keşfedilebilecek çok çeşitli teorik çene şekillerini tahmin etmesine izin verdi. Bu teorik çeneler, güçleri (bir ısırık sırasında kırılma olasılıkları ve hızları) ne kadar verimli açılıp kapanabilecekleri açısından test edildi. Bu iki işlev bir denge içindedir, gücü artırmak genellikle hızı azaltmak anlamına gelir.

(İlgili: Modern Hayvan Yaşamının Kökenleri Deltada Olabilir)

Gerçek ve teorik çene şekillerinin karşılaştırılması, çene evriminin mümkün olan en yüksek hız ve güce sahip şekiller arasında baskı altında olduğunu ortaya çıkardı. Spesifik olarak, veri setindeki en eski çeneler son derece optimaldi ve bazı gruplar zaman içinde bu optimumdan uzaklaştı. Bu sonuçlar, ısırma evriminin çok hızlı olduğunu gösteriyor.

Bristol Üniversitesi’nde doktora öğrencisi ve araştırmanın baş yazarı William Deakin, “Çeneler, gnatostomlar için son derece önemli bir özelliktir. Sadece son derece yaygın değiller, aynı zamanda onlara sahip olan hemen hemen tüm canlılar onları yiyecekleri kavramak ve işlemek için aynı şekilde kullanıyorlar. Bu, her türlü şey için kullanılabilen bir kol, ayak veya kuyruk için söylenebilenden daha fazlası.” diyor.

“Bu, çeneleri, işlevin evrimini inceleyen herkes için son derece yararlı kılıyor. Çok farklı hayvanlardan çok farklı çeneler benzer yöntemlerle test edilebilir. Burada, çok çeşitli çeneler üzerinde, işlev çeşitliliğini yakalamak için teorik morfoloji ve uyarlanabilir manzaralar kullanan çalışmaların evrim sorularına biraz ışık tutabileceğini gösterdik.”

Bristol Paleobiyoloji Profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Philip Donoghue, “En eski çeneli omurgalılar, uzun zamandır farklı işlevlere adaptasyonu yansıttığı düşünülen tüm şekil ve boyutlarda çenelere sahip. Çalışmamız, bu çeşitliliğin çoğunun güç ve hız için eşit derecede uygun olduğunu ve korkunç yırtıcılar yarattığını gösteriyor.” diyor.

Bristol’de Paleobiyoloji Profesörü ve çalışmanın ortak yazarı olan Emily Rayfield şunları ekledi: “Will’in çeneli omurgalıların evrimini analiz etmek için geliştirdiği yeni yazılım benzersiz. Çeneler gibi temel anatomik yeniliklerin tasarım alanını haritalandırmamıza ve fonksiyonel özelliklerini belirlememize olanak tanıyor. Evrimsel tarihin daha birçok sırrını ortaya çıkarmak için kullanmayı planlıyoruz.” diyor.

University of Bristol. 18 Mart 2022.

Makale: Deakin, W. J., Anderson, P. S., den Boer, W., Smith, T. J., Hill, J. J., Rücklin, M., … & Rayfield, E. J. (2022). Increasing morphological disparity and decreasing optimality for jaw speed and strength during the radiation of jawed vertebrates. Science Advances, 8(11), eabl3644.