Yaklaşık 600 milyon yıl önce Dünya'da beliren ilk basit hayvanlar, 60 milyon yıl gibi kısa bir süre zarfında inanılmaz bir evrimsel sıçrama yaşayarak günümüzdeki karmaşık ve çeşitli canlı formlarına dönüştü. Bu hızlı evrim sürecine Kambriyen Patlaması adı veriliyor ve günümüzde gördüğümüz pek çok hayvan topluluğu ile ekosistem bu dönemde şekillendi. Bilim insanlarının yeni bir araştırması ise, bu devasa evrimsel atılımın ardında şaşırtıcı bir etken olabileceğini öne sürüyor: dışkı.
Yapılan çalışmaya göre, ilk canlıların dışkı üretmeye başlaması, besin maddelerinin okyanusların daha derinlerine ulaşmasına ve böylece daha büyük ve çeşitli hayvanların evrimleşmesine zemin hazırlamış olabilir.
Dışkı ile Beslenen Bir Okyanus: Biyolojik Pompa
Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'nden paleontolog Julien Kimming ve Flinders Üniversitesi'nden paleobiyolog Russell Bicknell, yaptıkları kapsamlı bir incelemede, fosilleşmiş sindirim sistemleri ve Kambriyen dönemine ait dışkı örneklerini (koprolitler) mercek altına aldı. Bu verileri, günümüz okyanuslarındaki besin döngüleri ve yaklaşık 540 milyon yıl önceki okyanus kimyası üzerine yapılan simülasyonlar ve jeolojik kanıtlarla karşılaştırdılar. Elde edilen tüm veriler, göz ardı edilmiş bir gerçeğe işaret ediyordu: Kambriyen Patlaması'na yol açan besin maddelerinin okyanusun derinliklerine ulaşmasında dışkının kritik bir rol oynamış olması.
Günümüz okyanusları, planktonlardan balinalara kadar her canlının ürettiği dışkı ile doludur. Bu, okyanuslarda karbon, demir, azot ve fosfor gibi besin maddelerinin dolaşımını sağlayan biyolojik pompa sisteminin önemli bir parçasıdır. Bu biyolojik pompa olmadan, okyanusların derinlikleri bugünkü kadar yaşanabilir olmazdı. Ancak 540 milyon yıl öncesine, yani Ediyakaran Dönemi'nin sonlarına doğru, okyanusların derinlikleri pek de yaşanabilir bir yer değildi. Kimming ve Bicknell'e göre, hayvanların ilk sindirim sistemlerini geliştirmesi ve dışkı üretmeye başlamasıyla, bu dışkı parçacıkları okyanusun derinliklerine sürüklenerek erken biyolojik pompaya bir nevi başlangıç verdi.
Kimming ve Bicknell, yayınladıkları bir çalışmada şu ifadeleri kullanıyor: “Dışkı pelletlerinin ortaya çıkması, daha derin sulara ek organik karbon, demir, azot ve fosfor kaynağı sağladı. Bu çerçevede, dışkı pelletleri deniz yaşamı için desteği önemli ölçüde artırdı ve muhtemelen Kambriyen dönemi biyolojik çeşitliliğini ve biyokütlesini destekledi.”
Dışkılama Dünyayı Nasıl Değiştirdi?
Dünya'daki ilk hayvanlar, okyanusların güneş alan üst katmanlarında veya sığ deniz tabanlarında yaşayan basit canlılardı. O dönemde organlar henüz icat edilmemişti, bu yüzden bu canlılar için “yemek yemek”, küçük besin parçacıklarının (plankton veya bakteri gibi) vücutlarındaki tek açıklığa doğru sürüklenmesini beklemek anlamına geliyordu. Hücreleri daha sonra bu besin parçacıklarını yutarak moleküllerine ayırıyordu.
Bu erken canlıların okyanusa geri bıraktığı şeyler, çoğunlukla hücre metabolizmalarının kimyasal yan ürünleriydi ve diğer hayvanlar tarafından kullanılabilecek besin maddeleri değildi. Bu nedenle, derin okyanuslar yeterli besin sunmadığı için büyük ölçüde boş kalmıştı. Ancak sindirim sistemlerinin ve dışkının ortaya çıkmasıyla her şey değişti.
Yaklaşık 580 milyon yıl öncesine gelindiğinde, bazı hayvanlar basit organlar geliştirmeye başlamıştı. Bu canlılar artık makroskopik yiyecek parçalarını yutabiliyor ve bunları hücrelerinin dışında, oldukça basit ama devrim niteliğindeki bağırsaklarında sindirebiliyordu. Bu, hayvanların daha fazla yemek yiyerek daha karmaşık vücutları destekleyebileceği anlamına geliyordu, ancak aynı zamanda sindiremedikleri veya ememedikleri kısımları atmaları gerekiyordu. İşte bu noktada dışkı ortaya çıktı.
Bugüne kadar paleontologlar, yaklaşık 540 ila 494 milyon yıl öncesine ait Kambriyen koprolitlerinden yaklaşık 35 farklı bölgede örnekler çıkardı. Kimming ve Bicknell'in de belirttiği gibi, bu koprolitler mikroskobik boyutlardan birkaç santimetreye kadar değişiyor ve silindirik, elipsoit, dairesel ve hatta “patlamış” gibi görünen formlarda olabiliyor. Bazı büyük koprolitler, onları üreten canlıların diyeti hakkında ipuçları veren kabuk veya dış iskelet parçaları içeriyor. Bu fosilleşmiş dışkıların boyut ve şekil çeşitliliği, onları üreten hayvanların da çeşitlilik gösterdiğini düşündürüyor, ancak bilim insanları henüz pek çok Kambriyen fosil hayvanını bunlara karşılık gelen koprolitlerle eşleştirebilmiş değil.
Bakteri matları bu dışkı ziyafetinde gelişti ve bazı hayvanlar bakterileri otlamaya başladı. Diğer daha büyük hayvanlar ise bu bakterileri yiyerek, biyokütlelerinin en azından bir kısmını tekrar dışkıya dönüştürdü. (Yaşamın döngüsü bu işte.)
Kanada'nın kuzeybatısındaki Raven's Throat River adlı bir fosil alanında, 500 milyon yıllık koprolitler ve trilobitler ile konik kabuklu mollusk benzeri hyoliths fosilleri bulundu. Araştırmacılar, Kambriyen hayvanlarının muhtemelen ya doğrudan koprolitleri ya da üzerlerinde büyüyen mikrobiyal toplulukları yediği sonucuna vardı.
Daha Büyük ve Daha İyi Dışkılar Evriliyor
Kimming ve Bicknell, Kambriyen Dönemi boyunca koprolitlerin nasıl değiştiğini incelediklerinde belirgin bir eğilim fark ettiler: Zamanla dışkılar büyüdü ve daha geniş bir şekil yelpazesine yayıldı. Bu durum, basit, düz tüpler olarak başlayan fosilleşmiş bağırsaklarda gözlemlenen değişimlerle uyumluydu. Yaklaşık 40 milyon yıllık evrim sürecinde hayvan bağırsakları kıvrımlar, özofagus ve mide gibi özel ön bağırsaklar ve sindirim bezleri geliştirdi. Tüm bu yenilikler, daha büyük ve daha sert lokmaları sindirmeyi mümkün kıldı.
Bu durum, genel olarak hayvanların daha büyük ve karmaşık hale geldiğinin ve türlerin giderek daha çeşitli torunlara ayrıldığının bir işareti. Kimming ve Bicknell'e göre, daha büyük hayvanlar daha büyük dışkılara yol açtı, ancak daha büyük dışkılar da daha büyük hayvanları desteklemeye yardımcı oldu.
“Kambriyen radyasyonu sırasında organizma boyutundaki hızlı ivmelenme, koprolit boyutunu artırdı ve bu da bu ekosistemlerin kurulmasını daha da hızlandıran pozitif bir geri besleme döngüsü sağladı,” diye yazdılar.
Başka bir deyişle, dışkının önemini uzun süredir hafife almışız.
