Bir balinayı düşündüğünüz zaman aklınıza hangi görseller ya da hisler geliyor? Bugün var olan yaklaşık 80 deniz memelisi türünün (balinalar, yunuslar ve domuz balıkları) en tanınabilir özelliklerinden bazıları yağları, nefes delikleri ve kuyruklarıdır. Bununla birlikte, balinalar memeli oldukları için, karada yaşayan atalarından evrimleşmiş olduklarını biliyoruz.
İlk tetrapodlar, yani uzuvları ve bacakları olan omurgalılar, yaklaşık 375 milyon yıl önce sudan kuru zemine çıktılar. Yaklaşık 306 milyon yıl önce, aralarında sinapsit adı verilen çeşitli bir türün de bulunduğu, karada yaşayan tüm hayvan gruplarının ortaya çıkmasına zemin hazırlayan önemli bir evrimsel değişim meydana gelmiştir. Dimetrodon gibi bu canlılar sürüngen gibi görünseler de aslında memelilerin kadim atalarıydı.
Balinaların evrimindeki ilk adım: Memeliler
Ancak ilk memeliler 200 milyon yıl önce evrimleştiğinde, dinozorlar baskın omurgalılardı. Memeliler, büyük arkozorların gölgesinde çeşitlendi ve 65 milyon yıl önce kuş olmayan dinozorlar kitlesel bir yok oluşla yok olana kadar oldukça küçük ve gizli kaldılar. Bu dünya çapındaki felaket, büyük bir hayvan neslinin tükenmesine ve ardından radyoaktiviteye yol açtı. İlk tetrapodların karaya ayak basmasından bu yana 250 milyon yıldan fazla zaman geçti ve balinalar ancak bu yok oluştan sonra ortaya çıktı. Paleontologlar yakın zamanda bu eski deniz memelilerini modern balinalardan farklı olarak tanımlayabilmişlerdir.
Bir asırdan uzun bir süre boyunca bilim insanları balina fosil kayıtlarına dair kapsamlı bir anlayıştan yoksundu ve bu da balinaların atalarının neye benzediğini kesin olarak bilmeyi imkansız hale getiriyordu. Son zamanlarda bu eğilimde bir değişiklik oldu. Sadece son kırk yılda anlayışımızdaki boşlukları doldurmaya yardımcı olan çok sayıda yeni fosilin keşfi sayesinde balinaların oluşumu artık fosil kayıtlarında en iyi belgelenmiş hızlı evrim örneklerinden biri. Bu antik varlıklar, herkesin tahmin ettiğinden çok daha sıra dışıydı. Antik Asya'nın nehirleri, haliçleri ve kıyı şeritleri boyunca gezinen ve yüzen amfibik deniz memelilerinin evrimsel kargaşası, karasal hayvanlardan tamamen suda yaşayan balinalara geçişin doğrusal bir süreçten ziyade kaotik bir süreç olduğunu göstermektedir. Tarih öncesi balinalar günümüz balinalarından bile daha garipti.
Alabama ve Arkansas'ta arazi kazan araştırmacılar sık sık devasa yuvarlak kemikler bulmuşlardır. Köleler bunları yastık olarak kullanırken, bazı sömürgeciler bunları fırın ocağı veya duvarları için köşe taşı olarak kullandı. Bol miktarda bulunmaları nedeniyle, bazı bölgelerde tarıma engel olmamaları için kemiklerin ortadan kaldırılması gerekmiştir.
Yargıç H. Bry'nin Arkansas'taki arazisindeki bir tepe 1832'de erozyona uğradığında, 28 yuvarlak kemikten oluşan uzun bir sıra ortaya çıktı. Onları paketledi ve Philadelphia'daki Amerikan Felsefe Derneği'ne gönderdi çünkü bilimsel açıdan ilgi çekici olabileceklerine inanıyordu. Herkesin kafası karışmıştı. Tortu içinde hala kemiğe yapışan küçük kabuklar, devasa hayvanın bir zamanlar eski bir denizin kıyılarında dolaştığını gösteriyordu, ama kesin olarak söylenebilecek çok az şey vardı.
Alabama'dan Yargıç John Creagh, Bry'nin sağladığı katkıyı kısa sürede yakaladı ve onu geçti. Arazisinde sondaj yaparken kemikler ve başka parçalar bulmuş ve bunlardan bazılarını incelenmek üzere Philadelphia'daki kuruluşa göndermişti. Richard Harlan kalıntıları incelediğinde, bunların daha önce gördüğü hiçbir şeye benzemediğini fark etti. Daha fazla kalıntı talep etti ve Creagh derhal gizemli hayvanın kafatası, çenesi, uzuvları, göğüs kafesi ve omurgasından parçalar gönderdi. Hem Creagh hem de Bry 30 metre uzunluğunda omurlar gördüklerini bildirdiler, yani söz konusu canlı muhtemelen gelmiş geçmiş en büyük omurgalılardan biriydi. Peki bu ne tür bir canlıydı?
Modern balina öncesi antik "balinalar"
Harlan kemiklerin uzun boyunlu plesiyozorlara ya da gösterişli ihtiyozorlara ait olduğunu tahmin ediyordu ki bunların ikisi de artık nesli tükenmiş su sürüngenleridir. Geçici olarak Basilosaurus adını verdi. Ama yine de şüpheleri vardı. Memelilerin, çoğu hayvanın aksine, çenelerinde farklı boyut ve şekillerde köpek dişleri vardı. Nasıl oluyordu da soyu tükenmiş en büyük sürüngenin memelilere daha çok benzeyen köpek dişleri vardı?
1839 yılında Harlan, Basilosaurus'u dünyanın önde gelen paleontoloji ve anatomi uzmanlarına göstermek üzere Londra'ya götürdü. Yükselen akademik yetenek Richard Owen her kemiği inceledi ve hatta mikroskobik yapılarını incelemek için azı dişlerini kesti. Owen'ın bu kadar küçük ayrıntılar üzerindeki titiz incelemesi, deniz canlısının gerçek kimliğinin belirlenmesinde belirleyici oldu. Basilosaurus ile deniz sürüngenleri arasında bazı benzerlikler gözlemlenmiştir, ancak bu sadece yüzeysel bir yakınsama vakasıdır -aynı habitattaki hayvanların benzer özellikler geliştirmesi- çünkü her iki canlı türü de denizde yaşamıştır. Basilosaurus, çift köklü köpek dişlerini de içeren bir dizi özellik nedeniyle şüphesiz bir memeliydi.
Birkaç yıl sonra, iş arkadaşlarıyla birlikte ayrı bir örnek üzerinde çalışan bilim insanlarından biri kafatasından bir kemik çıkardı, düşürdü ve kemik yerde kırıldı. Endişeye kapılan araştırmacılar parçaları yeniden bir araya getirdi ve kemiğin içinde iç kulağı buldu. Bir balinanın iç kulağı, böyle bir uyumun bilinen diğer tek örneğiydi.
Basilosaurus'un gizeminin çözülmesinden kısa bir süre sonra, Charles Darwin'in doğal seçilim yoluyla evrim teorisi, balinaların kökenine ilişkin sorgulamalara yol açtı. Kesin fosil kanıtlarının olmamasına rağmen Darwin, Türlerin Kökeni Üzerine'de balina benzeri bir organizmanın doğal seçilim sonucunda nasıl evrimleşebileceğini düşündüğü varsayımsal bir senaryoya yer verdi:
Kuzey Amerika'da [kaşif Samuel] Hearne, muhtemelen bir balina gibi suda yaşayan böcekleri avlayan bir siyah ayının uzun süre çenesi açık bir şekilde yüzdüğüne tanık olmuştur. Bana öyle geliyor ki, böylesine sıra dışı bir senaryoda bile doğal seçilim, balina kadar devasa bir yaratık ortaya çıkana kadar, giderek daha büyük ağızlara sahip, yapısı ve alışkanlıkları giderek suda yaşayan bir ayı popülasyonuna kolayca yol açabilir. Bu, sürekli bir böcek kaynağının mevcut olduğu ve bölgede daha iyi adapte olmuş rakiplerin halihazırda var olmadığı varsayımına dayanmaktadır.
Darwin'in bu bölümü özellikle alay konusu olmuştur. Bazı insanlar bunu Darwin'in ayılar ve balinaların ortak bir ataya sahip olduğunu öne sürdüğü şeklinde okumuştur. Darwin böyle bir şey yapmamıştı, ancak alay konusu olması nedeniyle kitabın sonraki baskılarında ifadeyi değiştirdi. Bununla birlikte, kitabı altıncı baskısı için gözden geçirirken Basilosaurus hakkında kısa bir açıklama eklemeyi tercih etti. Darwin'in fikirlerinin ilk destekçilerinden olan T.H. Huxley'e yazdığı bir mektupta Darwin, tarih öncesi balinanın bir geçiş türü olabileceği spekülasyonunda bulunmuştur. Buna karşılık Huxley, Basilosaurus'un balinaların evrimsel geçmişi hakkında bilgi verdiğine dair çok az şüphe olduğunu söyledi.
Huxley'e göre Basilosaurus, balinalar ile karasal ataları arasındaki boşluğu dolduran türden bir memeliydi. Eğer durum buysa, balinaların karada yaşayan bir etoburdan türemiş olması muhtemeldi. Üçgen dişlerle dolu şeytani bir sırıtışa sahip bir deniz memelisi fosili olan Squalodon, balinaların etoburlardan türediğine dair daha fazla kanıt sağladı. Squalodon da Basilosaurus gibi tamamen suda yaşıyordu, ancak balinaların kökenini belirli bir soyla sınırlandırmamıza yardımcı olmadı. Toplu olarak, bu balina fosilleri bir tür bilimsel arafta bekledi ve sonunda onları karada yaşayan atalarıyla ilişkilendirecek bulguyu bekledi.
Bu süreç devam ederken, araştırmacılar balinaların tarih öncesi atalarını tahayyül ettiler. Anatomist William Henry Flower, fokların ve deniz aslanlarının kendilerini suda ilerletmek için uzuvlarını kullandıklarına, balinaların ise arka uzuvlarını kaybettiklerine ve kuyruklarının salınımlarıyla yüzdüklerine dikkat çekti. İlk deniz memelilerinin yüzmek için uzuvlarını kullandıklarını ve daha sonraki bir noktada sadece kuyrukla itme gücüne geçtiklerini tahmin edememiştir. Yarı sucul su samurları ve kunduzların, karada yaşayan antik balinaların ataları için daha doğru temsilciler olduğunu öne sürdü. Balinaların kendine özgü yüzme stilinin gelişimine dair olası bir açıklama, atalarının alışılmadık derecede büyük ve geniş kuyruklara sahip olmasıdır.
Flower, balinalar ve toynaklı hayvanlar arasında ilginç iskelet paralellikleri olduğunu savunarak Huxley'in etobur teorisine karşı çıkmıştır. Basilosaurus'un kafatası, eski "domuz benzeri toynaklılarla" foklardan daha fazla ortak noktaya sahipti, bu da yunus balığının yaygın adı olan " domuz balığı" ifadesine gerçeklik payı kazandırıyordu. Flower, eğer bir gün antik omnivor toynaklılar keşfedilirse, en azından bazılarının erken balina ataları için mükemmel adaylar olacağını düşündü. Sığ sulara kendini bırakan varsayımsal bir deniz memelisi atası düşünüyordu:
Modern hipopotam gibi yetersiz kıl örtüsüne sahip, ancak geniş, yüzme kuyrukları ve kısa uzuvları olan, beslenme tarzlarında omnivor olan, muhtemelen su bitkilerini midye, solucan ve tatlı su kabuklularıyla birleştiren, ilkel, genelleştirilmiş, bataklık avcısı hayvanları hayal ederek sonuca varabiliriz. Ve tatlı su kabukluları, yaşadıkları kenar bölgelerin sucul tarafında kendilerine uygun yerleri doldurmak için giderek daha fazla adapte olmuşlar ve böylece göllerde ve nehirlerde yaşayan yunus benzeri yaratıklara dönüşmüşler ve nihayetinde okyanusa ulaşmışlardır.
Ancak böyle bir türe ait hiçbir fosil bulunamamıştır. 20. yüzyılın başında, hala tasvir edilen en eski fosil balinalar Basilosaurus ve Dorudon ve Protocetus gibi ilgili formlar gibi tamamen suda yaşayan formlardı; karadan denize geçişi bağlayacak hiçbir fosil mevcut değildi. E.D. Cope, 1890 yılında balinalar üzerine yaptığı incelemede, "Cetacea takımı (Deniz Memelileri), oluşumu hakkında net bir bilgiye sahip olmadığımız türlerden biridir" demiştir. Ne yazık ki bu durum on yıllar boyunca devam etmiştir.
Bununla birlikte, evrim bilimci Leigh Van Valen, 1966 yılında eski et yiyen memelilerin ilişkilerini incelerken, mezonikidler adı verilen soyu tükenmiş bir grup karada yaşayan etobur ile bilinen en eski balinalar arasındaki paralelliklerden etkilendi. "Toynaklı kurtlar" olarak da bilinen mezonikidler, uzun, keskin dişlere sahip burunları ve bacaklarının ucunda keskin pençeler yerine toynakları olan devasa etoburlardı. Köpek dişleri Protoketus gibi balinalarınkini yansıtıyordu ve dinozorların yok olmasından hemen sonra yaklaşık 30 milyon yıl öncesine kadar Kuzey Yarımküre'de önemli yırtıcılardı.
Van Valen'in düşüncesine göre, bazı mezonikidler bataklıklarda yaşamış ve öncelikle yumuşakçalarla beslenirken, genişlemiş falanksları (el ve ayak parmaklarındaki kemikler) sayesinde tek tük balık da yakalamış olabilir. Bataklık bir ortamda yaşayan bazı mezonikidler balık kokusuyla okyanusa çekilmiş olabilir. Bir kez yiyecek için yüzmeye başladıklarında, sonraki nesiller, sonunda "balina kadar devasa" bir şey ortaya çıkana kadar giderek daha fazla suya adapte olacaklardı.
Michigan Üniversitesi paleontologları Philip Gingerich ve Donald Russell Pakistan'ın çöl kumlarında şok edici bir bulgu keşfettiler ve bunu 1981 yılında açıkladılar. Araştırmacıların Pakicetus inachus adını verdikleri hayvanın fosilleri, 53 milyon yıl öncesine ait tuzlu göl katmanlarında keşfedildi. Kafatasının sadece arka kısmı bulunmuş olsa da, onu kesin olarak deniz memelileri ailesine yerleştiren bir özelliğe sahipti.
Deniz memelileri, diğer birçok memeli gibi, kafataslarının alt tarafında işitme bullası adı verilen bir kemik kubbesi içinde kulak kemiklerine sahiptir. Kubbenin kafatasının orta çizgisine en yakın kısmı olan involukrum, balinalarda alışılmadık derecede sağlam, yoğun ve mineralleşmiştir. Balinalar, pakiyosteoskleroz olarak bilinen bir hastalık olan ciddi derecede kalınlaşmış involukruma sahip bilinen tek hayvanlardır. Bu kusur Pakicetus'un kafatasında görülebiliyordu.
Pakicetus'tan alınan iki çene kemiği, azı dişlerinin mezonikitlere benzediğini ortaya çıkardı ki bu harika bir haberdi. Görünüşe göre Pakicetus, Van Valen'in hayal ettiği türden bataklıkta yaşayan bir canlıydı. Gingerich ve Russell, Pakicetus'u "balinaların karadan denize geçişinde amfibik bir ara aşama" olarak değerlendirdi, ancak "Postcranial kalıntılar [kafatası dışındaki kemikler] bu hipotezin en iyi testini sağlayacaktır" uyarısını da eklediler. Tatlı su birikintilerinde keşfedilmiş olması ve sualtı duyması için iç kulak özelliklerinden yoksun olması, su geçişinin henüz çok başında olduğuna işaret ediyordu. Bilim insanlarının temkinli olmak için haklı sebepleri olsa da, bir ara geçiş balinasının keşfi o kadar şaşırtıcıydı ki Pakicetus'un tüm vücut modelleri yazılı, çevrimiçi ve görsel medyada yer almaya başladı. Bodur bacaklı, fok balığı benzeri bir canlı, iki dünya arasında sıkışmış bir hayvan olarak yansıtıldı.
Arkeoset adı verilen ve kısmen ya da tamamen suda yaşamaya uygun olan antik balinaların iskelet kalıntıları 1990'lar boyunca baş döndürücü bir hızla bulundu. Pakicetus'un birçok kaynakta tasvir edilen kısa, fok balığına benzer görünümü, bu yeni bilgiler ışığında giderek daha şaşırtıcı hale geldi. Pakicetus attocki'nin sadece kafatası değil, iskeletinin geri kalanı da 2001 yılında J.G.M. Thewissen ve çalışma arkadaşları tarafından tanımlanmıştır.
Beklenen zarif fok benzeri yaratığın aksine, bu yaratık kurtları andırıyordu. Himalayacetus, Ambulocetus, Remingtonocetus, Kutchicetus, Rodhocetus ve Maiacetus gibi yakın zamanda bulunan diğer türlerle birlikte, erken balinaların evrimsel yayılımını ince bir şekilde kaydeden bir arkeoset grubuna rahatça uymaktadır. Her cins, bir soydan ziyade balina gelişimindeki farklı bir dönemi yansıtmaktadır. Toplu olarak, değişimin baştan sona nasıl gerçekleştiğini gösterirler.
Günümüzden 53 milyon yıl önce yaşamış olan Pakicetus ve biraz daha önce yaşamış olan Himalayacetus gibi hayvanlar bilinen en eski arkeosetler olarak kabul edilmektedir. Sudan ziyade kuru zeminde yaşayan bu hayvanların akarsu ve gölleri geçme yöntemi muhtemelen köpekleme yüzmekti. Timsah benzeri bir kafatasına ve devasa perdeli ayaklara sahip erken bir balina olan Ambulocetus, bir milyon yıl sonra gelişti. Su samuruna benzeyen ancak daha uzun burunlu olan ve 46 milyon yıllık Kutchicetus gibi çok küçük türleri de içeren Remingtonocetidae bunu takip etti. Bu ilkel balinalar hem tuzlu sulak alanlarda hem de karaya yakın sığ denizlerde yaşıyordu.
Protocetidae, Remingtonocetidae ile aynı dönemde var olan ve suda yaşamaya daha da uygun olan bir başka balina grubuydu. Protocetus ve Georgiacetus gibi daha sonraki bazı Protocetidae türleri, yaşamları boyunca neredeyse kesinlikle denizciydi. Rodhocetus gibi bu türler neredeyse suda yaşıyordu. Bu değişimin bir sonucu olarak, tamamen suda yaşayan balinalar evrimleşerek diğer kıtaların kıyılarına yayılabilmiş ve Dorudon, Basilosaurus ve Zygorhiza gibi şık basilosauridler geç Eosen'in ılık sularında yaşamıştır. Bu organizmaların soyu tükendi, ancak modern dişli balinaların ve balenli balinaların atalarıydılar. Yangtze Nehri yunusu ve devasa mavi balina gibi günümüz türlerinin ataları ilk olarak yaklaşık 33 milyon yıl önce ortaya çıkmıştır.
Ancak moleküler biyoloji araştırmaları, paleontologların balinaların mesonychidlerden geliştiği yönündeki bulgularıyla çelişti. Araştırmacılar, günümüzdeki balinaların genlerini ve amino asit kalıplarını diğer hayvanlarınkiyle karşılaştırdıklarında, balinaların en çok artiodaktillerle ya da antilop, domuz ve geyik gibi çift parmaklı toynaklılarla yakından bağlantılı olduğunu buldular. Daha da beklenmedik olanı, evrimsel bağlantıları kurmak için kullanılan bu proteinlerin benzerliklerine dayanarak balinaların su aygırlarının yaşayan en yakın kuzenleri olduğu bulgusuydu.
Moleküler ve paleontolojik görüşler arasındaki bu anlaşmazlık aşılamaz gibi görünüyordu. Moleküler bilimcilerin mezonikidleri incelemesinin bir yolu yoktu çünkü yaşamıyorlardı ve yakın zamana kadar Archaeoceti'yi antik artiodaktillere kesin olarak bağlayan hiçbir iskelet özelliği keşfedilmemişti. Hangisi daha güvenilirdi, dişler mi genler mi? Bununla birlikte, anlaşmazlığı çözmek için hala bir şans vardı. Erken arkeoket kalıntılarında ayak bileği ve ayak kemikleri sıklıkla bulunmuyordu. İhtilaf, astragalus adı verilen spesifik bir ayak kemiğine bakılarak çözülebilirdi. Artiodaktillerin "çift kasnak" şeklindeki kaval kemiği kolayca ayırt edilebilirken, mezonikidlerde bu özellik yoktur. Bir arkeoset soyunun ayak kemiğinin keşfi, her iki teori için de önemli bir kanıt olacaktır.
Bu kemiğe sahip ilk arkeosetler 2001 yılında karakterize edilmiş ve sonuçlar netleşmiştir. Archaeocetes'in "çift kasnaklı" astragalusu, deniz memelilerinin çift toynaklılardan geldiğine dair daha fazla kanıt sağladı. Su aygırlarının artık balinaların hayatta kalan en yakın akrabaları olduğu düşünülüyor ve mezonikidlerin orijinal balinaların ataları olduğu teorisini çürütüyor.
Bilim insanları kısa bir süre önce hangi antik çift toynaklı grubunun balinalara evrimleştiğini belirledi. Thewissen ve çalışma arkadaşları 2007 yılında Indohyus adlı geyik benzeri küçük hayvanın raoellidler olarak bilinen soyu tükenmiş çift toynaklılar grubuna ait olduğunu ve balinaların bilinen en yakın kuzeni olduğunu ortaya çıkardı.
Thewissen'in laboratuvarındaki bir öğrenci, Indohyus'un kafatasının tabanını hazırlarken yanlışlıkla kafatasının iç kulağı koruyan kısmını kesmişti. Tıpkı balina kulağındaki kemik gibi kalın ve yüksek oranda mineralize olmuştu. Buna ek olarak, iskeletin geri kalanı kalınlaşma belirtileri gösteriyordu, bu da Indohyus'un suda çok zaman geçiren diğer hayvanlar gibi bu adaptasyona sahip olduğunu düşündürüyordu. 2009 yılında Jonathan Geisler ve Jennifer Theodor fosil ve genetik verileri birleştirerek yeni bir balina soy ağacı ortaya çıkardı. Indohyus ve diğer raoellidler balinaların en yakın kuzenleriydi, su aygırları ise ikinci sırada geliyordu. Nihayet balinalar memelilerin evrim ağacında sağlam bir şekilde yer alabilecekti.
