Batı Avustralya’nın Kimberley bölgesindeki Fitzroy Crossing kasabası yakınlarındaki kireçtaşı sıralarında, dünyanın en iyi korunmuş antik resif komplekslerinden birini bulacaksınız.
Burada, en erken çeneli atalarımızdan bazılarını temsil eden tarih öncesi bir balık sınıfı olan placodermler de dahil olmak üzere sayısız tarih öncesi deniz hayvanının kalıntıları bulunur.
Placodermler antik denizlerin, nehirlerin ve göllerin hükümdarlarıydı. Devoniyen Dönemi’nin (419–359 milyon yıl önce) en bol ve çeşitli balıklarıydılar – ancak sonunda bir kitlesel yok oluşta öldüler.
Placodermleri incelemek, çeneli omurgalı vücut planının kökenleri hakkında bilgi sağladıklarından önemlidir (omurgalılar omurgaları olan hayvanlardır). Örneğin, ilk çeneler, dişler , çift kafatası kemikleri ve çift uzuvlar evrimleştiğinde placoderm’ler ortaya çıktı. Ayrıca bize omurgalı evriminde iç döllenmenin ve canlı doğumun kökenlerini de öğrettiler.,
Şimdi, Science dergisinde yayınlanan bir makalede , bir omurgalının üç boyutlu olarak korunmuş en eski kalbine ilişkin bulgularımızı detaylandırıyoruz – bu durumda bir çeneli omurgalı. Bu placoderm kalbi yaklaşık 380 milyon yaşında ve önceki en eski omurgalı kalbinden 250 milyon yıl daha yaşlı .
Nasıl yaptık?
Fitzroy Geçidi yakınlarındaki balık fosilleri ilk olarak 1940’larda Gogo İstasyonu’ndan rapor edildi. Ancak 1960’lara kadar, zayıf asetik asitle kayaları kemiklerden uzaklaştıran bir teknik kullanılarak güzel 3D korumalar ortaya çıkmadı.
Ancak, bu tekniğin iki ucu keskin bir kılıç olduğu kanıtlandı. Kemikli iskeletin ince detayları ortaya çıkarken, fosillerdeki yumuşak dokular eriyip gitti. Plakodermlerde ilk fosilleşmiş kas parçalarının tanımlanması 2000 yılına kadar değildi.
İlk olarak 2010 yılında Gogo fosillerinde kullanılan “synchrotron mikrotomografisi” adı verilen bir X-ışını yönteminin ortaya çıkmasıyla birlikte, Gogo placodermlerinden boyun ve karın kasları da dahil olmak üzere daha fazla kas ortaya çıkarıldı .
Çalışmamız aynı teknolojiyi ilk kez bir Devon balığında karaciğer, mide ve bağırsakların varlığını göstermek için kullandı. Örneklerden bazıları, son yemeklerinin kalıntılarını bile gösterdi: bir kabuklu.
Yumuşak organları, arthrodires adı verilen bir placoderm düzeninde fosilleşmiş bulduk . Bunlar, baş ve gövde zırhları arasında benzersiz bir eklem ile karakterize edilen, bilinen tüm placodermlerin en yaygın ve çeşitli olanlarıdır.
Placoderm’in kalbi
Bizim için en heyecan verici buluş kalp oldu. Senkrotron hayal gücünü kullanarak ilk placoderm kalbimizi bulduk.
Sonra nötron görüntüleme adı verilen bir teknolojiyle deneyler yaparken , farklı bir örnekte ikinci bir kalp keşfettik.
Devoniyen denizlerinde hayat sinir bozucu olmalı, çünkü placodermlerin kelimenin tam anlamıyla kalpleri ağızlarında!
Omurgalı evriminde bu noktada boyun o kadar kısaydı ki, kalp boğazın arkasında ve solungaçların altında bulunuyordu.
Çenesiz abanoz gibi eklembacaklılardan bile daha ilkel olan balıkların kalpleri karaciğerlerine yakındır. Ve kalbin odaları (atriyum ve ventrikül olarak adlandırılır) yan yana oturur.
Öte yandan, artrodir placoderms, kalbi boğazın arkasında, daha ileri (ön) bir konumda tuttu. Ve atriyum ventrikülün üstüne oturdu – bugün köpekbalıkları ve kemikli balıklara benzer.
Bugün yaşayan tüm omurgalıların %99’unun çenesi vardır. Arthrodires, çeneli omurgalılarda kalbin daha ileri bir konuma yeniden konumlandırılmasının çenelerin ve boynun evrimi ile bağlantılı olduğu hipotezini destekleyen ilk anatomik kanıtı sağlar.
Ama hepsi bu değil. Kalbin bu hareketi aynı zamanda akciğerlerin gelişmesine de yer açardı.
Placodermlerin akciğerleri var mıydı?
Günümüzün en zorlu evrimsel sorularından biri, en erken çeneli omurgalılarda akciğerlerin bulunup bulunmadığıdır. Balıkların solungaçları olmasına rağmen, bazı balıklarda akciğerlerin varlığı, suda batmak ve yükselmek için gerekli olan kaldırma kuvvetine yardımcı olabilir.
Bugün, akciğerler yalnızca akciğerli balıklar ve Afrika kamış balıkları gibi ilkel kemikli balıklarda bulunur .
Daha gelişmiş kemikli balıklar ( teleostlar gibi ) bir yüzücü mesane kullanarak ayakta kalırken, köpekbalıklarının ne akciğerleri ne de yüzücü mesaneleri vardır ve bunun yerine kaldırma kuvvetine yardımcı olmak için büyük bir yağlı karaciğer kullanırlar.
Peki ya eski placodermler? Önceki çalışmalar ( biraz tartışmalıydı ), akciğerlerin Bothriolepis adı verilen ilkel bir placoderm’de bulunduğunu öne sürdü .
Gogo’daki artrodirlere ilişkin analizimiz, Bothriolepis’te akciğer olduğu düşünülen yapıların aslında iki loblu bir karaciğer olduğunu ortaya koyuyor, bu nedenle akciğerlerin artık plakodermlerden yoksun olduğu düşünülüyor.
Bu nedenle keşfimiz, kemikli balıklarda (osteichthyans) akciğerler için tek bir köken göstermektedir. Kalbin çenesiz balıklardan (Cyclostomata) ileri bir konuma hareketi, daha sonraki soylarda akciğerlerin gelişmesine yer açardı.
Plakodermlerde akciğerlerin olmaması, bu balıkların, modern köpek balıkları gibi, yüzdürme için karaciğerlerine güvendiğini gösteriyor.
Önemli bir site
Organların korunması zamana karşı bir yarıştır. Bazı durumlarda, bir hayvanın ayrışması yumuşak dokuların korunmasına yardımcı olur, ancak çok fazla ayrışma ve yumuşak dokular çürür. Mükemmel koruma için dengenin tam olarak doğru olması gerekir.
Fosilleşmiş kalpte atriyum ve ventriküllerin açıkça gösterildiğini, konus arteriosus – kalbin ventrikülden arterlere kan yönlendiren bir bölümü – iyi korunmadığını bulduk.
İnsan vücudu planının kökenleri de dahil olmak üzere omurgalıların erken evrimini tam olarak anlamak istiyorsak, bu keşifleri sonsuza kadar kaybolmadan önce yapabilmek çok önemlidir.
Bu nedenle, acil bulgularımızın ötesinde, çalışmalarımız Kimberley’deki Gogo sahasının, bu çalışmayı yürütmek için dünyanın en önemli alanlarından biri olarak önemini pekiştirdi.