T. rex ve Yakın Akrabaları, Modern Kuşlar gibi Sıcakkanlıydı

6 Haziran 2022

Kuşlar, gezegendeki en çok çalışan metabolizmaların ürettiği ısıyla kendilerini sıcak tutarken, kertenkeleler kendilerini sıcak tutmak için Güneş’e güvenirler.

Bu grupların her ikisi de dinozorlarla bağlantılı ve bu nedenle paleontologlar uzun zamandır dinozorların kertenkele kuzenleri gibi soğukkanlı metabolizmaları mı yoksa kuş akrabaları gibi sıcakkanlı metabolizmaları mı olduğunu merak ediyor. Artık bilim insanları cevabı biliyor: İkisi de.

Bir hayvanın metabolizması, vücudunun normal işlevleri yerine getirmek için ne kadar enerji kullandığını ifade eder. Daha yüksek bir metabolizma (sürdürmek için daha fazla enerji gerektirir), bir hayvanın daha aktif olabileceği anlamına gelir, ancak hayvanın metabolik motorunu çalışır durumda tutmak için yeterince yiyecek yemesi ve yeterince oksijen soluması gerekir.

Ek bir avantaj olarak, yüksek metabolizma, hayvanları sıcak tutan ısı üretir, bu nedenle sıcak kanlı veya endotermik terimini kullanılır. Ters metabolik strateji, sürdürmek için daha az enerji gerektirir ve soğuk kanlı veya ektotermik olarak bilinir.

Soğukkanlı hayvanlar endotermik canlılardan daha az oksijene ve yiyeceğe ihtiyaç duyarlar ancak vücut sıcaklıklarını davranışlarıyla düzenlemek zorundadırlar. Kendi ısılarını üretmek yerine güneşlenerek veya gölgede saklanarak iç sıcaklıklarını korurlar.

CalTech’te doktora sonrası araştırmacı ve dinozor metabolizmaları hakkında yeni bir çalışmanın baş yazarı Jasmina Wiemann, “Kuşlar, olağanüstü yüksek metabolik hızlarını dinozor atalarından miras aldılar, bu oldukça havalı.” diyor.

Yaşayan ve soyu tükenmiş 55 türün (çoğu dinozor) analizinde, Wiemann ve ortak yazarlar, şu anda yalnızca memelilerde ve kuşlarda görülen sıcak kanlılığın dinozorlar arasında oldukça yaygın olduğunu, ancak tüm dinozorların sıcak kanlı olmadığını buldular.

Ekip, çeşitli dinozor gruplarından türleri analiz ederek, sıcak kanlı ve soğuk kanlı metabolizmaların zaman içindeki evrimini izledi. Bir atadan gelen dinozorların muhtemelen sıcak kanlı olduğunu buldular, ancak dinozorların hepsi bu şekilde kalmadı. 251,9 milyon ile 201,3 milyon yıl önce arasındaki Triyas döneminde dinozorlar iki ana gruba ayrıldı: saurischian’lar (“kertenkele kalçalı” dinozorlar) ve ornithischian’lar (“kuş kalçalı” dinozorlar).

Kanıtlar, Tyrannosaurus ve Allosaurus gibi et yiyen theropodlar da dahil olmak üzere saurischianların ataları gibi sıcak kanlı yaratıklar olduğunu gösteriyor. Kuşlar bu soydan geliyor ve sıcak kanlı bir metabolizmaya sahipler.

Aralarında Triceratop’lar ve ördek gagalı Hadrosaurus’un da bulunduğu ornithischian’lar, hızlı metabolizmalarını zamanla kaybederek soğukkanlı türler haline geldiler.

Bu veriler, önceki araştırmalardan elde edilen bulguları destekliyor. Örneğin, önceki araştırmalar, ornithischian bir zırhlı bitki yiyici cinsi olan Stegosaurus’un son derece düşük bir büyüme hızına sahip olduğunu buldu – bu, yavaş ve soğukkanlı bir metabolizmanın ayırt edici özelliği. Başka bir araştırma, bir grup ördek gagalı bitki yiyici olan hadrosaurların, hayvanların sıcakkanlı olamayacak kadar değişken vücut sıcaklıklarına sahip gibi göründüğünü buldu. Diğer araştırmalar, bazı dinozor türlerinin Kuzey Kutbu’nda yıl boyunca yaşadığı bulgusu gibi, sıcakkanlılığa işaret etti.

Bu, dinozorların farklı metabolizmalara sahip olduğunu ve evrimsel bir model izlediklerini gösteren ilk çalışma. Wiemann, “Köküne inmek ve bunların sadece yapay değil, gerçek kalıplar olduğunu anlamak oldukça güzel.” diyor.

Wiemann’a göre, dinozor metabolizmasını araştıran çalışmaların iki büyük dezavantajı vardı. Birincisi, fosilleşmeden sonra kalan yumurta kabuğu kalınlığını, diş yapısını veya izotopları – farklı sayıda nötron içeren bir elementin varyasyonlarını – analiz ederek dolaylı olarak metabolizmayı çıkarma eğilimindeydiler. Bunlar genellikle metabolizma hızının vekilleri olan büyüme hızını veya vücut sıcaklığını belirlemek için kullanılır. Bu vekiller, bir hayvanın metabolizmasına dair ipuçları verebilir, ancak metabolizmayı doğrudan ölçmez. İkincisi, bu araştırmayı yürütmek için kullanılan yöntemler genellikle yıkıcı ve araştırmacıların sırlarını açığa çıkarmak için fosillere zarar vermelerini gerektirir.

Yeni çalışma için, Wiemann ve meslektaşları, çok değerli fosilleri toz haline getirmek yerine, dinozor kemiklerinin kimyasal yapısını belirlemek için ışık saçan bir mikroskop kullandılar. Spesifik olarak, metabolizmanın kendisinden (parçalanmış yağlar gibi) bir hayvanın vücudunda oksijen kullanımına işaret edebilecek atık ürünleri aradılar – doğrudan bir metabolik hız ölçüsü.

Bu çalışma, dinozor metabolizmaları üzerine daha önce yapılan bazı çalışmalardan elde edilen bulguları desteklerken, Wiemann’ın tahribatsız örnekleme yöntemi, bilim insanlarına, yalnızca dinozorlarda değil, diğer soyu tükenmiş soylarda metabolik evrimi keşfetme konusunda eşi görülmemiş bir destek sağlayabilir.

Wiemann, bu tahribatsız yöntem, paleontologların müze koleksiyonlarına girebilecekleri, “raftan bir kemik alıp büyük bir hazırlık yapmadan analiz edebilecekleri” anlamına geliyor. “Bu nedenle, ilk kez, gerçekten noktaları birleştiren bu gerçekten büyük veri kümelerinden birini oluşturabildik.”

Dinozorlardaki metabolik evrim kalıplarını çıkarmak, canlı hayvanların metabolizmaları hakkında da soruları gündeme getirdi.

Örneğin kuşlar, Kretase döneminin sonunda (yaklaşık 145 milyon ila 66 milyon yıl önce) kitlesel yok oluştan kurtulan tek dinozor grubuydu, bu nedenle oldukça aktif metabolizmaları onlara bir avantaj sağlamış gibi görünebilir. Bununla birlikte, enerjiye aç metabolik hızlara sahip görünen diğer birçok dinozor o kadar şanslı değildi. Wiemann’ın yakında cevaplanabileceğini umduğu bir soru, şu anda hayatta kalmada metabolizmanın büyük bir rol oynayıp oynamadığı.

Çalışma ayrıca sıcak kanlı metabolizmaların üç ayrı evrimsel soyda ortaya çıktığını buldu: dinozorlarda, memelilerde ve plesiosaurlar olarak bilinen bir grup soyu tükenmiş deniz sürüngenlerinde. Bu soylar sadece birbirlerinden bağımsız olarak daha yüksek metabolizmalar kazanmakla kalmadılar, hepsi Triyas döneminde, aynı zaman diliminde bunu yaptılar. Wiemann, “Her şeyin aşağı yukarı aynı anda gerçekleştiğini fark etmenin oldukça büyüleyici olduğunu düşünüyorum.” diyor.

Wiemann, ekibin araştırma yöntemini kullanan gelecekteki çalışmaların, bilim insanlarının metabolik evrim hakkındaki bilgilerini genişletebileceğini belirtiyor.

“Sonunda bize, farklı hayvan gruplarının metabolik kapasitelerini genişletme ve keşfetme fırsatı yaratma açısından kitlesel yok oluşların ve evrimsel darboğazların gerçekte nasıl bir rol oynadığını söyleyebilirler. Bence gelecekte çok heyecan verici keşifler yapılabilir.”

Live Science. 25 Mayıs 2022.

Makale: Wiemann, J., Menéndez, I., Crawford, J.M. et al. (2022). Fossil biomolecules reveal an avian metabolism in the ancestral dinosaur. Nature.