Hayvanların evrimi

Hayvanların evrimi, yaşamın doğuşundan bu yana gerçekleşen evrimsel sürecin, ilk hayvanların ortaya çıkışından (665 milyon yıl önce) bu zamana kadar olan gelişimi.

Bitkiler ve hayvanlar, kökenlerini, bir hücrenin diğerini yuttuğu, ancak bir nedenden dolayı sindiremediği bir süreç olan endosimbiyoz'a borçludur. Bunun kanıtı, hücrelerinin çalışma biçiminde yatmaktadır. Hem bitkiler hem de hayvanlar, enerji taşıyan molekül ATP'yi üretmek için aerobik solunum kullanarak hücrelerinde enerjiyi serbest bırakmaya yarayan mitokondri adı verilen yapılara güvenir. Mitokondrinin serbest yaşayan aerobik bakterilerden evrimleştiğine dair önemli kanıtlar vardır: Mitokondriler bakteri hücrelerinin boyutundadır; ikili fisyon yoluyla hücreden bağımsız olarak bölünürler; tek bir dairesel DNA molekülü şeklinde kendi genomlarına sahiptirler; onların ribozomları, ökaryot hücresinin sitoplazmasında bulunan ribozomlardan ziyade bakterilerinkilere benzer; ve kloroplastlar gibi, başka bir hücre tarafından yutulmuş bakteri hücrelerinden türetilmişlerse bekleneceği gibi çift zarla çevrilidirler.

Tek hücreli organizmalar birçok kimyasalı işleyebilmelerine rağmen, karmaşık bedenler için gerekli özelleşmiş hücrelere sahip değillerdi. Hayvan bedenlerinde, her biri ayrı bir iş yapan organelleri içeren çeşitli hücreler –deri, kan ve kemik– vardır. Bakteriler ve arkeler, DNA'larını paketleyecek organelleri ve çekirdeği olmayan tek hücrelerdir. Bakteriler diğer bakterilerin içinde yaşamaya ve onlar için organel işlevi görmeye başladığında devrim niteliğinde bir şey oldu. Yiyecekleri enerjiye dönüştüren organeller olan mitokondri, bu karşılıklı yarar sağlayan ilişkilerden evrimleşmiştir. Ayrıca, ilk kez DNA çekirdeklerde paketlendi. Yeni karmaşık hücreler ("ökaryotik hücreler"), tüm hücreyi destekleyen özel roller oynayan özel parçalardan oluşuyordu. Muhtemelen bazı faydalar elde edilebileceği için hücreler de birlikte yaşamaya başladı. Hücre grupları daha verimli beslenebilir veya daha büyük olmaktan korunma sağlayabilir. Toplu olarak yaşayan hücreler, her bir hücrenin belirli bir işi yapmasıyla grubun ihtiyaçlarını karşılamaya başladı. Bazı hücreler grubu bir arada tutmak için bağlantılar yapmakla görevlendirilirken, diğer hücreler yiyecekleri parçalayabilecek sindirim enzimleri üretti.

Özelleşmiş, işbirliği yapan hücre kümeleri, sonunda, moleküler genetik çalışmalarının 800 milyon yıl önce evrimleştiğini öne sürdüğü ilk hayvanları oluşturdu. Süngerler en eski hayvanlar arasındaydı. Süngerlerden elde edilen kimyasal bileşikler 700 milyon yıl kadar eski kayalarda korunurken, moleküler kanıtlar süngerlerin daha da erken geliştiğine işaret ediyor. Okyanustaki oksijen seviyeleri günümüze kıyasla hala düşüktü, ancak süngerler düşük oksijen koşullarını tolere edebilir. Diğer hayvanlar gibi metabolizma için oksijene ihtiyaçları olsa da, çok aktif olmadıkları için fazla bir besine ihtiyaçları olmaz. Özel hücreler tarafından vücutlarına pompalanan sudan yiyecek parçacıklarını çıkararak hareketsiz dururken beslenirler. Bir süngerin basit vücut planı, sert iskelet parçaları tarafından desteklenen su dolu boşlukların etrafındaki hücre katmanlarından oluşur. Her zamankinden daha karmaşık ve çeşitli vücut planlarının evrimi, sonunda farklı hayvan gruplarına yol açacaktır. Bir hayvanın vücut planının oluşum talimatları onun genlerindedir. Bazı genler, bileşenleri doğru bir şekilde bir araya getirmek için belirli yer ve zamanlarda diğer birçok genin ifadesini kontrol ederek orkestra şefleri gibi davranır. En eski hayvanlarda bile karmaşık cisimler için talimatların bölümlerinin mevcut olduğuna dair kanıtlar var.

Kamçılı kolonisi teorisine göre hayvanlar, koloniler halinde yaşayan flagellatlardan (kamçılılar) evrimleşmiştir. Bu teori, flagellatlarda kolonyal eğilime ve flagella varlığına dayanmaktadır. Hayvanlar, koloni içindeki hücrelerin uzmanlaşmasıyla oluşur.

Yaklaşık 580 milyon yıl önce (Ediyakaran Dönemi) süngerlere ek olarak başka organizmaların da türleştiği bir dönemdi. Vücutları yaprak, kurdele ve hatta yorgan şeklinde olan bu çeşitli deniz canlıları 80 milyon yıl boyunca süngerlerin yanında yaşadılar. Fosil kanıtları, dünyadaki tortul kayaçlarda bulunabilir. Ancak çoğu Ediyakara hayvanının vücut planları modern gruplara benzemiyordu. Ediayakaran'ın sonunda, oksijen seviyeleri yükseldi ve oksijene dayalı yaşamı sürdürmek için yeterli seviyelere yaklaştı. İlk süngerler aslında bakterileri yiyerek ve onları ayrışma sürecinden uzaklaştırarak oksijeni artırmaya yardımcı olmuş olabilir. Dickinsonia costata adlı bir organizmanın izleri, muhtemelen mikroplarla ziyafet çekerek, denizin dibinde hareket etmiş olabileceğini gösteriyor.

Bununla birlikte, yaklaşık 541 milyon yıl önce, Ediyakaran canlılarının çoğu ortadan kayboldu ve Douglas Erwin ile diğer bilim adamlarının hala anlamaya çalıştığı büyük bir çevresel değişikliğin sinyalini verdi. Gelişen hayvan vücut planları, beslenme ilişkileri ve çevre mühendisliği bir rol oynamış olabilir. Ediyakaran'ın sonlarına tarihlenen fosil kayıtlarında bulunan yuvalar, solucan benzeri hayvanların okyanus tabanını kazmaya başladığını ortaya koyuyor. Bu ilk çevre mühendisleri, diğer Ediyakaran hayvanları için koşulları bozarak tortuyu rahatsız etti ve belki de havalandırdı. Bazı hayvanlar için çevresel koşullar bozulurken, diğerleri için iyileştiler ve potansiyel olarak türlerde bir değişimi katalize ettiler.

Kambriyen Dönemi (541-485 milyon yıl önce), yeni yaşam formlarının vahşi bir patlamasına tanık oldu. Yeni oyuk yaşam tarzlarıyla birlikte kabuklar ve dikenler gibi sert vücut parçaları evrimleşti. Sert vücut parçaları, hayvanların, yuva kazma gibi çevrelerini daha büyük bir şekilde tasarlamasına izin verdi. Ayrıca, avı kovalamak için yön hareketi için tanımlanmış kafaları ve kuyrukları olan daha aktif hayvanlara doğru bir kayma meydana geldi. Trilobitler gibi iyi zırhlı hayvanlar tarafından aktif beslenme, yumuşak Ediyakaran yaratıklarının üzerinde yaşadığı deniz tabanını daha da bozmuş olabilir.

Eşsiz beslenme tarzları, çevreyi bölümlere ayırarak, yaşamın daha fazla çeşitlendirilmesine yer açtı. Waptia okyanusun dibini tararken, priapulid solucanlar tortunun içine girdi, Wiwaxia süngerlere yapıştı ve Anomalocaris yukarıda gezindi. Bu tuhaf görünümlü organizmaların çoğu, 5 gözlü Opabinia gibi evrimsel deneylerdi. Bununla birlikte, trilobitler gibi bazı gruplar, yüz milyonlarca yıl boyunca Dünya'ya yayıldı ve egemen oldu, ancak Permiyen Triyas yok oluşunda sonunda soyu tükendi. Stromatolit resifleri oluşturan bakteriler de azaldı ve Dünya'daki koşullar değişmeye devam ettikçe brakiyopod adı verilen organizmalar tarafından yapılan resifler ortaya çıktı. Günümüzün baskın resif yapıcıları olan sert mercanlar, bundan birkaç yüz milyon yıl sonra ortaya çıktı. Ancak, gelecek olan tüm değişikliklere rağmen, Kambriyen'in sonunda var olan hemen hemen tüm hayvan türleri veya şubelerine (yumuşakçalar, eklembacaklılar, annelidler vb.) ait ilk canlılar evrilmiştir.