Nöbetçi Eczaneler
Sıcakkanlı hayvanlar denince akla genellikle memeliler veya kuşlar gelir. Peki ya denizde yaşayan hayvanlar? Çoğu balık soğukkanlıdır, yani vücut ısılarını kontrol etmek için yaşadıkları çevredeki suların sıcaklığına bağımlıdırlar. Bununla birlikte, bu normu alt üst eden benzersiz bir balık grubu vardır; 36.000’den fazla türden sadece yaklaşık 40’ı içten ısı üretebilir ve vücutlarının bazı kısımlarını çevrelerindeki sudan daha sıcak tutabilir. Yeni bir ortak çalışmada, bir grup bilim insanı, okyanusta ortaya çıkışlarıyla ilgili soruları yanıtlamak için bu balık grubunu inceledi. Bu sıcakkanlı balıklara endoterm denir ve bu yeteneği nasıl ve neden geliştirdiklerini anlamak, evrimin ve okyanusumuzdaki beklenmedik bağlantıların ilgi çekici bir öyküsüdür.
Balıklarda Endotermi Nedir?
Endotermi, bir hayvanın normal hücresel veya metabolik süreçler yoluyla kendi ısısını üretebilmesi ve vücut sıcaklığını sabit tutabilmesi anlamına gelir. Sıcakkanlı balıklar için bu, vücutlarının belirli kaslarında veya bölgelerinde ısı üretebildikleri anlamına gelir. Bu yetenek, daha hızlı yüzmelerine, daha aktif avlanmalarına ve soğuk sularda hayatta kalmalarına yardımcı olur. Bu yeteneğe sahip balıklara örnek olarak ton balığı, marlin ve kılıç balığı verilebilir. Bu balıklar hızları ve güçlü vücutlarıyla bilinir ve genellikle besin zincirlerinin en üst yırtıcılarıdır.
Endotermi memelilerde ve kuşlarda çok yaygınken, balıklarda son derece nadirdir. Peki neden sadece birkaç balık türünde bulunur ve nasıl ortaya çıkmıştır? Yıllar boyunca birçok teori, bu balıkların milyonlarca yıl önce daha hızlı veya daha derin yüzdüğünü veya soğuyan okyanuslara adapte olduğunu öne sürmüştür. Bu fikirleri test etmek zorlu olmuştur çünkü geçmiş çalışmalar, çeşitli balık türleri arasında daha karmaşık evrimsel modelleri incelemek için gerekli araçlara sahip değildi ve sadece birkaç türe bakabiliyordu.
Büyük Sürprizlerle Dolu Geniş Kapsamlı Bir İş Birliği
Son zamanlarda, Scripps Okyanus Bilimleri Enstitüsü ve Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi de dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanından 20’den fazla bilim insanından oluşan bir ekip, bu gizemi çözmek için iş birliği yaptı. Balık biyolojisi, genetik, matematiksel modelleme ve paleontoloji alanlarındaki birleşik uzmanlıklarını kullanan bu çalışma, gerçek bir ekip çalışmasıydı. Bu çalışmanın merkezinde, moleküler veriler kullanılarak şimdiye kadar oluşturulmuş en büyük balık soyağacı yer alıyordu. Araştırmacılar, tüm ana grupları temsil eden ve bilinen tüm sıcakkanlı balık ailelerini içeren 1000’den fazla ışın yüzgeçli balık türünün DNA’sını inceledi. Bu, bilim insanlarının balık endotermisinin ne zaman evrimleştiğini izlemelerine ve bunu balık evrimsel tarihi içinde konumlandırmalarına olanak sağladı.
Buldukları şey, özellikle binlerce yıldır var olan okyanus canlıları için evrim alanındaki keşifler açısından oldukça ilginçti. Endotermi, birbirleriyle yakın akraba olmayan ışın yüzgeçli balık gruplarında en az dört kez bağımsız olarak ortaya çıktı. Bu, farklı balık türlerinin ayrı ayrı ısıyı koruma yeteneğini geliştirdiği anlamına gelir; bu da yakınsak evrimin bir örneğidir. Ancak asıl sürpriz, balıkların ötesine baktıklarında ortaya çıktı.
Balinalar ve Sıcakkanlı Balıklar: Beklenmedik Bir Bağlantı
Birçok bilim insanı, Senozoyik dönemdeki iklim değişikliğinin, soğuyan okyanuslarda vücutlarını sıcak tutmak için bir tepki olarak balıklarda endoterminin ortaya çıkmasına yol açtığına inanıyordu. Ancak bu teori yeni geliştirilen bir matematiksel model kullanılarak test edildiğinde, okyanus sıcaklığındaki düşüşleri bu özelliğin evrimiyle ilişkilendiren güçlü bir kanıt bulunamadı. Bunun yerine, araştırmacılar, balıkların endotermi geliştirme zamanlamasının, yaklaşık 40 ila 10 milyon yıl önce Eosen-Miyosen dönemlerinde balinaların (cetaceanlar) çeşitlenmesiyle yakından eşleştiğini fark ettiler.
Makalenin baş yazarı Dr. Melendez-Vazquez, bu çalışmanın en heyecan verici kısımlarından birinin, balık genetiğini araştırırken balina evrimiyle olan bağlantının beklenmedik bir şekilde ortaya çıkması olduğunu söylüyor. “Genel olarak, balinalar mutlu bir tesadüf. Bu zihniyetle yola çıkmadık; araştırma sürecinde kendiliğinden ortaya çıktı. Bu, bilimin ne kadar dinamik olduğunu vurguluyor. Aklınızda bir hedefle yola çıkabilir ve yol boyunca [tesadüfleri] keşfedebilir veya [tesadüfleri] görmezden gelebilirsiniz.”
Bu bulgu tam olarak ne anlama geliyor? Balinalar, milyonlarca yıl önce okyanusları istila eden kara memelilerinden evrimleşmiştir. Başarılı deniz yırtıcıları ve okyanus ekosistemlerinde büyük oyuncular haline geldikçe, balinalar benzer besin kaynaklarını ve yaşam alanlarını paylaşan balıklar üzerinde yeni bir rekabet baskısı yaratmış olabilirler. Ton balığı ve kılıç balığı gibi birçok sıcakkanlı balık, balinaların avladığı küçük balıklar, kalamarlar ve plankton gibi aynı tür avlarla beslenir.
Çalışma, balıkların balinalarla yiyecek ve alan için daha iyi rekabet edebilmek amacıyla endotermi geliştirerek yüzme yeteneklerini ve metabolizmalarını artırdığı evrimsel bir rekabeti öne sürüyor. Bu değişim sadece balıkların daha hızlı avcı olmaya çalışmasıyla ilgili değil, aynı zamanda diğer sıcakkanlı deniz hayvanlarının hakim olduğu değişen okyanus ortamında daha uzun süre aktif kalmak ve daha verimli yüzmekle ilgiliydi. Bu rekabet, yüksek enerji maliyetine rağmen balıklarda sıcakkanlılığın evrimini tetiklemiş olabilir.
Genlerin Derinlemesine İncelenmesi:
Balıkların bu yeteneği moleküler düzeyde nasıl geliştirdiğini araştırmak için ekip, sıcakkanlı balıklar, balinalar, penguenler ve köpekbalıkları da dahil olmak üzere 205 deniz türünün genomlarını analiz etti. Isı üretimi, kas fonksiyonu ve metabolizma ile ilgili doğal seçilim belirtileri gösteren genleri aradılar.
Bilim insanları, birçok sıcakkanlı hayvanın ısı üretmelerine ve korumalarına yardımcı olan benzer genetik değişikliklere sahip olduğunu keşfetti. Bu genetik adaptasyonların bazıları farklı türler arasında ortak olsa da, diğerleri benzersizdir ve her hayvanın ısıyı nasıl ürettiğine göre uyarlanmıştır. Örneğin, vücutlarının sadece belirli kısımlarını (gözler ve beyin gibi) mı yoksa tüm vücutlarını mı sıcak tuttukları gibi.
Bu bize evrimin, balık vücutlarının ısınması sorununa her balığın ekolojisine ve fizyolojisine uygun farklı genetik “çözümler” bulduğunu gösteriyor. Ayrıca vücut ısısı düzenlemesi gibi karmaşık özelliklerin, birlikte çalışan birçok genetik faktöre nasıl bağlı olduğunu da ortaya koyuyor.
Neden Çok Az Balık Sıcakkanlıdır?
Eğer endotermi bu kadar avantaj sağlıyorsa, neden daha fazla balık bunu evrimleştirmemiştir? Cevap, enerji maliyetlerine ve gerekliliğe dayanmaktadır. Vücudu soğuk okyanus suyundan daha sıcak tutmak çok fazla enerji gerektirir. Sadece bu ek metabolik güce “ihtiyaç duyan” balıklar, örneğin benzer avlar için deniz memelileriyle rekabet edenler, bunu karşılayabilir. Okyanusta hayatta kalma oyununda riskler çok yüksektir.
Bazı balıklar, endotermiyi destekleyebilecek fiziksel özelliklere veya genlere sahip olabilirler, ancak aynı baskılarla karşılaşmadıkları veya faydanın enerji maliyetinden daha ağır basmayacağı için evrimsel sıçramayı asla gerçekleştiremezler. Birçok balık için soğukkanlılık hayatta kalmak için yeterlidir ve her birinin kendi ekosistemindeki rolü açısından çok daha az maliyetlidir.
Bu Neden Önemli?
Balıkların endotermisini anlamak, sadece sıcakkanlı balıklarla ilgili bilimsel soruları yanıtlamaktan daha fazlasıdır. Dr. Melendez-Vazquez, “Bu, okyanusun ne kadar dinamik olduğunu, her şeyin nasıl birbirine bağlı olduğunu anlamamıza yardımcı oluyor” diyor. “Okyanusun kendisi bir organizma erime potasıdır; hepsi birbirine bağlıdır. Bu, okyanuslarımızda evrimin nasıl gerçekleştiğini anlamamıza yardımcı oluyor. Milyonlarca yıl önce olan bir şeyi tahmin ediyoruz. Bu anlamda çok spekülatif.” Bu çalışma, okyanustaki yaşamın ne kadar derinden birbirine bağlı olduğunu ortaya koyuyor. Bir hayvan grubundaki evrimsel değişiklikler, ekosistemler boyunca dalgalanarak diğerlerini şaşırtıcı şekillerde uyum sağlamaya itebilir.
Bu çalışma aynı zamanda, iklim değişikliği ve insan gelişimi nedeniyle okyanuslarda meydana gelen hızlı değişimlere türlerin nasıl tepki verebileceğine dair de fikir veriyor. Okyanus sıcaklıkları değiştikçe ve türler yeni bölgelere taşındıkça, yeni rekabetler ortaya çıkacaktır. Bazı balıklar, farklı metabolik stratejilere sahip yeni komşular veya yırtıcılarla karşı karşıya kalabilir. Balıkların geçmişte endotermiyi nasıl geliştirdiğini bilmek, bilim insanlarının gelecekteki okyanusta hangi hayvanların başarılı olabileceğini veya zorlanabileceğini tahmin etmelerine yardımcı olabilir.
Keşif ve İşbirliği Öyküsü:
Japonya’dan Oklahoma’ya, Fransa’dan Washington DC’ye kadar uzanan bu çalışma, modern bilimin genellikle küresel ve işbirlikçi bir çaba olduğunun harika bir örneğidir. Ayrıca bilimsel keşfin düz bir yol olmadığını da hatırlatıyor. Bazen tek bir soruyu yanıtlamak için yola çıkarsınız ve yeni ve beklenmedik cevaplar bulursunuz. İşte bu yolculuk, gerçek atılımlara yol açabilir.
Kaynak: https://ocean.si.edu/warm-blooded-fish-how-competition-helped-some-fish-keep-their-heat
