Fosiller, Beynin Evrimsel Sırlarını Ortaya Koyuyor

Fosil kafataslarına uygulanan beyin taramaları, atalarımızdaki beyin gelişimi ve organizasyonuna ait önemli ipuçları ortaya koyuyor.

Bilim insanları atalarımızın beyin hacmi ve gelişimini anlamak için antik atalarımıza ait fosil kafatasları üzerinde uzun süredir ölçüm ve analizler yapıyorlar. Bu antik beyinlerin modern insan beyni ve en yakın primat kuzenimiz olan şempanzelerin beyinleri ile karşılaştırılması, araştırmaların ana hedefi olmayı sürdürüyor.

Science Advances’ta yayımlanan yeni çalışmada, Australopithecus afarensis türüne (Etiyopya’nın Afar bölgesinden çıkarılan “Lucy” ve “Selam” fosilleri ile ünlü tür) ait fosil kafataslarındaki üç milyon yıllık beyin izlerini görüntülemek için bilgisayarlı tomografi tarama teknolojisi kullanıldı. Bu çalışma, beyin evrimi ve organizasyonun evrimine yeni bir ışık tuttu.

Araştıma, Lucy’nin türünün maymun benzeri beyin yapısına sahipken aynı zamanda beynin yetişkin boyutuna ulaşmasının daha uzun sürdüğünü ortaya koyuyor. Bu da bebeklerinin insanlara benzer bir şekilde bakıcılara daha uzun süre bağımlı olabileceğini düşündürüyor.

(Beynimizin Dil Şebekesi 25 Milyon Yıl Öncesine Dayanıyor)

Bilgisayarlı tomografi taraması, araştırmacıların yalnızca görsel gözlem ve ölçümle cevaplanamayan, uzun süredir yanıt aranan iki soruya daha derinden bakmalarını sağladı: Australopithecus afarensis‘te insan benzeri beyin organizasyonuna dair kanıt var mı? ve bu türdeki beyin gelişme düzeni şempanzelerinkine mi yoksa insanlarınkine mi daha yakın?

Arizona State Üniversitesi’nden paleoantropolog William Kimbel’in de dahil olduğu araştırmacılar, Australopithecus afarensis’teki beyin gelişimi ve organizasyonunu çalışmak için Etiyopya’daki Dikika ve Hadar bölgelerinden sekiz fosil kafatasını yüksek çözünürlüklü konvansiyonel ve senkrotron bilgisayarlı tomografi yöntemini kullanarak taradılar.

Lucy’nin türü üç milyon yıldan fazla bir süre önce Doğu Afrika’da yaşadı. Lucy’nin kendisi yaklaşık 3.2 milyon yaşında. Ve bu tür, modern insanlara giden soy da dahil olmak üzere, büyük oranda daha sonraki tüm homininlerin ataları olarak kabul edildiği için, hominin aile ağacında kilit bir konuma sahip.

Etiyopya’daki Dikika saha projesini yöneten ve çalışmanın ortak yazarı olan Zeresenay Alemseged şöyle açıklıyor: “Lucy ve onun soyu, erken hominin davranışlarına ilişkin önemli ipuçları sağladı: Dik yürüdüler, şempanzelere göre yaklaşık yüzde 20 oranında daha büyük beyinlere sahiptiler ve belki de keskin taş aletler kullandılar.”

Beyinler fosilleşmez; fakat beyin doğumdan önce ve sonra büyüyüp genişledikçe, beynin dış katmanını çevreleyen dokular kemik yapıdaki kafatasının iç kısmına izler bırakır. Modern insan beyinleri en yakın yaşayan büyük maymun akrabalarımıza göre çok da büyük değildir ama farklı organize olmuştur. Ayrıca, beynin gelişimi ve olgunlaşması daha çok zaman alır. Şempanzelerle karşılaştırıldığında, modern insan bebeklerinin öğrenme süreci daha uzun sürer ve bütünüyle daha uzun süre ebeveyn bakımına bağımlıdırlar. Bu özellikler tümüyle ele alındığında insanın bilişsel ve sosyal davranışları için önemli, ancak evrimsel kökenleri belirsizliğini koruyor.

Bilgisayarlı tomografi taramaları, kafataslarının iç kısmını belirten yüksek çözünürlüklü dijital “kafatası boşluğu kalıbı” oluşturulmasıyla sonuçlandı. Bu kalıplar ile beynin anatomik yapısı görsel hale getirilebilir ve analiz edilebilir. Bu kalıplara dayanarak, araştırmacılar beyin hacmini ölçebilir ve beynin yapısına ait izlenimlerden beyinsel organizasyona dair önemli noktalara ilişkin çıkarımlar yapabilirler.

Beynin parietal lobunun ve oksipital lobunun organizasyon farklılıkları, maymunalr ve insanlar arasındaki önemli farklılıklardan biri. Parietal lob, beynin duyusal bilgileri birleştirmesi ve işlemesinde önemli. Oksipital lob ise beynin arkasında görsel merkezde yer alır.

2000 yılında Dikika’da bulunan Australopithecus afarensis bebeği ile ilişkilendirilen, “Selam” olarak isimlendirilen fosil kafatası olağanüstü bir şekilde korunmuş kafatası boşluğu sayesinde maymun benzeri pozisyonda bulunan lunate sulcus ile ilgili kesin izlenimler veriyordu. Lunate sulcus, oksipital lobda bulunan, maymunlarda insanlarda olduğundan daha belirgin olan ve daha ileri konumlanmış görme alanının sınırını işaret eden bir yarık anlamına geliyor.

(Beynin Gelişiminin Yavaşlaması İnsanları Daha Mı Zeki Yaptı?)

Hadar bölgesinden çıkartılmış Australopithecus afarensis fosiline ait endokraniyal (kafatası iç yüzeyine ait) izlerin taramaları lunate sulcusun yine maymun benzeri pozisyonda iken daha önce belirlenememiş izlenimlerini açığa çıkardı.

Bazı bilim insanları, Australopitlerdeki insan benzeri beyin organizasyonun, büyük maymun akrabalarına göre sergiledikleri daha karmaşık davranışlarıyla bağlantılı olduğu tahmininde bulunmuşlardı (Örneğin taş alet imalatı, zihinselleştirme, sesli iletişim). Maalesef, lunate sulcus tipik olarak endokasta güzel yansımaz. Bu nedenle, Australopithecus’taki konumu ile ilgili çözülememiş tartışmalar vardı.

Araştırmanın ortak yazarı Kimbel şunları belirtiyor: “Çalışmamızın en önemli özelliği, en son teknolojinin bu üç milyon yıllık fosiller hakkındaki uzun süredir devam eden tartışmaları nasıl açığa kavuşturabileceği. Bilgisayarlı tomografi taramaları ile kemik ve diş yapısının detaylarına ‘bakma’ yeteneğimiz kökenlerimizin biliminde gerçekten devrim yarattı.”

Bebek ve yetişkin endokraniyel (kafatasının iç kısmına ait) hacimlerin karşılaştırılması aynı zamanda Australopithecus afarensis’te insan benzeri uzun süren beyin gelişimine işaret ediyor. Bu durum yüksek olasılıkla, homininlerdeki uzun çocukluk öğreniminin evriminde kritikti.

Bebeklerde, diş yapısının bilgisayarlı tomografi taramaları, diş büyüme çizgilerini sayarak bireyin ölüm yaşını belirlemeyi mümkün kılar. Ağaçların yaş halkalarına benzer şekilde, bir dişin sanal bölümleri vücudun iç ritmini yansıtan artırımlı büyüme çizgilerini ortaya çıkarır. Dikika Kızı’na ait fosilleşmiş dişi çalışarak, ekibin diş uzmanları bu bebeğin ölüm yaşını 2.4 olarak belirledi.

Dikika Kızı’nın diş gelişim hızı genel olarak şempanzelerinkiyle karşılaştırılabilir, modern insana göre çok daha hızlı kalır. Ancak Australopithecus afarensis yetişkinlerinin beyinlerinin şempanzelerinkinden kabaca yüzde 20 daha büyük olduğu göz önüne alındığında, Dikika Kızı’nın küçük endrokraniyal (kafatasının iç yüzeyine ait) hacmi şempanzelere göre daha uzun süren beyin gelişimi olduğunu gösterir.

“Lucy’nin türünde maymun benzeri beyin yapısı ile insan benzeri uzamış beyin gelişimi süresinin bir kombinasyonun görülmesi beklenmedik bir olaydı. Bu bulgu, insan beyninin evriminin parça parça bir olay olduğu fikrini destekliyor ve uzamış beyin gelişimi süresinin kendi cinsimiz Homo’nun kökeninden önce görüldüğü açığa çıkıyor.” diyor Kimbel.

Primatlar arasında, farklı gelişim ve olgunlaşma hızları, farklı bebek bakım stratejileriyle ilişkilendirilir. Australopithecus afarensis’te görülen uzun süren beyin büyümesi, bakıcıya olan uzun süreli bağımlılıkla ilişkilendirilebilir. Alternatif olarak, yavaş beyin büyümesi ayrıca, öncelikle bağımlı durumdaki yavruların enerji gereksinimlerini, gıdanın her zaman bol olmadığı ortamda uzun yıllar boyunca karşılamanın bir yolunu temsil edebilir.

Her iki durumda da Australopithecus afarensis’teki uzun süren beyin gelişimi, beynin daha sonraki evrimini ve homininlerde sosyal davranışların temelini oluşturdu; bu muhtemelen uzun bir çocukluk öğreniminin evrimi için kritikti.

Arizona State University. 1 Nisan 2020.

Makale: Gunz, P., Neubauer, S., Falk, D., Tafforeau, P., Le Cabec, A., Smith, T. M., … & Alemseged, Z. (2020). Australopithecus afarensis endocasts suggest ape-like brain organization and prolonged brain growth. Science advances, 6(14), eaaz4729.