Bitkilerin evrimi ve sudan karaya geçiş -1

Bitkileri var edecek ilk canlılar, diğer canlılara göre çok daha eskilerde yaşamıştır. Fotosentez yapabilen ilk tek hücreli bakteriler olan siyanobakteriler ilk defa yaklaşık 3,5 milyar yıl önce evrimleşmiştir ve 2,8 milyar yıl öncesine kadar sayılarını iyice artırarak bizlere trilyonlarca fosil bırakmıştır. Daha sonradan, ökaryotların evrimleşmeye başlamasıyla siyanobakteriler serbest olarak işlev görmekten çok, diğer hücrelerin içerisinde bir organel olarak işlev görmeye başlamışlardır. Bu sayede ökaryotlar da daha aktif ve organize bir şekilde fotosentez yapabilmeye başlamış; milyonlarca yıllık evrim sonucunda da siyanobakteriler, diğer hücre bünyesinde kloroplastlara evrimleşmiştir.

Bundan sonra, ökaryotik hücreler de evrimlerini sürdürmüş, kloroplastların da evrimi sayesinde çok daha etkinleşmiştir. Bu ökaryotların bitkiler açısından en önemli adımlarından biri, 3 milyar ila 1,2 milyar yıl öncesi arasında evrimleşen tek hücreli ökaryotik yeşil alglerdir. İlk dönemlerinde bu algler tabakalar halinde oluşmuş ve okyanus içi ve yüzeylerinde birikmişlerdir. Daha sonraları, Kambriyen Patlaması dediğimiz dönem öncesi, sırası ve sonrasında, çok hücrelilik gelişmeye başlamıştır. Bundan 450 milyon yıl önce, Ordovisyen Dönemi'nde ilk defa bitkiler karaya çıkmaya başlar ve buldukları engin, boş alanlarda hızla yayılmaya ve evrimleşmeye başlar.

DÜNYANIN DEĞİŞİMİ

O dönemde dünya yüzeyi de atmosferin bileşimi de bugünkünden oldukça farklıydı. Atmosferde serbest oksijen yoktu. Serbest oksijenin ortaya çıkışı, yani bugün soluduğumuz havanın ortaya çıkışı, fotosentez yapan yeşil bitkilerin evrimiyle mümkün oldu. Fotosentezle bitkiler güneşten gelen ışık enerjisini kullanarak su ve karbondioksiti birleştirip karbonhidratların yapı taşı olan şeker moleküllerini oluşturur ve bu süreçte serbest oksijen (O2) açığa çıkar. Karada ilk evrimleşen bitkiler günümüzdeki akrabalarından anatomik olarak daha basitti. Yeşil bitkilerin dünya yüzeyini kaplayarak baskın hale gelmesi, dünya yüzeyini değiştirip dönüştürdü. İnsan türü gibi oksijenli solunum yapan pek çok farklı türün ortaya çıkışına zemin hazırladı. İlk bitkilerin evriminde bulunan ve bundan yaklaşık beş yüz milyon yıl önce bitkilerin evriminde sudan karaya geçişte önemli bir rol oynayan ANR geninin, eski (evrimsel olarak) kara bitkilerinin büyük çoğunluğunda bulunduğunu ve bu genin kökeninin onların da atası olan tatlı su algleri olduğunu gösterdi.* Bir yosun türü olan ve aynı zamanda deneysel model organizma olarak da kullanılan Physcomitrella patens’de ANR geninin, aşırı su kayıplarını tolere etmek için, yani kuraklık stresi ile başa çıkmak için, gerekliydi. Bu genin evrimsel olarak daha yakın bir zamanda ortaya çıkmış olan tohumlu bitkilerde bulunmaması ise modern tohumlu bitkilerin daha karmaşık olan anatomilerinin, toprağın derinliklerinden suyu almak ve bitki gövdesinde dağıtmak için oldukça uygun olmasıyla ilişkiliydi. 

Oysa milyonlarca yıl önce sudan karaya geçen bu ilk bitkiler kuraklık stresiyle de başa çıkmak zorundaydı. Çünkü bitkilerin beş yüz milyon yıl önceki atalarının bugünkü modern tohumlu bitkiler gibi yapıları yoktu. Karaya adaptasyonda onların önündeki önemli engellerden biri de susuzluktu. Araştırmacılar ANR geninin bitki stres hormonlarından biri olan ABA (Absisik asit) tarafından gönderilen sinyalleri iletme işlevi gördüğünü açığa çıkardılar. Kabaca anlatırsak, ABA bitkiye susuz kaldığının sinyalini verir ve böylece bitki susuzlukla savaşmakta kullanacağı genlerini aktifleştirerek kendini korur. Tüm kara bitkilerinde ABA, bitkilerin su kaybını azaltmaya yardımcı olur. Bunu da yaprak yüzeyindeki gözeneklerin kısılmasını sağlayarak, böylece buharlaşmayı önleyerek yapar. Araştırmacılar, ANR geninin mutantlarını taşıyan yosunlarda, kuraklığa, ABA’ya ya da ozmotik strese cevaben seviyeleri değişen ve su kaybını önlemede işlev gören gen ürünlerinin oluşmadığını ve bu mutantların susuzluk stresiyle başa çıkamadıklarını gösterdi.

Bitkilerin evrimini, Permiyen-Triyasik Kitlesel Yok Oluşu dahi durduramamıştır. Günümüzden 251,4 milyon yıl önce gerçekleşen ve denizlerdeki türlerin %96'sını, karasal omurgalı hayvanların (bu dönemde karaya çıkış çoktan gerçekleşmiştir, bitkilerin evrimini ele aldığımız için bahsetmedik) %70'ini, böcek türlerinin bir kısmını yok eden bu kitlesel yok oluş, bitkileri göreceli olarak az etkilemiştir. En büyük etkisi, bitkilerin organizasyonlarının değişmesi üzerinde olmuştur. Günümüzden 200 milyon yıl öncesinde, Triyasik Dönem'de ise ilk defa çiçekli bitkiler evrimleşmeye başlamıştır. Bu evrimleri günümüzden 140 milyon yıl öncesi ile 65 milyon yıl öncesi arasını kapsayan Kretase Dönem'de ve 65 milyon yıl öncesiyle 2 milyon yıl öncesine kadar süren Tersiyer Dönem'de tavan yapmış, son derece hızlanmış ve çeşitlenmiştir. Erken Kretase Dönem'de, günümüzden 130 milyon yıl öncesinde, ilk defa günümüzdeki çiçeklere benzeyen yapılar fosilleşmiştir.

* University of Leeds. “How plants conquered the land.” ScienceDaily. ScienceDaily, 19 May 2016.
https://evrimagaci.org/article/tr/bitkilerin-evriminin-kisa-ve-dar-bir-ozeti
https://www.evrensel.net/yazi/76683/bitkilerin-evrimi-sudan-karaya-gecis
http://nationalacademies.org/evolution

'Evrime ilgi büyük oldu'