Evrim Mekanizmaları - 6: Gen Akışı (Göç)

Yazdır Evrim Mekanizmaları - 6: Gen Akışı (Göç)

Önceki yazılarımızda Doğal, Yapay, Cinsel ve Akraba Seçilimleri'nden bahsederek, temel seçilim mekanizmalarını tamamlamış olduk. Bir de Genetik Sürüklenme bunlara dahil olarak görülebilir; ancak ona yeri gelince değineceğiz; zira onun yeri biraz daha ayrı. Buraya kadar olan kısımda Seçilim Mekanizmaları olarak bilinen evrim mekanizmalarını gözden geçirdik. Ancak artık şunu sormamız gerekiyor: seçilim mekanizmalarının "seçtiği" ve "elediği" genetik çeşitlilik (varyasyonlar) popülasyonlar içerisine nasıl dahil oluyor? Zira fark edebileceğiniz üzere eğer ki popülasyonun içerisinde hiçbir çeşitlilik yoksa (ki bu göreceğimiz üzere pek mümkün değildir, çok küçük popülasyonlar haricinde), evrimin seçilim mekanizmalarının etki edebileceği bir farklılık da yok demektir. Bu durumda, evrimin sürmesi beklenemez. Dolayısıyla, evrimden bahsedebilmemiz için öncelikle çeşitlilikten bahsetmemiz gerekmektedir. İşte bu noktadan sonra inceleyeceğimiz mekanizmalar, Evrim Ağacı olarak bizlerin Çeşitlilik Mekanizmaları olarak isimlendirdiği mekanizmalardır. İlk konumuz ise, oldukça önemli bir diğer mekanizma olan Gen Akışı veya günlük kullanımda yer etmiş adıyla göçlerdir. Fazla uzun olmayan bu konuya hemen girebiliriz:

 


Gen Akışı Nedir?


Gen Akışı, temel olarak bir popülasyondan diğerine genlerin (alellerin) göç yoluyla aktarılmasıdır. Bildiğiniz üzere doğada pek çok canlı türü farklı popülasyonlar halinde, farklı habitatlarda yaşayabilmektedir. İşte bunlar arasında meydana gelen çiftleşmeler sonucunda gen akışı sağlanmış olur. Bu transfler sonucunda popülasyonların gen havuzlarındaki gen frekanslarında değişimler meydana gelir. Çünkü daha önceden popülasyonda bulunmayan bir gen, göç yoluyla popülasyona dahil olabilir. Diğer taraftan, popülasyon dahilinde belli genetik özelliklere sahip olan bireyler göç ederek o popülasyonda, kendilerinde bulunan genlerin kalmamasına sebep olabilirler. Veya, göçler sebebiyle halihazırda var olan gen frekanslarında artış veya azalışlar meydana gelebilir.



Görselde, en sol ve en sağ taraflarda iki popülasyon görülmektedir. Görülebileceği gibi, sol taraftaki popülasyonda siyah bireylerin sayısı daha fazladır. Dolayısıyla bu popülasyonun gen havuzunda siyah olma geni daha yoğun olarak bulunmaktadır. Sağ taraftaki popülasyonda ise aynı durum beyazlık geni için geçerlidir. Ortada gösterilen ise genetik göç mekanizmasıdır. Kimi zaman bazı bireyler, rastgele olarak ya da zorla pülasyonlar arası geçiş yaparlar. Bu durumda, sol taraftaki popülasyondaki beyazlık geninin frekansı artacak ve buna bağlı olarak genetik çeşitlilik de artacaktır. Bu da, Seçilim Mekanizmalar'ının etki edebileceği yeni genetik malzeme anlamına gelir.

 


Her popülasyon, geride bıraktığı uzun zaman dilimleri içerisinde, yaşadıkları habitatlara (çevrelere) adapte olacak şekilde evrimleşmişlerdir. İşte tam olarak bu sebeple birçok canlı türü, oldukça sabit ve dengeli gözükmektedir. Ancak çevre sabit değildir ve kimi zaman net bir şekilde hissedebileceğimiz, kimi zaman daha zor hissedebileceğimiz veya hiç hissedemeyeceğimiz bir şekilde değişmektedir. Bazı zamanlar çok ciddi yıkıcı (katastrofik) etkiler altında çevre müthiş bir hızla değişebildiği gibi (göktaşı çarpması, volkan patlaması gibi), bazı zamanlarda bu değişim çok daha yavaş ve zor hissedilir olmaktadır (küresel ısınma gibi). Dolayısıyla türlerin ulaştıkları dengeler, çevrenin değişimiyle bozulmaktadır. Ancak sadece çevrenin değişimi değil, evrimin çeşitlilik mekanizmaları da bu dengeyi rastgele bozarak, evrimi tetiklemektedir. Beklenmedik göçler de, bir popülasyonun gen frekanslarının değişmesi ve evrimsel süreçlerin işlemesi için en etkili yollardan birisidir.


Tahmin edilebileceği gibi, göçleri etkileyen en önemli faktör, hareket kabiliyetidir. Bir sümüklüböcek popülasyonunda göç yoluyla gen frekansının değişimi ne kadar az ise, insan gibi aşırı hareket kabiliyetine sahip (teknolojinin de etkisi göz önüne alınmalıdır) hayvanlarda bu etki çok daha fazla olabilmektedir. Bitkiler gibi sabit türlerde bile çok ciddi genetik göç durumu gözlenebilir, zira bitkilerin polenleri birçok engeli aşarak farklı popülasyonlara erişebilir ve buranın genetik dengesini değiştirebilir. Bu da evrimi tetikleyecektir.



Bitkilerde genetik göç tohumların ve polenlerin çeşitli yöntemlerle uzun mesafeler kat ederek başka popülasyonlara karışmasıyla olmaktadır ve bitki evriminin önemli çeşitlilik mekanizmalarından biridir. Bitkilerin yüksekliği, rüzgar hızı/yönü, tohumların ve polenlerin yapısı ve miktarı DNA parçalarının yani genlerin akış miktarını ve hızını belirler. Yeryüzü şekilleri, polenlerin yaşayabilirlikleri, polenleşme imkanları ise bu göçün evrimsel başarısını belirleyen faktörlerin bazılarıdır. Tüm bunların etkisi altında, bir popülasyon kendisinden yüzlerce ve hatta kimi zaman binlerce kilometre uzaktaki popülasyonlara gen göçü gerçekleştirebilir. Bunun evrimsel değişimlere yol açtığı deneylerle, gözlemlerle, fosil kayıtlarla, deterministik ve stokastik modelleme yöntemleriyle gösterilmiş ve ispatlanmıştır.

 


Gen akışının evrime nasıl etki edeceğini kesin bir şekilde söylemek mümkün değildir. Bu, tamamen akan genlerin miktarına, tipine, zamanına ve benzeri değişkenlere bağlıdır. Bu etkenlere bağlı olarak gen göçü evrimi hızlandırabileceği gibi, yavaşlatabilir ve hatta durdurabilir de. Yukarıda, dengeye ulaşan popülasyonların gen akışı sayesinde nasıl yeniden tetiklenebileceğinden bahsetmiştik. Bir örnek de kuşlardan verilebilir:



Genellikle coğrafi bariyerlerin etkisi altında birbirinden ayrılan, eskiden aynı atadan olan türler veya alt türler, kendi bölgelerinde evrimsel açıdan dengeye ulaşabilirler. Ancak göçler, bu dengeleri bozarak evrimi tetikler. Yukarıdaki örnekte de, dağın sol yamacındaki A Popülasyonu genetik açıdan HH şeklinde tanımlanan bir gen dağılımında sabitlenmiştir ve bu sebeple tüm bireyler mavi renkle gösterilmektedir. Yamacın sağ tarafındaki kuşlar ise ortam koşullarına bağlı olarak oluşan seçilim baskısı altında hh şeklinde tanımlanan bir gen dağılımında sabitlenmiştir ve bu sebeple hepsi kırmızı olarak gösterilmektedir. Ancak kimi zaman, doğru rüzgar şartları veya çevresel baskı altında, normalde olmayacak uçuşlar gerçekleştirilerek popülasyonlar arasında birey alışverişi gözlenebilir. Bu durumda, diğer popülasyondan taşınan yeni genler dengeyi bozararak evrimsel süreci tetikler. Kimi zaman bu yeni genler elenirken, kimi zaman ortam şartlarının değişmiş olmasından ötürü bu yeni genler desteklenerek belli bir sürede türün farklı bir yapıya doğru evrimleşmesine neden olabilir.



Ancak gen akışı, evrimi tamamen durdurabilecek kadar güçlü de olabilir. Çünkü gen akışı, halihazırda izole olmuş ve evrimleşerek türleşmeye başlamış popülasyonlar arası farklılığı ve dolayısıyla türleşme hızını azaltabilmektedir, hatta durdurabilmektedir. Gen akışı sayesinde popülasyonlar arası çiftleşmeler sürdüğü müddetçe, türleşmenin gerçekleşmesi zorlaşacaktır ve dolayısıyla evrim yavaşlayacaktır. Diğer yazılarımıza ön bilgi olması açısından, Homo sapiens (modern insan) türünün evrimi konusunda bu etkinin çok önemli olduğunu ve bugün evrimimizin yavaşlamış olmasının en temel sebeplerinden biri olduğunu belirtmekte fayda görüyoruz.



İnsanlar, teknolojileri sayesinde Dünya'nın dört bir yanındaki diğer insan popülasyonlarıyla sürekli çiftleşebilmekte ve karışabilmektedirler. Bu sebeple, izolasyon yok denecek kadar azdır veya genellikle geçicidir. Bu da, evrimi yavaşlatan faktörlerden biridir.

 


Öte yandan göç sayesinde evrimsel süreçte yerel olarak oluşan adaptasyonlar, benzer diğer yerel adaptasyonlarla karışarak yepyeni melezler yaratabilir. Vahşi doğada bu, evrimin sürmesi için çok ciddi bir malzeme demektir. Bu malzeme, gözümüzün önünde yaratılmasına rağmen, evrimsel süreç insanlar için çok yavaş işlediğinden, bu melezlerin evrimsel başarısı gözlenememektedir. Yukarıda zencilerde neredeyse asla gözükmeyen mavi gözlülük, siyah ile beyaz insanların çiftleşmesiyle oluşan melezler veya Uzak Doğu iklimlerine karşı edinilen adaptasyonlarla siyah deri renginin karışması ilginç melezler yaratabilmektedir. Yepyeni varyasyonlar olarak bu melezlerin vahşi doğadaki türler için ne kadar büyük önem arz ettiği anlaşılabilir.



Gen akışına engel olan, dolayısıyla izolasyon yaratan faktörler çok çeşitli olabilmektedir. İnsan yapımı bir otoyol veya Çin Seddi gibi dev yapılar gen akışına engel olabilmekteyken, depremler, volkan patlamaları, nehir taşmaları gibi doğal olaylar sonucu da popülasyonlar arası gen akışı kesilebilmektedir. Bu kesilme, bazı canlıları etkileyebileceği gibi, tüm canlıları da etkileyebilir. Örneğin insan yapımı bir otoban veya yeni açılan bir nehir kolu, temel olarak otobanın iki tarafında kalan hayvanlar arası gen akışını büyük ölçüde keserken, rüzgarla tozlaşan bitkileri o kadar fazla etkilemeyecektir. Ancak Çin Seddi, hem bitkileri, hem de hayvanları büyük ölçüde etkileyecektir.

 

Gen akışı türler arasında sadece bireysel yer değiştirme ve çiftleşme yoluyla olmaz: bir bakteri veya virüs de bir türden diğerine genetik materyal taşıyabilir. Bu noktada çok önemli bir tanım olan Yatay Gen Transferi'ni tanımlamakta fayda vardır (bunu detaylı olarak da inceleyeceğiz): Yatay Gen Transferi, bazı bakterilerdeki üreme yöntemi olan gen transferi yoluyla veya bir virüs veya bakterinin bir türden diğerine gen taşıması demektir. Virüsler ve bakteriler genlerini konak organizmanınkiyle birleştirebilirler ve bu sayede, daha önceki bir konaktan edindikleri genetik materyali, yeni ve farklı tür konağa aktarabilmektedirler. Bu da, Evrim Ağacı'na aykırı olarak, genlerin dikey olarak (anadan yavruya) aktarılması yerine, Evrim Ağacı üzerindeki bir daldan diğerine yatay olarak aktarım sağlanır. Bu da bir çeşit gen göçüdür. Buna ilgili yazımızda detaylıca değineceğimiz için burada detaylarına girmek istemiyoruz.

 

Gen göçünün bir diğer önemli etkisi, farklı türlerin çiftleşmesi demek olan hibritleşme (melezleşme) olayını sağlamasıdır. Yukarıda verdiğimiz insan örneği haricinde daha fazla bilgi için buradaki yazımıza bakabilirsiniz.

 

Gen akışı, günümüzde pek çok biyoteknolojik üründe kullanılmaktadır. Virüs ve bakteri plazmid genleri kullanılarak farklı türlerin genetik bilgileri birbirine karıştırılmakta ve istenilen özelliklerde canlılar üretilmektedir. Bu da, gelecek için son derece önemli teknolojileri geliştirmemizi sağlamaktadır.

 

Göçler, Evrim Tarihi'ni şekillendiren olaylar olmuşlardır. Bunu, gerek İnsanlık Tarihi'nde, gerekse de türleşmeyle ilgili herhangi bir türün tarihinde görmek mümkündür. Aşağıda insanların Afrika'da evrimleştikten sonra Dünya'ya nasıl yayıldıkları gösterilmektedir:



İnsan türünün Afrika'daki evriminden sonraki göç yolları



Atlar, devekuşları ve dinozorlar gibi hayvanlar da inanılmaz mesafeleri kat ederek bütün Dünya'ya yayılmayı başarmışlardır. Gen akışı sayesinde kimi zaman yukarıda açıkladığımız türleşme engellense de, kimi zaman göç etmeye başlayan türler, başka popülasyonlara ulaşamadan yeni habitatlar keşfederler ve burada yeni popülasyonlar kurarlar. Bu da, türleşmeyi ve evrimi tetikleyen olaylardan biridir. Buna, bir sonraki yazımızda, Genetik Sürüklenme'yi anlatırken değineceğiz.


Oldukça anlaşılır ve basit olan bu mekanizmanın, evrime nasıl yol açabileceğini umarız anlatabilmişizdir.


Saygılarımızla.

 

ÇMB (Evrim Ağacı)

 

Kaynaklar ve İleri Okuma:

  1. UTM
  2. University of California at Berkeley
  3. NFSTC
  4. Palomar
  5. UCL
  6. EvoEdu
  7. Wikipedia
  8. ExamplesOf
  9. ASPNet
  10. RCN

6 Yorum