Evrim, Bir Popülasyon İçerisinde Kalıtılan Karakterlerin Nesiller İçerisindeki Değişimidir!

Yazdır Evrim, Bir Popülasyon İçerisinde Kalıtılan Karakterlerin Nesiller İçerisindeki Değişimidir!

Evrim popülasyon içerisindeki kalıtımsal özelliklerin başarılı nesillere bağlı değişimini açıklar.  Ekoloji bilimini tamamen anlamak için öncelikle evrimsel kavramlar anlaşılmalıdır. Genetik bilimci Theodosius Dobzhansky’nin (1964) ünlü bir sözü vardır: 

“Evrimin ışığı olmaksızın, biyolojide hiçbir şeyin anlamı yoktur.” 

Ekoloji branşı da bu yaygın olarak kabul gören ilkeye istisna değildir. Evrim teorisini bilmeden ekoloji çalışmak kuralları öğrenmeden spor müsabakası izlemeye benzer; oyuncular koşar, sayılar yapılır, düdükler çalınır fakat bunlara sebep olan asıl şey gizli kalır. Kuralların öğrenilmesiyle birlikteyse oyunun en küçük karışıklıkları bile beğenilir, hatta sevilir. Bu ekolojide de böyledir: Evrim, organizmaların çevreleri ile girdikleri etkileşimleri daha iyi anlayabilmemiz için bize nizam sağlar. Bu bölümde evrimi modern biyoloji tarafından anlaşıldığı ve ekoloji için de geçerli olduğu şekliyle tanımlayacağız.

Evrim popülasyon içerisindeki kalıtımsal özelliklerin başarılı nesillere bağlı değişimi olarak açıklanır. Canlı organizmalar çoğaldıkları zaman yavrularına birtakım özellikler geçirirler. Bu özellikler kelebeğin kanatları ve timsahın pullarının sayısı gibi somut ve bariz olabilirler ama organizmanın DNA’sını oluşturan nükleotit baz dizileri gibi görece anonim karakteristikleri de içerirler. Aslında evrimsel kalıtımdan bahsettiğimiz zaman asıl kastettiğimiz sonuncusudur: genetik dizilerin bir nesilden diğerine geçişi. Evrimin olayı, belirli genetik dizilerin popülasyon içerisinde değiştiği (örneğin mutasyon aracılığıyla) ve bu değişimlerin başarılı nesiller boyu kalıtımıdır.


Evrim Ne Değildir?

“Evrim” terimi çoğu zaman kazara olsa da bazı zamanlar bilerek yanlış kullanılıyor, bu yüzden evrimin ne olmadığını açıklamak da gerekli.

Her şeyden önemlisi evrim, nihai ya da yakın bir amaca doğru ilerlemez (Gould 1989). Evrim “bir yere gitmez”; sadece kalıtımsal özelliklerde zamanla görülen değişimi açıklar. Arada sırada ya da kaçınılmaz bir şekilde bu değişimler biyolojik karmaşıklığın artışıyla sonuçlansa da bunu “ilerleme” olarak yorumlamak, mekanizmayı yanlış anlamaktır. Örneğin tek hücreli organizmaların eninde sonunda çok hücreli organizmalara evrimleşmesi sözde “gelişmiş” canlılara doğru bir ilerleme olarak görünebilir. Fakat Gould (1996) ve diğerlerinin de belirttiği gibi karmaşıklıkta sol el duvarı vardır; tanımlamak gerekirse, mümkün olan en basit canlı ya daha karmaşık bir hale gelebilir ya da aynı kalabilir. Bu bağlamda evrim bir çeşit “sarhoş yürüyüşüdür” (Görsel 1), ve burada bazı soylar kaçınılmaz olarak şekil ve işlev bakımından henüz keşfedilmemiş yeniliklere erişirler. Aynı şekilde “tersine evrim” ya da “gerileyici evrim” gibi terimler anlamsızdır; benzer özellikler ve gen dizileri biyolojik tarihin farklı zamanlarında tekrarlanabilir fakat bu hala tam olarak evrimdir, yani zamanla olan değişim.


Görsel 1: Evrimdeki karmaşıklık artışı modelini açıklamak için mecazen kullanılan “sarhoş yürüyüşü”
Gecenin sonunda barı terk eden sarhoş bir adam (kilitli) kapıyı arkasına alarak yürümeye başlar ve sağa ya da sola sendeleme ihtimali birbirine eşittir. Kapıdan içeri geri dönemeyeceği için bilinçli bir karar vermemesine rağmen eninde sonunda oluğa düşmesi kaçınılmazdır. Evrimsel değişim de bunun gibi belli bir amaca ya da nihai istikamete doğru ilerlemez.
© 2010 Nature Education Her hakkı saklıdır.  


İkinci önemli bir nokta ise evrim ve doğal seçilimin aynı şey olmamasıdır. Doğal seçilim evrimsel değişimi etkileyen ve yönlendiren kuvvetlerden biridir ama diğer mekanizmalar da eşit derecede önemlidir. Popülasyon içerisindeki bireylerde görülen özellik değişiklikleri her zaman seçilim süreçlerinin sonucu değildir. Sözgelimi zararlı bir özelliğin (örneğin bir genetik hastalığın) popülasyonda ortaya çıkışı ve birikimi, Doğrudan söz konusu özelliğin seçilimine atfedilmemelidir. Benzer bir şekilde, seçilim altındaki özelliklere herhangi bir etkisi olmayan aleller onları taşıyan organizmaların uyum başarılarını değiştirmeden mutasyona uğrayabilirler. Moleküler evrimin nötral teorisinin destekçileri, türler arasındaki genetik farklılıklarının hepsi olmasa da çoğunun seçilimsel olarak nötr olduğunu savunurlar. Sıradakiyse evrimsel değişimi etkileyebilen ya da yönlendirebilen, doğal seçilim dâhil, birtakım kuvvetlere genel bir bakış.


Mikroevrim ve Makroevrim

Evrimsel değişim iki genel sınıfa ayrılabilir: mikroevrim (tür seviyesinin altındaki küçük ölçekli değişim) ve makroevrim (tür seviyesinin üzerindeki büyük ölçekli değişim).

Popülasyon ekologları, koruma biyologları ve davranışsal ekologlar çoğunlukla direkt mikroevrimsel süreçlerle ilgilenirler. Bu süreçler genellikle organizmaların yer değiştirmeleri ve değişen çevresel koşullar gibi ekolojik süreçlerin yanı sıra diğer türlerin bireyleriyle (av-avcı ilişkisi, konakçı-parazit, rekabet gibi) ya da aynı türün bireyleri arasındaki (cinsel seçilim, rekabet gibi) etkileşimlerden dolayı popülasyon içindeki bireylerin belirli özelliklerinin frekans ve değerlerindeki değişimleri içerir. Mikroevrimsel süreçler, zorunlu olmasa da, zamanla yeni türlerin oluşumuna yol açabilir ama buna karşılık sürekli değişen seçilim baskılarına göre popülasyonlardaki özelliklerin sıklıklarında dalgalanmalar yaratır (Thompson 1998). Bazı mikroevrimsel süreçler sadece birkaç nesilde bile gerçekleşebildiği için mikroevrim doğada ya da laboratuvarda sıkça gözlemlenebilir.

Mikroevrimi iş başındayken en iyi gösteren şey böceklerin pestisitlere karşı hızlıca direnç kazanma yatkınlığıdır (Gassmann ve ark. 2009). Örneğin yazın Güney Fransa’da Culex sivrisineklerini kontrol altına almak için Akdeniz kıyısından iç kesimlere doğru 20 km boyunca pestisit uygulanmaktadır. Belirli sivrisinek genleri pestisitler için direnç sağlarken pestisitlerin yokluğunda ise çok masraflı olmaktadır (Görsel 2); bu yüzden pestisit direnci sağlayan genin frekansı yaz aylarında ilaçlama yapılan bölgelerde artarken ilaçlama yapılmayan bölgelerde artmamaktadır (Lenormand ve ark. 1999).

Görsel 2: Fransa kıyılarındaki Culex sivrisineği popülasyonlarında pestisit direnci kazandıran Ace.1 alelinin yazın (üstte) ve kışınki (altta) frekansları
Pestisitler yaz aylarında kıyıdan 0 ila 20 km arasına uygulanmaktadır. Ace.1 geninin kıyı frekansları yaz aylarında artar fakat kış aylarında tekrar azalır.
© 2010 Nature Education Her hakkı saklıdır.  


Genellikle makroevrimsel değişimler büyük zaman aralıklarından dolayı direkt olarak gözlemlenemese de birçok makroevrimsel değişim örneği laboratuvarda gözlemlenmiştir (Rice & Hostert 1993). Bunun yerine makroevrim çalışmaları, filogenetik yapıyı yeniden inşa etme ve fosil bulgularına dayalı çıkarımlara ve mikroevrimsel modellere dayalı tahminlere dayanır. Makroevrimsel çalışmaların genel odağı türleşmedir, yani daha önce kendi aralarında çiftleşebilen bir grup organizmanın başarılı bir şekilde çiftleşemeyip (ya da çiftleşmek istemeyip) üreyebilen yavru oluşturamama sürecidir.

Ekologlar günümüz ekoloji sorunlarıyla ilgili sonuçlara varmada bir araç olarak makroevrime ilgi gösterebilirler. Örneğin günümüzdeki iklim değişikliğinin etkilerini modellemekle uğraşan bilim insanları, tarih öncesi iklimsel veriler ile fosillerden elde edilen türleşme ve soy tükenmesi örüntülerini ilişkilendirerek modern hayvan ve bitki türlerinin iklim değişikliği ile günümüzde nasıl başa çıktığını ve gelecekte nasıl başa çıkacaklarını anlayabilirler. Örneğin birçok deniz omurgasızı (mercan, salyangoz ve istiridyeler gibi) kabuklarını okyanus suyundan elde ettikleri kalsiyum karbonattan oluştururlar. Atmosferdeki antropojenik (insan kökenli) CO2 biriktikçe önemli bir kısmı okyanuslara karışır ve bu süreçte serbest hidrojen iyonları salarak okyanus pH’ını düşürür. Bunlara ek olarak bu okyanus asitlenmesi, kabuk yapıcı deniz omurgasızlarının kalsiyum karbonattan kabukları için ihtiyaç duydukları sudaki karbonat miktarını azaltarak kabuk yapımını ve bakımını zorlaştırır.

Zachos ve ark. (2005), yüzlerce milyon yıl önceki okyanus pH verileri ile foraminiferlere (kabuk yapan deniz omurgasızı) ait fosil kayıtlarını birleştirerek okyanus asitlenmesinin geçmişteki deniz omurgasızları faunasında yaşanan çeşitlenme ve soy tükenmesi olayları üzerindeki etkilerini gösterdiler. Bu verileri kullanarak okyanus asitlenmesinin günümüz örüntülerini modelleyebilir ve bu asitlenmenin günümüz ve gelecekteki deniz hayvanları üzerindeki etkilerini tahmin etmeye çalışabiliriz (örneğin Orr ve ark. 2005).


Sonuç

Evrim, organizmalardaki kalıtımsal özelliklerin nesilden nesle uğradıkları değişimleri açıklar. Evrimsel değişim bir hedefe doğru ilerlemez ya da sadece doğal seçilim tarafından yönlendirilmez. Her biyoloji branşı gibi ekoloji de evrim ile derinden bağlıdır ve evrimle daha anlaşılır kılınır.

Çeviren: Atilla Çelikgil (Evrim Ağacı)

Düzenleyen: Şule Ölez (Evrim Ağacı)

Orijinal Kaynak: Nature

Kaynaklar ve İleri Okuma:

  1. Dobzhansky, T. Biology, Molecular and Organic. American Zoologist 4, 443–452 (1964).
  2. Hewitt, G. The genetic legacy of the Quaternary ice ages. Nature 405, 907–913 (2000).
  3. Gassmann A .J. et al. Evolutionary analysis of herbivorous insects in natural and agricultural environments. Pest Management Science 65, 1174–81 (2009).
  4. Gould, S. J. Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History. New York, NY: W. W. Norton and Company, 1989.
  5. Gould, S. J. Full House: The Spread of Excellence from Plato to Darwin. New York, NY: Harmony Books, 1996.
  6. Lenormand, T. et al. Tracking the evolution of insecticide resistance in the mosquito Culez pipiens. Nature 400, 861–864 (1999).
  7. Orr, J. C. et al. Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms. Nature 437, 681–686 (2005).
  8. Rice, W. R. & Hostert, E. E. Laboratory experiments on speciation: what have we learned in 40 years? Evolution 47, 1637–1653 (1993).
  9. Thompson, J. N. Rapid evolution as an ecological process. Trends in Ecology and Evolution 13, 329–332 (1998).
  10. Zachos, J. C. et al. Rapid acidification of the ocean during the Paleocene-Eocene thermal maximum. Science 308, 1611–1615 (2005).
6 Yorum