Yaklaşık 540 milyon yıl önce başlayan Kambriyen patlaması, hayvan yaşamının kısa sayılabilecek bir jeolojik dönemde hızla çeşitlenmesiyle biliniyor. Yeni bir çalışma ise bu büyük dönüşümün beklenmedik bir etkenle ilişkili olabileceğini öne sürüyor: dışkı. Araştırmaya göre ilk sindirim sistemlerinin ortaya çıkmasıyla birlikte oluşan dışkı peletleri, besinleri okyanusun daha derin kesimlerine taşıyarak daha karmaşık ekosistemlerin kurulmasına katkı sağlamış olabilir.
Çalışmada araştırmacılar, Kambriyen dönemine ait fosilleşmiş sindirim sistemi örnekleri ile koprolitleri, yani fosilleşmiş dışkıları derleyerek zaman içindeki değişimi inceledi. Buna ek olarak günümüz okyanuslarındaki besin döngüleriyle, yaklaşık 540 milyon yıl önceki deniz kimyasına ilişkin simülasyon ve jeolojik bulgular karşılaştırıldı. Elde edilen tablo, erken hayvanların atalarının ihtiyaç duyduğu organik karbon ile demir, azot ve fosfor gibi temel besinlerin derin sulara dışkı aracılığıyla taşınmış olabileceğine işaret ediyor.
Bugünkü okyanuslarda “biyolojik pompa” olarak adlandırılan mekanizma, karbon ve çeşitli besin elementlerini yüzeyden derine taşıyan temel süreçlerden biri. Zooplanktondan balinalara kadar pek çok canlı tarafından üretilen dışkı bu sistemin önemli bir parçası. Araştırmacılara göre Ediacaran dönemin sonlarına kadar okyanusun derin bölgeleri besin açısından çok daha sınırlıydı. İlk sindirim sistemlerine sahip hayvanların ortaya çıkmasıyla deniz tabanına çöken dışkı, bu biyolojik pompanın erken bir biçimini başlatmış olabilir.
Bu görüşe göre dışkı peletleri yalnızca atık değil, aynı zamanda derin sular için düzenli bir besin akışıydı. Böylece daha önce yeterince yaşanabilir olmayan alanlarda mikrobiyal topluluklar gelişebildi; ardından bu mikroplarla beslenen canlılar ve onları avlayan daha büyük organizmalar ortaya çıktı. Kısacası dışkı, erken deniz ekosistemlerinde enerji ve madde akışını hızlandıran bir ara halka görevi görmüş olabilir.
İlk hayvanların çoğu oldukça basit yapılara sahipti ve güneş ışığı alan sığ sularda yaşıyordu. Organlar henüz gelişmediği için beslenme, küçük plankton veya bakteri parçacıklarının vücuttaki tek açıklıktan içeri girmesine dayanıyordu. Hücreler bu parçacıkları doğrudan alıp parçalıyor, geriye ise çoğunlukla başka canlıların kolayca kullanamayacağı metabolik yan ürünler kalıyordu. Bu nedenle derin deniz tabanında sürekli ve zengin bir besin kaynağı oluşmuyordu.
Yaklaşık 580 milyon yıl önce bazı hayvanlarda basit organların ve ilkel bağırsakların gelişmeye başlaması büyük bir kırılma yarattı. Bu canlılar artık daha büyük besin parçalarını yutabiliyor ve hücre dışında sindirebiliyordu. Bu yenilik, daha büyük ve karmaşık vücutların önünü açarken sindirilemeyen kısmın dışarı atılmasını da zorunlu kıldı. Araştırmanın temel iddiası, tam da bu noktada ortaya çıkan dışkının ekolojik açıdan dönüştürücü bir rol üstlendiği yönünde.
Bugüne kadar dünya genelinde yaklaşık 35 farklı sahadan, 540 ile 494 milyon yıl öncesine tarihlenen Kambriyen koprolitleri bulundu. Bunlar mikroskobik boyuttan birkaç santimetreye kadar uzanıyor; uzamış, silindirik, elipsoit, dairesel ve daha dağınık biçimlerde görülebiliyor. Bazı büyük örneklerin içinde kabuk ya da dış iskelet parçaları da korunmuş durumda. Bu bulgular, o dönemde yalnızca dışkı biçimlerinin değil, onları üreten hayvanların beslenme şekillerinin ve sindirim yapılarının da çeşitlendiğini düşündürüyor.
Kuzeybatı Kanada’daki Raven’s Throat River sahası bu açıdan dikkat çekici örneklerden biri. Burada 500 milyon yıllık, bazıları 5 santimetre genişliğe ulaşan koprolitlerle birlikte trilobit ve hyolith fosilleri bulundu. Bazı fosillerin beslenme pozisyonunda korunmuş olması, Kambriyen canlılarının doğrudan koprolitlerle ya da onların üzerinde gelişen mikrobiyal topluluklarla beslenmiş olabileceğini gösteriyor. Yani dışkı, yalnızca derinlere çöken bir madde değil, aynı zamanda yerel bir besin kaynağıydı.
Araştırmacılar Kambriyen boyunca koprolitlerin zamanla büyüdüğünü ve şekil çeşitliliğinin arttığını da belirtiyor. Bu eğilim, fosilleşmiş bağırsaklarda görülen evrimle uyumlu. Başlangıçta düz ve basit tüpler olan sindirim sistemleri, yaklaşık 40 milyon yıllık süreçte kıvrımlı yapılara, özelleşmiş ön bağırsaklara ve sindirim bezlerine kavuştu. Bu değişimler daha büyük ve daha zor besinlerin sindirilmesini mümkün kıldı. Sonuç olarak daha büyük hayvanlar daha büyük dışkılar üretti; daha büyük dışkılar da daha fazla besin taşıyarak daha büyük hayvanları destekleyen bir geri besleme döngüsü oluşturmuş olabilir.
Çalışmanın vardığı sonuç kesin bir nihai açıklama sunmuyor, ancak Kambriyen patlamasını anlamak için gözden kaçmış bir mekanizmaya işaret ediyor. Okyanusların derin kesimlerine düzenli besin taşınması, erken hayvan ekosistemlerinin genişlemesinde sanılandan daha önemli rol oynamış olabilir. Başka bir deyişle, hayvan yaşamının büyük sıçramasında sindirim sistemi kadar onun kaçınılmaz çıktısı da etkili olmuş olabilir.
