"Yumurta mı tavuktan, tavuk mu yumurtadan geldi" sorusu, hayvanlardaki doğumun evrimi hakkında fikirler veren nispeten kolay bir sorudur. Yumurtanın önce geldiği neredeyse kesin gibi görünüyor; çünkü, yarım milyar yıl önce okyanuslarda yaşayan ve tüm kara omurgalılarının atası olan zırhlı balıklar yumurta bırakmışlar. Fakat hikâyenin geri kalanı bu kadar basit değildir. 

Binlerce yıllık evrimin geldiği nokta itibariyle doğa, dünyaya yeni gelen canlılar için yalnızca iki yol ortaya çıkardı: Ya anne yumurtlayacak ve yumurta çatlayana kadar büyüme yumurtanın içerisinde devam edecek; ya da yavru anatomik olarak gelişimini tamamlayana kadar anne karnında büyütülecek. Gerçekten de temel bir ayrılık söz konusudur. 

Peki, yumurtlama (oviparite) ve doğum (viviparite) arasındaki bu katı üreme ikileminin ilkel bir nedeni var mı? Doğum ne zaman ve neden evrimleşti? Tüm bu sorular, seksüel (cinsel) üremenin muazzam karmaşıklığının ve değişkenliğinin altını çizerken, yeni araştırmaların --aynı anda yumurta bırakabilen ve doğum yapabilen olağanüstü bir kertenkele üzerine yapılan çalışmalar da dahil olmak üzere-- araştırdığı sorulardan sadece birkaçı.

Stratejik Bir İşleyiş

İlk dişi hayvanlar, genellikle bir seferde binlerce yumurta bıraktılar. Erkekler tarafından salınan spermler,  bu yumurtaların bazılarını gelişigüzel bir biçimde dölledi ve döllenmiş yumurtalarda ortaya çıkan embriyolar, yumurtadan çıkana kadar düşman dünyasında hayatta kalma şansını kullandı. Pek çok canlı, özellikle de küçük ve basit olanlar hâlâ bu yöntemi kullanarak üremektedir.

Ancak hayvanlar daha karmaşık hale geldikçe, omurgalı türleri --birçok amfibi, sürüngen ve hatta köpekbalıkları gibi bazı balıklar da dahil olmak üzere-- daha az riskli bir stratejiye yöneldi: İç döllenme. Böylelikle dişiler, yumurtalarının daha yüksek bir yüzdesinin döllenme şansını garanti altına almış oldu ve çiftleşecekleri erkekler konusunda daha seçici olabildiler. Artık embriyo, sonunda onu koruyucu bir kabuk içinde serbest bırakana kadar annesinin içinde güvenle gelişebilir. 

Doğum daha sonra ve birden fazla kez evrimleşti. 2014 yılında Journal of Morphology'de yayımlanan araştırmaya göre, doğum, yalnızca sürüngenlerde bile ayrı zamanlarda en az 121 defa evrimleşti. Bilim insanları, ilk hayvan doğumunun ne zaman gerçekleştiğini tam olarak bilmeseler de, yumurtlamadan doğuma geçişi hangi kuvvetlerin tetiklediğini ve ondan önce hangi evrimsel adımların olabileceğini biliyorlar.

Yavru dünyaya getirmenin iki yolu da işini yapabiliyor elbette, ancak avantaj ve zorluklar da ortaya çıkarıyorlar. Kritik bir biçimde, yumurta bırakan anneler fiziksel olarak yavrularından daha erken kurtulurlar. Örneğin, kuşlar, hiçbir zaman doğum yapacak şekilde evrimleşmediler; çünkü karnında bir yavruyla uçmanın gerektirdiği enerji muhtemelen karşılanamazdı. Öte yandan, yumurta bırakan canlılar genellikle tek seferde daha fazla yavruya sahip olabilir, çünkü annenin vücudunun boyutu yavru sayısı için bir kısıtlama oluşturmaz. Bu avantaj, yumurtaların yırtıcı hayvanların saldırısına ve diğer olumsuz etmenlere maruz bırakma risklerini de kısmen dengeleyebilir.

Doğum yapan canlılar ise, embriyolarına yuva olurlar ve uzun bir süre boyunca avcılardan veya çevresel diğer tehditlerden yavruları korurlar. Ancak bunu yaparken de kendi hayatlarını da riske atarlar; çünkü hamile bir hayvanın yırtıcı saldırısına maruz kalması daha olasıdır ve bu da hem embriyo hem de anne için risk teşkil eder. Embriyo, kısmen de olsa yabancı bir dokudur ve annenin dokularını işgal eder. Vahşice bir düşünce gibi gözükse de; anne, hamileliği boyunca gergin bir ip üzerinde dengede durur ve bir yandan kendini sağlıklı tutarken diğer yandan kaynaklarını bir başka canlıya yönlendirir.

Oviparite ve viviparite arasındaki en büyük fark, annenin embriyolarını ne zaman bırakması gerektiğine dair stratejik bir evrimsel karara odaklanır. Eğer erken bırakırsa, bir yumurta kabuğu içerisinde; eğer geç bırakırsa, doğum şeklinde. Örneğin çoğu sürüngen, embriyolarını gelişimlerinin sadece üçte birindeyken bırakır.

Aslında yumurtlama ve doğum arasında embriyonun bırakılması için birçok olası zaman aralığı vardır ancak bunu yapmak muhtemelen dezavantajlıdır. Araştırmacılar buna uygunluk vadisi diyor. Bu uygunluk vadisinde bir yerde doğum yapmaya çalışan hayvanlar, her ikisinin de faydalarından yararlanmadan yumurtlama ve doğurmanın tüm risklerine maruz kalabilir. Bu da evrimsel olarak oldukça dezavantajlıdır.

Keseliler bu riskleri dengelemek için yeni bir çözüm buldular: Yavruları henüz olgunlaşmamışken yani pratik olarak cenin halindeyken doğurur, ancak daha sonra gelişimlerini kendi kesesinin içinde tamamlamasını sağlar. Böylelikle anne, tam boyutlara ulaşmış bir bebeği vücudunun içerisinde taşımak zorunda kalmadan; yavrusunu olgunluğa taşıma sürecinde tüm koruyucu avantajlarını sağlayabilir.

Erkekler İçin Uygun Sıcaklık

Bilim insanları bu doğum stratejilerinin gelişimsel gereklilik ve sınırlılıkları hakkında yeni şeyler öğrenmeye devam ediyorlar. Örneğin, yumurta kabuğunun kalınlığını ele alalım. Oksijen annenin kan dolaşımından ve yumurtadan geçmesi gerektiğinden, yumurtayı bırakmadan önce ince bir kabuk gereklidir. Dış dünyada ise, daha kalın bir kabuk avcılara karşı koruma sağlar. Eğer bir yumurta çok erken bırakılırsa; çok ince bir kabuğa; geç bırakılırsa da; büyüyen embriyonun oksijen ihtiyacını karşılama konusunda dezavantaj oluşturan kalın bir kabuğa sahip olur. Dolayısıyla iyi bir denge tutturulmalıdır. 

2009 yılında Nature'da yayımlanan bir araştırmada, bir türün, doğumu geliştirmeden önce, muhtemelen yavrularının cinsiyetini genetik olarak belirleme yeteneğini de geliştirmesi gerektiği bulgusuna ulaşıldı. Birçok canlının cinsiyeti koşullara bağlıdır: Çevresel faktörler, özellikle de sıcaklık, embriyonun erkek mi dişi mi gelişeceğini belirleyebilir. Araştırma ekibi, cinsiyeti belirlemek için genleri kullanmak ile doğum yapmak arasında güçlü bir istatistiksel ilişki olduğunu gösterdi. Bu, bilim insanlarının gözlemsel olarak bildiği, ancak daha önce titizlikle test edilmemiş bir şeydi.

Deniz kaplumbağalarını ele alalım. Nadiren karaya çıkarlar ancak yine de yumurtlamak için karaya gelirler. Eğer yumurtalarını suya bırakırlarsa; sıcaklık gradyanı karadakinden çok daha küçük olduğundan, çeşitli erkek ve dişileri alma olasılıkları daha düşüktür.

Ancak, bir deniz canlısı türü, cinsiyeti genler aracılığıyla belirleme yeteneğini geliştirdiğinde, artık karaya çıkmasına gerek kalmaz ve su yaşamına tamamen uyum sağlayabilir. Nature'daki makalede de belirtildiği üzere: "Karada hareket etme ve yuva yapma ihtiyacından kurtulmuş olan pelajik bir yaşam tarzına yönelik aşırı fiziksel adaptasyonlar --Örneğin ichthyosaurların kuyrukları, sırt yüzgeçleri ve kanat şeklindeki uzuvları gibi-- her grupta evrimleşti."

Bu araştırma yayımlandığında bilim insanları, doğumun, ichthyosaurların sürüngen ataları arasında ancak karadan denize geçtikten sonra evrimleşebileceğini düşünüyorlardı. Ancak 248 milyon yıllık bir fosilin bulunmasıyla bu düşünce değişti. 2014 yılında PLOS ONE'da yayımlanan bir araştırmada, doğum sırasında hayatını kaybeden bir ichthyosaur fosili tanımlandı. Şaşırtıcı bir şekilde, fosil, yeni doğanın annesinin pelvisinden ilk olarak çıktığı anı tam olarak yansıtıyordu. Bu durum şunu gösteriyor: Canlı deniz sürüngenlerinin çoğu, doğum sırasında annelerinden oksijen almaya devam edebilmeleri için önce kuyruk tarafından doğarlar. Kafanın önce çıktığı bir doğum pozisyonu, ichthyosaura doğumun daha da eski bir kara atasından miras kaldığını gösterir. Kara sürüngenleri bu nedenle en az 250 milyon yıldır doğum yapıyor olabilirler, ancak kuru topraklardaki en eski doğum fosili o kadar eski değildir.

Yumurta, Doğum veya Her İkisi Birden

Doğum ya da yumurta bırakma, bir tür için mutlak bir seçim gibi görünebilir, ancak şaşırtıcı bir şekilde, durum her zaman böyle değildir. Avustralya'daki üç parmaklı skink (Saiphos equis), hem yumurta bırakma hem de doğurma gibi olağanüstü bir ayrıcalığa sahip bir kertenkeledir. Birkaç başka kertenkele türünün genellikle farklı ortamlarda her ikisini de yaptığı biliniyor, ancak 2019 yılında Biology Letters'da yayımlanan bir araştırmada, ilk kez üç parmaklı bir skinkin üç yumurtanın yanı sıra bir canlı doğum yaptığı gözlemlendi.

2020 yılında Molecular Ecology'de yayımlanan bir araştırmada, yumurta bırakan ve doğum yapan kertenkelelerin gen ifadeleri arasındaki farklılıklar tanımlandı. Tek bir türde, yumurtalı bir dişi ile yumurtasız bir dişi arasında bu tür binlerce fark vardır. Bunun nedeni, rahmin bir yumurtayı barındırma zamanı geldiğinde belirli genlerin devreye girmesidir. Aynı şey, embriyoyu barındıran rahim için de geçerlidir. En önemlisi, bu durumlarda devreye giren belirli genler çok farklıdır.

Ancak üç parmaklı skinklerde, bir annenin yumurta yaptığında devreye giren genlerin çoğu, embriyolu annelerde de devreye girer. Bulgular, bu kertenkelenin yumurtlama ve doğum arasında geçiş durumunda olduğuna işaret ediyor.

Kertenkelenin hangi şekilde evrimleşeceğini söylemek imkansız ve hâlâ belirsiz olabilir. Çünkü evrim yönlendirilmiş değil, rastgele bir süreçtir. Çevresel değişikliklerle, seçilimin yönü değişebilir ve onu diğer yöne itilebilir.

Araştırmacılar, doğum yapan farklı türlerdeki benzerlikler, doğumu mümkün kılan genetik set üzerine çalışmaya devam ediyor. "Viviparite ile ilgili temel kurallar var mı?" "Evrimleştiğinde aynı genetik talimatları mı kullanıyor?" "Farklı türlerin de aynı sorunları var mı?" gibi sorular araştırmalara konu olmaya devam ediyor. Üç parmaklı skink ise, üzerine çalışma yürütülen tek canlı türü değil. Örneğin, bir dişinin yumurtalarını döllenmesi ve gelişmesi için erkeklerin kesesine aktardığı deniz atları, erkeklerin hamile kaldığı bilinen tek hayvanlardır. Deniz atlarıyla yapılan araştırmalar, erkeklerin, diğer birçok türün dişilerinin doğurmak için kullandığı genlerin aynısını aktive ettiğini gösteriyor. 

Sonuç olarak, farklı cinsiyetlerden, farklı dokulardan, tamamen farklı türlerde ve milyonlarca yıl arayla gelişen bir özellikten bahsediyoruz. Bu da tıpkı milyonlarca yıldır devam eden şaşırtıcı evrim deneylerine sahip olmak gibidir. Öğreneceğimiz ve keşfedeceğimiz daha çok şey var.