Bilgisayar üreticilerince üretilen işlem gücü muazzam bilgisayarlara rağmen henüz, hız ve işlem kapasitesi bakımından günümüzün bilgisayarları, susuzluğumuzu gidermeye yetmemektedir. Ürettiğimiz bilim ve teknolojiler karmaşıklaştıkça, günümüzde var olan "geleneksel" bilgisayarların ve işlemcilerin (hatta "süperbilgisayarların" bile) işlem gücü, bu kadar devasa verileri işlemeye yeterli olamamaktadır. Örneğin Evren'in kapsamlı simülasyonları ya da evrimsel süreçte belli bir popülasyonun son 250.000 yıldaki değişiminin analizi gibi işlemleri tamamlayabilmek için evlerinizde kullandığınız bilgisayarların yüzlerce ve hatta binlerce yıl boyunca aralıksız çalışması gerekirdi! Süperbilgisayarlarla bile bu tür analizler kimi zaman birkaç ay kadar sürebilmektedir. Dolayısıyla incelemek istediğimiz veri miktarı arttıkça, devasa süperbilgisayarlarımız bile hesap makinesi gibi kalmaktadır. Peki, bir gün ihtiyacımız ve istediğimiz güçte işlem gücüne sahip bilgisayarlara sahip olabilecek miyiz?

Günümüz teknolojisine hız ve güç katan, her geçtiğimiz sene birazcık daha küçülen transistörler ve mikroişlemcilerdir. Küçülmek neden daha fazla hız ve güç demek diye sorabilirsiniz. Sebebi çok basit: Eskiden belli bir alana 100 işlemci sığdırabilirken, artık birebir aynı alana 100.000 işlemci sığdırabiliyoruz. Transistör kapı açıklıklarını daha da küçük boyutlarda ürettikçe, söz konusu işlemcilerin aynı alana sığabilecek olan sayısı daha da fazla olacaktır. 

3D yazıcı, bilgisayar ortamında oluşturulan tasarım dosyalarını alıp elle tutulur gerçek nesnelere çeviren bir tür makinedir. Çok çeşitli tipleri bulunsa da günümüzde en yaygın olarak kullanılanı Fused Deposition Modeling (FDM) tipi yazıcıdır. Bu tür yazıcılar basit bir şekilde, verilen plastik materyali alır ve sıcak bir uçta eriterek arzu ettiğiniz nesneyi katman katman yazarak bir bütün haline getirir. Bu yazıda yazıcılardan bahsederken FDM tipi olanları kast ediyor olacağız.

Öncelikle yapılması gereken, elde bir tasarım dosyasının bulunmasıdır. Bunu SolidWorks gibi CAD programları kullanarak kendiniz tasarlayabileceğiniz gibi, 3D tarayıcı kullanarak bir nesneyi taratarak da elde edebilirsiniz. Yani ya gerçek bir nesneyi taratmanız ya da sanal bir nesneyi kendiniz bilgisayarda oluşturmalısınız. Buna bir diğer alternatif ise başkalarının yaptığı tasarımları ilgili platformlarda (GrabCad, Thingiverse gibi) aratarak indirmektir. Özetle, elinizde bir tasarım dosyası bulunmalıdır. Dosyanın formatı ise STLolmalıdır.

Okullardaki tarih kitaplarının içeriğini hatırlayın; eğitim süreci içinde size öğretilen tarih sanat tarihi ya da bilim tarihi değil, ağırlıklı olarak savaş tarihidir. İnsanlık tarihi gerçekten de büyük savaşlar ve katliamlarla doludur. İnsanlığın tuttuğu kayıtların atılım yapması dolayısıyla yirminci yüzyıl içinde yer alan bu korkunç şiddet olaylarına daha detaylı olarak tanıklık etmekteyiz. Görsel ve işitsel belgeler, savaşların ve katliamların sarsıcı dehşetine ilişkin bizlere daha çok bilgi veriyor.

Örneğin Japonya’nın, Nanking Katliamı’nda 300.000’den fazla sivili öldürdüğünü biliyoruz. Sovyet askerlerinin Doğu Avrupa’da en azından binlerce, potansiyel olaraksa yüz binlerce kadına tecavüz ettiğinden haberdarız (Rzheshevsky, 2002), (Beevor, 2002). ABD tarafından Hiroshima ve Nagazaki’ye atılan atom bombalarının yüz binlerce insanın ölümüne, daha fazlasının ise sakat kalmasına neden olduğuna tüm dünya şahit oldu.

Antenlerin elle tasarlanması ve optimize edilmesi şeklindeki mevcut uygulama, önemli bir alan uzmanlığı gerektirdiği ve hem zaman hem de emek bakımından yoğun olduğu için yeni ve daha iyi anten tasarımları geliştirme becerisi açısından sınırlıdır. Buna alternatif olarak, araştırmacılar, 1990'ların başından beri evrimsel anten tasarımı ve optimizasyonunu araştırıyor ve bilgisayar hızının artması ve elektromanyetik simülatörlerin gelişmesiyle bu alan son yıllarda büyüdü. Bu teknikler, doğadaki biyolojik evrimden esinlenen ve bir çözüme daha iyi ve daha iyi yaklaşımlar üretmek için en uygun olanın hayatta kalması ilkesini kullanarak potansiyel çözümler popülasyonu üzerinde çalışan bir stokastik arama yöntemi ailesi olan evrimsel algoritmalara (EA) dayanmaktadır.

Anten dizileri ve kuadrifilar sarmal antenler de dahil olmak üzere birçok anten türü incelenmiştir. Ayrıca, evrimsel algoritmalar antenleri yerinde (in-situ) yani, elektromanyetik etkileşimlerin karmaşıklığı nedeniyle anten tasarımcılarının elle yapması çok zor olan, çevredeki yapıların etkilerini dikkate alarak geliştirmek için kullanılmıştır. Yakın zamanda, NASA'nın Uzay Teknolojisi 5 (ST5) görevindeki üç uzay aracı için bir anten evrimleştirmek üzere evrimsel algoritmaları kullandık ve İzleme ve Veri Aktarım Uydularından (TDRS) biri gibi, yaklaşan diğer NASA görevleri için antenler üzerinde çalışıyoruz. Bu makalenin geri kalanında hem ST5 hem de TDRS görevleri için anten evrimi çalışmalarımızı tartışacağız.

Günümüzde uçabilen memeliler kollarından bacaklarına kadar uzanan patagium isimli bir deri tabakası sayesinde kendilerini yüksek bir noktadan bıraktıklarında havada kalabilirler. Yarasalar ise bu deri tabakasını vücutlarını yerden havalandırmak için kullanabilmektedir. Çin’de keşfedilen yeni bir dinozor fosili ise bu yapının dinozorlarda da ortaya çıkmış olduğunu, daha önce bulunmuş kuzeni ile birlikte ispatlıyor. Ambopteryx longibrachium adı verilen bu türün üyelerinin kollarının altında bir deri tabakası bulunmaktaydı. Günümüzdeki yarasa kanatlarına benzeyen bu yapılar canlının süzülmesini hatta belki de yarasalarda olduğu gibi uçabilmesini sağlıyordu. Yaklaşık 160 milyon yıl önce Geç Jura'da yaşamış olan bu non-avian theropod, yaklaşık 32 santimetre boyunda ve 306 gram ağırlığındaydı. Ayrıca vücudunun oldukça küçük ve hafif olması, uçabiliyor olduğu tezini de desteklemekte.

Fosil bundan iki yıl önce Çin’in Wubaiding köyünde yaşayan bir köylü tarafından bulundu. Bulunan örnekler palentolog Min Wang tarafından incelendi ve bir dinozor olduğu tespit edildi. Bu bölgede daha önce bulunan fosillerin yalnızca birkaç semender fosili olmasından dolayı Min Wang örneklerin bir dinozora ait olduğunu tespit ettiğinde sevinç çığlıkları attığını söylüyor.

Evrimsel biyolojinin bize açtığı en temel ufuğun, var olmuş, var olan ve var olacak tüm canlıların birbiriyle akraba olduğu gerçeği olduğunu biliyoruz. Evet, türlerin birbirleriyle akraba olduklarını bilmek önemli bir adım; ancak bu akrabalık ilişkilerini nasıl göstereceğiz? İşte burada bilimsel bir metodolojinin takip edilmesi gerekmektedir. Bu makalemizde sizlere en ilkin evrim ağacı oluşturma ve filogeni yaratma yöntemlerinden birini adım adım öğretmeye çalışacağız. Bu analizimizde genlere ve daha kapsamlı analizlere girmeyecek, sadece elinizde belli sayıda tür varken, bunları dış görünümlerine bakarak hangi sırayla evrimleştiklerini ve birbirleriyle olan akrabalık ilişkilerini bir evrim ağacı üzerinde gösterebilmenizi sağlayacak kadar bilgi vereceğiz. Dolayısıyla biliniz ki modern evrimsel biyolojide burada öğreteceklerimizden kat kat daha derin ve kapsamlı yöntemler kullanılmaktadır; ancak bunlardan en basitini öğrenmenin, evrimle ilgilenen birçok kişi için faydalı bir bilgi olacağını düşünüyoruz. 

Giriş kısmında da belirttiğimiz gibi, burada göstereceğimiz analiz genetikte pek doğrudan kullanılmamaktadır. Bizler genlere değil, canlıların dış görünümlerine bakarak bir sınıflandırma yapacağız. Bu, gerçek analizlerin isabetliliğinden farklı sonuçlar verebilir. Çünkü dış görünüm aldatıcıdır. Birbirinden tamamen farklı gözüken canlılar aynı türün bireyleri olabileceği gibi, birbirlerinin tıpatıp aynısı gözüken canlılar evrim ağacının iki apayrı dalı üzerinde bulunuyor olabilir. Örneğin taksonominin babası olarak bilinen Linne bile, sadece dış görünüşlere bakarak sınıflandırma yaptığı için, Agelaius phoenicus türünün erkeği ile dişisini birbirinden farklı türler olarak sınıflandırmış ve büyük bir hataya düşmüştü. Çünkü bu kuş türünün iki cinsiyeti birbirinden tamamen farklı gözükmektedir; ancak aslında aynı türe aittirler. Benzer bir şekilde, Microcebus cinsine ait lemurların bazıları farelere büyük oranda benzemektedirler. Çok dikkatli yapılmayan bir analizde bu iki tür kolayca birbirine yakın akraba olarak kabul edilebilecektir. Ancak genetik analizler sayesinde emin olabilmekteyiz ki, fareler ile lemurlar evrim ağacının iki ayrı dalında yer almaktadırlar. 

Dünya genelinde su kıtlığı, 21. yüzyılın en acil sorunlarından biri olarak ortaya çıkmaktadır. İklim değişikliği, nehirleri ve akiferleri benzeri görülmemiş aşırı durumlara itmekte, kuraklıklar ve seller şiddetlenmekte, nüfus artışı ve ekonomik gelişmeyle birlikte tatlı su talebi artmaktadır.

Ancak Water Resources Research dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma, genellikle göz ardı edilen bir demografik değişim olan doğum oranlarının düşmesi ve yaşam beklentisinin artması sonucu toplumların yaşlanmasının, küresel su talebi üzerinde şaşırtıcı derecede büyük bir etkiye sahip olabileceğini ve bu yüzyılın ortasına kadar su çekimini %31'e kadar azaltabileceğini ortaya koyuyor.

Evrimin kendi kendini tekrar etmeye yönelik tuhaf bir eğilimi var. Farklı coğrafyalarda yaşayan, ayrı türlerde bile aynı özelliklerin bağımsız olarak evrimleştiğini görüyoruz.

Örneğin Peru'dan Kosta Rika'ya kadar birçok ayrı kelebek türünde aynı kanat desenleri tekrar tekrar evrimleşti. Postacı kelebeği (Heliconius sp.) olarak bilinen, ismini her gün aynı çiçekler arasında dolaşmasından alan kelebeği ele alın. Bu kelebek simsiyahtır; ancak kanatlarının üst kısımlarında parlak kırmızı bir şerit, alt kısımlarındaysa beyaz çizgiler bulunur. Öte yandan küçük postacı kelebeği tamamen ayrı bir türdür; ancak neredeyse birebir aynı görünür.

Çin’in güneybatısındaki iki mağarada bulunan fosiller hem şimdiye kadar bilinmeyen bir taş devri halkı hakkında ipuçları ortaya çıkarttı, hem de Asya’nın ilk halkları hakkında şaşırtıcı çağrışımlar yaptırarak insanoğlunun evriminin son aşaması hakkında şimdiye kadar duyulmadık bilgiler verdi. 

Bu türe ait fosiller, şimdiye bulunanların en yenileri olan bu fosiller eskil [arkaik] ile çağdaş anatomik özelliklerin hiç alışılmamış bir karışımını içeren bir halka aitti. New South Wales Üniversitesi doçentlerinden Darren Curnoe ile Yunnan Kültürel Kalıntılar ve kazıbilim [arkeoloji] Enstitüsü'nden Profesör Ji Xueping’in yönetimindeki uluslararası bir bilim insanları ekibi bundan 14.500 ilâ 11.500 yıl önce yaşamış olan bu insanların Çin’de ilk ekici kültürlerin başlamakta olduğu bir zamanda araziyi çağdaş görünümlü insanlarla paylaşmakta olduklarının anlaşılmakta olduğunu söylemektedir. 

Öncelikle bu konunun ne olduğunu anlamamız için, biyolojik ölümün, Turritopsis dohrnii'nin ve telomer gibi ifadelerin ne anlama geldiğini öğrenmemiz gerek.

Turritopsis dohrnii'den başlayalım.

Dünyada bilinen ilk üniversiteyi, günümüzde bildiğimiz anlamda bir üniversite değildi bu, Platon kurmuş ve kesin olmayan bir bilgiye göre girişine şöyle yazdırmıştı: "Ageometretos medeis eisito!". Türkçe karşılığı "Geometri bilmeyen giremez!" Böyle bir söz yazılı mıydı değil miydi bilinmez ama bu anlayışın Antik Yunan filozofları ve sonrası bilim insanlarında kabul gördüğü bir gerçekliktir. Çünkü kendisinden önce ve sonra gelen filozoflar mantığın önemini iyice kavramış, düşünce sistemlerinin temeline oturtmuşlar ve bu sayede modern bilimin temelini atmışlardı. Pisagor, Euclid, Eratosthenes geometriyi kullanarak ellerindeki kısıtlı imkânlara rağmen harikalar yaratan bu matematikçilere yalnızca birkaç örnektir.

Geometriyle dönemin teknoloji adına zor şartlarına meydan okuyan başka bir bilim insanı Edmond Halley'dir. Halley'i en çok adının verildiği kuyrukluyıldız ile tanıyoruz. Ancak tabii ki Halley'i kuyrukluyıldız ile özdeşleştirmenin ötesine geçmek zorundayız çünkü bilime katkısı oldukça fazla. Kendisinin güney yıldızlarından Ay'ın çekim alanına, Dünya'nın manyetik alanından geometriye birçok konuda çalışması bulunuyor. Bunların hepsinden tek bir yazıda bahsetmek mümkün olmadığından eski Yunan filozoflarından bu yana birçok insanın merak ettiği astronomik birimin (AB) yani Dünya ile Güneş arasındaki uzaklığın nasıl hesaplanabileceğine dair metodundan bahsedeceğiz.