Bir dinozorun dişi mi yoksa erkek mi olduğunu nasıl anlarsınız? Bu, biyolojinin en temel yönlerinden biridir ve yine de paleontolojide büyük ölçüde bir gizem olmaya devam etmektedir. Nesli tükenmekte olan türlerin çoğunun cinsiyetini henüz bilmiyoruz; müzelerde sergilenenlerin cinsiyete özel isimleri olsa da: T.rex’i dava edin veya Triceratops Kayalığı. Ancak geçtiğimiz Ekim ayında Omurgalı Paleontologlar Derneği’nin yıllık toplantısında bir bilim insanı, kendisinin ve ekibinin fosil kemiklerdeki hormonları ortaya çıkarmak için yaptığı çalışmaya ilişkin fikir verdi. İlk sonuçları, eser miktardaki seks hormonunun gerçekten de fosilleşme sürecinden sağ çıkabileceğini gösteriyor. Eğer öyleyse, bu, eski hayvanlara ve onların bu gezegendeki evrimine dair olağanüstü bir bakış açısı sunarak oyunun kurallarını değiştirebilir.
Evan Saitta bu çalışmayı Kıdemli Başkan Yardımcısı poster oturumunda sundu. Şu anda Chicago Üniversitesi’nde doktora sonrası paleontolog olarak görev yapan kendisi, 2018’den beri fosil hormonlarını ortaya çıkarma olasılığı üzerinde kafa yoruyor; fosillerde kolesterol bulunduğunu ortaya koyan ve bazılarının tarihi 1900’lere kadar uzanan bir dizi makaleyi okudu. 720 milyon yıl önce. Kolesterolün “başka bir steroid türü” olduğunu ve “seks hormonlarının kolesterolden biyosentezlendiğini” belirtti.
Yani vücut, mevcut kolesterol moleküllerini değiştirerek östrojen ve testosteron gibi hormonları üretir. Bu nedenle Saitta, “bu hormonların kolesterolle benzer bir temel yapıya sahip olduğunu” açıkladı. Bu yapı stabildir ve bu da kolesterolü milyonlarca yıllık jeolojik baskıya dayanmaya daha elverişli hale getirir. Bu durum Saitta’nın östrojen ve testosteron gibi hormonların da değiştirilmiş bir formda olsa bile hayatta kalıp kalamayacağını merak etmesine neden oldu.
“Kolesterol vücudunuzdaki her hücre zarında bulunur, oysa bu hormonlar çok daha düşük konsantrasyonlardadır” dedi. “Fosilleşmeyen gonadlarda yoğunlaşıyorlar ve üretiliyorlar. Fosilleşmeyen kan dolaşımında dolaşırlar. Ve umudunuz, bir organizma öldüğünde, kemikte onu tespit edebilecek kadar hormon kalıntısı kalmasıdır.”
Ancak öncelikle kendisinin ve ekibinin ne aradıklarını anlaması gerekiyordu. Böylece, fosilleşme sürecini simüle etmek için tasarlanmış deneyler yoluyla, toz haline getirilmiş bir ekstrakt olan estradiol formundaki saf östrojeni eklediler. Bu yapay olgunlaşma deneyleri, milyonlarca yıl boyunca meydana gelen ısı ve basıncı kusurlu bir şekilde kopyalamalarına olanak sağladı.
Saitta bir telefon görüşmesinde şunları söyledi: “Bir sistemi ısıttığınızda, kimyasal reaksiyonlar daha hızlı gerçekleşebilir ve bu da sizin aradığınız türde bir numaradır: Isıyı yalnızca bazı kimyasal tepkimeleri doğrudan simüle etmek için kullanmıyorsunuz. jeotermal ısının ne zaman [a fossil is] yer altına gömüldü, ama aynı zamanda zamanı da hesaba katmak için.”
Estradiol yapay olgunlaşma deneyinden sağ çıktı; bu da teoride fosilleşmeden sağ çıkabileceği anlamına geliyor. Bunu gaz kromatografisi-kütle spektrometrisinden (molekülleri karmaşık karışımlardan ayıran bir süreç) geçirmek onlara bir yol haritası verdi: kemiklerdeki potansiyel östrojen “parmak izlerini” karşılaştırmanın ve bu parmak izinin bu süreçte nasıl ve ne zaman görünmesi gerektiğini anlamanın bir yolu.
Ancak ekip doğrudan fosillere atlamak yerine şahin ve kaz da dahil olmak üzere mevcut hayvanların kemiklerini test etti. Aynı östrojen parmak izini buldular. Saitta bir adım daha ileri giderek kil ile çevrelenmiş kaz kemiğini test etti. Hormonlar kemikten dışarı ve çevredeki çökeltilere mi sızar? Bu durumda ise bunu yapmadılar; bu, gelecekteki fosil araştırmaları için çıkarımlar sağlayacak bir bulgudur.
Ekip, saf östrojen ve modern kemiklerden alınan örneklerle fosillere geçti. Bunlar olağanüstü korumayla bilinen oluşumlarda bulunamadı. Bunlar, deneyler sırasında bilinen ve bilinmeyen farklı dinozorlara ait çeşitli kemik parçalarıydı. Sonuçlar karışıktı. Bunlardan dördü eser miktarda östrojen önerdi; dördünde hiç yoktu; ve biri kararsızdı.
Saitta’ya göre fosillerdeki potansiyel hormon izleri, deneylerin sonuçları kadar önemli değil. “Bu çalışma heyecan verici ve her şeyden çok kavramın kanıtıdır” dedi çünkü bu, hormonların fosilleşmeden sonra hayatta kalabileceğini ve tespit edilebileceğini gösteriyor.
“Östrojenin stabil olduğunu biliyoruz. Bunu sadece gonad veya kanın ötesinde kemikte de tespit edebileceğinizi biliyoruz” diye devam etti. “Ve eğer onu saflaştırılmış bir ekstrakt olarak veya kemiklerin içindeki artık hormon olarak basınçla pişirirseniz, onu tespit edebileceğinizi ve çevredeki ortamdan ayrı olarak tespit edebileceğinizi biliyoruz. Bence asıl sonuç bunların hepsi.”
Yine Chicago Üniversitesi’nden Jasmina Wiemann bu araştırmaya dahil değildi. Kendisi moleküler jeo-, astro-, paleobiyolog ve Field Doğa Tarihi Müzesi’nde Agouron Enstitüsü Üyesidir. Gizmodo’ya gönderdiği bir e-postada “yazarların burada geçmişte titizlikle araştırılmamış bir soruyu ele aldığını” belirtti.
Ancak aynı zamanda “başlangıçta çok yüksek konsantrasyonlarda oluşan biyomoleküllerin izlerini güvenilir bir şekilde tespit etmenin oldukça zor olabileceğini” de yazdı. Hem’e, yani “kanın kırmızı renginden sorumlu olan porfirin bileşiğine” işaret ediyor: Hem, omurgalıların kanındaki bir proteine bağlı olarak oluşan küçük ve çok kararlı bir moleküldür. Yaşayan omurgalıların damarlı kemiğindeki bolluğa rağmen, fosil kemiklerdeki hem izlerinin tespit edilmesinin çok zor olduğu kanıtlanmıştır ve korunan miktarlar tespit sınırlarını zar zor aşmaktadır. Seks hormonları kan dolaşımı yoluyla dağıtılır, ancak heme konsantrasyonunun kabaca milyarda biri oranında oluşur.
Şöyle ekledi: “Kimyasal olarak stabil olan, ancak fosil izi bırakmayan sıvılarda çok düşük konsantrasyonlarda oluşan bileşikleri bitişik kemik matrisinden çıkarmaya çalışmak, şu soruyu ortaya çıkarıyor: Fosilleşme süreci sırasında diyajenetik sıvıların kemiğin içinden süzüldüğü göz önüne alındığında,” tespit edilebilir miktarda östrojen izinin milyonlarca yıl boyunca hayatta kalma şansı nedir?”
Saitta, hem tespitinin zorlu olduğunu kabul ediyor ancak “porfirinlerin ayrıca ek bir zorluğu olduğunu (hormonlarda böyle bir durum yok): aynı zamanda vücut fosilinin depolandığı sudaki algler gibi bol miktarda dışsal/çevresel kaynaklardan da türetilebiliyorlar” diye belirtiyor.
Kendisi, diyajenetik akışkanlar (tortuların içindeki suyu ve sıvının zamanla tortuyu nasıl etkilediğini ifade eden bir terim) açısından “bunun kesinlikle aşılması gereken bir engel olduğunu” belirterek, “bu moleküllerin suda pek çözünmediğini” belirtti. Kolesterol gibi steroidlerin kemikte kalabileceğini biliyoruz toplam kayıp olmadan Milyonlarca yıl boyunca matrise nüfuz etti, dolayısıyla hormonlar da muhtemelen öyle olmalı.
Kendisinin ve meslektaşlarının analiz ettiği kemik miktarına (bazı durumlarda ~50 grama kadar) dikkat çekerek, “düşük konsantrasyonlu molekülleri aramanın bir yolunun, büyük fosil parçalarını yok etmeye istekli olmaktır!”
Ancak ördek ve kaz kemiği yapay olgunlaştırma deneylerinde östrojenin tespitine işaret ederek “kurumuş kemikte östrojeni hem olgunlaşmadan önce hem de sonra tespit etmenin mümkün göründüğünü” savunuyor.
Holly Latta bu güncel çalışmanın ikinci yazarı ve organik kimyagerdir. Ekibin şu ana kadar üzerinde çalıştığı tüm kemikler üzerinde deneyleri gerçekleştirdi. Bir e-postada “Açıkçası, sonuçları ve bunların ne anlama geldiğini doğrulamak için daha fazla çalışma yapılması gerekiyor” diye yazdı. “Fakat bu sonuçların vaadi inanılmaz derecede heyecan verici.”
Sonuçlardaki östrojen eksikliğinin, test edilen kemiğin bir erkeğe ait olduğunu gösterip gösteremeyeceği merak konusu olabilir. Saitta, hem kadınların hem de erkeklerin hem östrojen hem de testosteron içerdiğini açıkladı; Bir cinsiyeti diğerine göre belirlemenin anahtarı, içerdiği miktarlardadır. Eğer bir fosilde östrojen tespit edilebiliyorsa, bunun yüksek düzeyde östrojene işaret edebileceğini, dolayısıyla bir dişiye işaret edebileceğini söyledi.
Gelecekteki çalışmalarının bir kısmı, çok daha büyük numune boyutlarının test edilmesinin yanı sıra, daha iyi korunduğu bilinen oluşumlardan gelen fosillerin test edilmesinin yanı sıra testosteron testini de içerecek.
Wiemann, “Soru inanılmaz derecede heyecan verici olsa da, hem biyologların, hem paleontologların hem de jeokimyacıların yapması gereken pek çok temel çalışma var: Öncelikle östrojenin gerçekten fosilleşip fosilleşemeyeceğini bilmemiz gerekiyor.” Ve eğer östrojen izlerini bulmada başarılı olursak, korunan miktarlardaki farklılıkları (farklı birikim ortamları, farklı dokular, farklı taksonlar vb.) hangi faktörlerin tetiklediğini anlamamız gerekir.”
Ancak Saitta sorunun şu olduğuna inanıyor: “’Düşük konsantrasyonda güvenilir bir şekilde tespit edilebilir mi?’ Bütün deliller ve mantık onun fosilleşebileceğini gösteriyor.” Kendisi şunu kabul etti: “Hormon konsantrasyonları son derece düşük, ancak makul beklenti, kütle spektrometrelerinin zamanla gelişeceği ve tespit sınırlarının düşeceği yönündedir. Bu nedenle, antik hormonların incelenmesi için yalnızca gelecekteki potansiyeli görüyorum.”
Saitta, “Bu hormonlar cinsel gelişimin ve cinsel dimorfizmin itici etkenleridir” dedi. Hormonların deneylerde stabil olduğunun kanıtlanması ve bu hormonların eser elementlerinin, hayatta kalması beklenen çok az organik madde içeren fosillerde tespit edilebilmesi, “hepsi çok cesaret verici. Hormonların kendisini arayarak gerçekten cinsel gelişimin doğrudan itici güçlerine ulaşıyorsunuz.