Birleşik Krallık’ın Cambridge Üniversitesi ile Almanya’nın Helmholtz Zentrum Berlin araştırma ekibi, 97 milyon yıl öncesine tarihlenen manyetik fosiller üzerinden hayvanların Dünya’nın manyetik alanını bir navigasyon aracı olarak kullanmaya başladığını gösteren en eski kanıtları analiz etti. Cambridge Yer Bilimleri Bölümü’nden Profesör Rich Harrison’ın ortak liderliğini yaptığı çalışma, antik dönemde yaşayan ve kimliği belirsiz bir organizmanın, bugünkü kuşlar, balıklar ve diğer canlıların sahip olduğu türden bir manyetik yön bulma yeteneğini kullandığını ortaya koyuyor.
Fosiller, Kuzey Atlas Okyanusu’ndan elde edildi ve deniz tabanındaki çökelimler içinde korunmuş halde bulundu. Mikroskobik boyuttaki yapılar mızrak ucu, iğne, mermi ve iğne biçiminde; her biri bir bakteriyel hücreden bile küçük ölçüde. Bilim insanları bu yapılara magnetofosil adı veriyor ve biyolojik kökenli olduklarını düşünüyor ancak kim tarafından üretildikleri ve hangi amaca hizmet ettikleri uzun süre belirsiz kaldı.
97 Milyon Yıl Önceden Bir Manyetik Navigasyon Sistemi
Araştırmacılar, fosillerin içindeki manyetik yapının ilk 3B görüntülerini oluşturdu. Analiz sonuçları, bu yapıların hem Dünya manyetik alanının yönünü hem de şiddetini algılayacak şekilde optimize edildiğini gösterdi. Yön ve şiddet bilgisi bir canlının nerede olduğunu ve nereye gittiğini belirlemesine yardımcı olabilecek iki temel veriyi sağlıyor.
Bulgular, hayvanların 97 milyon yıl önce Dünya’nın manyetik alanını kullanarak navigasyon yaptığını gösteren ilk doğrudan kanıt niteliğinde. Aynı zamanda magnetorepsiyon olarak adlandırılan bu olağanüstü duygunun nasıl evrimleştiğine dair anlayışı da derinleştirebilir. Sonuçlar, Communications Earth & Environment adlı dergide yayımlandı.
Bu magnetofossilleri üreten canlı ne olursa olsun, artık doğru bir navigasyon yapabilecek kapasiteye sahip olduğu biliniyor.
Profesör Rich Harrison, Cambridge Bilim ve Teknoloji Fakültesi Yer Bilimleri Bölümü
Magnetorepsiyon: Doğadaki En Az Anlaşılan Duygulardan Biri
Magnetorepsiyon, doğada en az anlaşılan duyulardan biri olarak kabul ediliyor. Kuşlar, balıklar ve böcekler Dünya’nın manyetik alanını kullanarak binlerce kilometre yol alabiliyor ancak bu yeteneği mümkün kılanan biyolojik mekanizmalar bilim insanları tarafından tam olarak çözülemedi.
Bu konuda öne çıkan başlıca fikirlerden biri, magnetit adı verilen manyetik bir mineralin canlı vücudu içinde mikroskobik kristaller oluşturması fikrine dayanıyor. Bu parçacıklar Dünya manyetic alanıyla hizalanıp mikroskobik pusula iğneleri gibi davranabiliyor.
Bakterilerden Basit Bir Pusula, Fosillerden Çok Daha Karmaşık Yapı
Göl ve diğer su ortamlarında yaşayan bazı bakteriler bu sistemin temel bir versiyonunu zaten kullanıyor. Hücrelerin içindeki manyetik parçacık zincirleri bakterilerin Dünya manyetic alanıyla yönelmesini sağlayarak tercih ettikleri su derinliğine doğru yüzmelerine yardımcı oluyor.
Sadece 50-100 nanometre genişliğinde olan bu parçacıklar pusala ideal iğnelerdir. En verimli manyetik duygunu oluşturmak isterseniz, küçük olmak daha iyidir.
Profesör Rich Harrison
Yeni çalışmada incelenen magnetofossiller buna rağmen çok daha büyük. Kuzey Atlas Okyanusu’ndan elde edilen bu yapılar, bakterilerin kullandığı manyetik parçacıklardan yaklaşık 10 ile 20 kez daha geniş.
Bilim insanları daha önce bu olağanüstü büyük magnetofossillerin koruyucu dikenler gibi davrandığını öne sürmüştü. Ancak bilgisayar simülasyonları, yapıların çok daha karmaşık manyetik özelliklere sahip olabileceğine işaret etti.
Bu canlının fosillerin biçimini ve yapısını bilinçli bir şekilde kontrol ettiği görülüyor ve biz bunun nedenini merak ettik.
Profesör Rich Harrison
Manyetik Fosillerin İçine Bakmak
Araştırmacılar, manyetik anların (dönen elektronlardan oluşan küçük manyetik alanlar) magnetofosil boyunca nasıl düzenlendiğini görmelerini sağlayan yeni bir görüntüleme yöntemi kullandı.
Bilim insanları daha önce devasa magnetofossiller gibi büyük parçacıkların 3B manyetik görüntülerini elde edemiyordu çünkü geleneksel X ışınları bu yapıların içine etkili biçimde nüfuz edemiyordu.
Yeni çalışma, Almanya’daki Max Planck Enstitüsü’nde ortak yazar Claire Donnelly tarafından geliştirilen bir teknikle mümkün oldu. Ölçümler Oxford’daki Diamond X ışını tesisinde gerçekleştirildi.
Manyetik tomografi ile iç manyetik yapıyı haritalayabilmek zaten büyük bir başarıydı; ancak sonuçların milyonlarca yıl önceki canlıların navigasyonuna ışık tutması gerçekten heyecan verici.
Claire Donnelly, Max Planck Enstitüsü
Sonuç görüntüleri beklenmedik derecede karmaşık bir iç manyetik desen ortaya koydu. Manyetik anlar fosili geçen merkezî bir çizgi etrafında spiral biçiminde dönerek hortum benzeri bir vorteks yapısı oluşturuyor.
Navigasyon için İnşa Edilmiş Bir Parçacık
Harrison’a göre, bu türden vorteks manyetiği navigasyona son derece uygun özelliklere sahip. Manyetik alan şiddetindeki küçük değişimler yapıda hassas bir “salınım” oluşturarak olası bir canlının coğrafi konumu hakkında ayrıntılı bilgi edinmesini sağlayabiliyor.
Bu manyetik parçacık yalnızca Dünya manyetic alanının eğimini hissederek enlemi algılar, ayrıca boylamla değişebilen şiddetini de ölçer.
Profesör Rich Harrison
Vorteks geometrisi aynı zamanda son derece stabildir. Bu stabilite, manyetik sistemin güvenilir navigasyon bilgisi sağlamayı engelleyebilecek küçük çevresel bozulmalara direnmesini sağlayabilir.
Doğa bir GPS geliştirdiyse ve okyanus boyunca binlerce kilometre yol alabilen, navigasyona güvenilen bir parçacık oluşturduysa, bu muhtemelen böyle bir şeydir.
Profesör Rich Harrison
Sonrasında gelen soru, bu fosillerin kim tarafından üretildiği. Bu durum, okyanuslarda yeterince yaygın olduğu için bolca kalıntı bırakmış bir göçmen canlının araştırılması gerektiğini gösteriyor.
Giant Yılan Balıkları Sorumlu Olabilir mi?
Harrison, yılan balıklarının olası adaylardan biri olduğunu öne sürüyor. Yılan balıkları yaklaşık 100 milyon yıl önce evrimleşti ve günümüzde en gizemli ve az anlaşılan canlıların arasında yer alıyor.
Güncel Avrupa ve Amerikan yılan balıkları olağanüstü göçler gerçekleştiriyor; tatlı su nehirlerinden binlerce kilometre uzakta Sargasso Denizi’nde üreyecek yolculuk yapıyor. Araştırmacılar yılan balıklarının Dünya manyetic alanını algılayabildiğini biliyor ancak bunun tam olarak nasıl yaptıkları belirsiz.
Yılan balıklarında magnetit parçacıkları bulundu; ancak bilim insanları bu parçacıkları henüz hücre ve dokuları içinde doğrudan görüntüleyemedi. Aşırı küçük boyutları onları tespit etmeyi zorlaştırıyor özellikle de vücudun neredeyse her yerinde gizlenmiş olabilecekleri için.
Bu gerçekten uluslararası bir işbirliğiydi; farklı alanların uzmanları, bu magnetofossillerin olası işlevine ışık tutmak için birlikte çalıştı.
Sergio Valencia, Helmholtz Zentrum Berlin
Yapıyı üreten organizmanın kimliği belirsiz kalsa da, fosiller doğanın en dikkat çeken navigasyon yeteneklerinden birinin evrimindeki önemli bir aşamayı temsil ediyor olabilir.
Giant magnetofossiller, hayvanların temel bakteriyel magnetorepsiyonu, GPS benzeri son derece özelleşmiş navigasyon sistemlerine nasıl dönüştürdüğüne dair iz sürmede anahtar bir adım işaret ediyor.
Profesör Rich Harrison
Araştırma kısmen Avrupa Birliği, Avrupa Araştırmaları Konseyi ve Kraliyet Cemiyeti tarafından desteklendi. Rich Harrison, Cambridge’deki St Catharine’s College’in bir üyesidir.
1 yorum