Siber taksonomi nedir ve ekoloji alanını nasıl geliştirecek?

Taksonomiyi ekologlar için daha da güvenilir bir bilgi kaynağı yapacak olan devrim niteliğindeki bir taksonomik uygulama üzerine çalışmalar devam etmektedir. Taksonomik bilginin nasıl oluşturulduğu, test edildiği, ona nasıl ulaşıldığı, üstüne nasıl düşünüldüğü ve kullanıldığı siber taksonominin ortaya çıkışıyla büyük ölçüde değişmektedir.

Yaşam, 4 milyar yıl kadar önce, okyanus tabanlarında başladı. Milyarlarca yıl boyunca gezegenimizdeki yaşam, sadece denizlere ve okyanuslara hükmetti; mikrobik yaşam haricinde karalara adapte olabilen hiçbir makroskobik canlı yoktu. Sonrasında mantarlar, bitkiler ve nihayetinde böcekler karalara çıkmaya ve bu yaşam alanlarına da adapte olmaya başladılar. Karasal canlılara katılan son grup, omurgalı hayvanlar oldu. Balıklar içerisinden ayrılan bir grup, bugün kurbağa ve semender gibi hayvanlarla temsil edilen amfibilerin atalarına evrimleştiler. Amfibiler, hem suda hem karada yaşayabilen hayvanlardır ve bunlar, tamamen karasal yaşama adapte olmuş sürüngenlerin atalarıdır. Sürüngenler içerisinden bir dal memelilere evrimleşmiş, dinozorların yok oluşunu takiben yükselişe geçen memeliler içerisinde bir dal, primatlara gidecek soy hatlarının atası olmuş, bunlar içerisinden bir grup da bugün Homo sapiens olarak da bilinen biz modern insana evrimleşecek türlerin yolağı olmuştur.

Bu açıdan bakılacak olursa, "Hepimiz balığız." demek mümkündür. Kimi zaman bu argüman, sanki abartılı veya anormalmiş gibi algılanabiliyor. "Daha maymunu hazmedemedik, ne balığı?" gibi tepkiler alabiliyor. Ancak bilimsel gerçekler, bizlerin onları hazmedebilme hızından ve becerisinden bağımsız gerçeklerdir. Dahası, bu gerçekte hazmedilemeyecek pek bir şey yoktur; nihayetinde evrimsel biyoloji sayesinde biliyoruz ki yaşam tek hücreli organizmalardan başlayarak günümüzdeki çeşitliliğine erişmiştir (ve bu yolda, birçok tür yok olmuştur), dolayısıyla insanın ataları elbette sadece maymunlar veya primatlar olamaz; sonuçta maymunların ve primatların da ataları olmalıdır - ve elbette, vardır. Kemirgenler, ilkin memeliler, sürüngenler, amfibiler, balıklar, ilkel çok hücreli canlılar ve tek hücreli canlılar, insan evriminin daha erken basamaklarındaki atalarının sadece birkaçıdır. "Hepimiz balığız." derken, bunlardan sadece bir tanesi öne çıkarılmaktadır; tıpkı "maymun meselesinde" insanın atalarından bir grubun abartılı bir şekilde vurgulanması gibi...

Olayları, yerleri ve kişileri tüm detayları ile hatırlayamamak yaygın bir insan tecrübesidir. Yakın zamanda katıldığımız bir dersin genel içeriğini hatırlayabiliriz ancak konunun detaylarını dereceli olarak zamanla unuturuz. İlk bakışta bu olayın bellek kapasitemizin sınırlı olmasından kaynaklanabileceğini ve duyusal girdileri büyük bir kesinlik ve bütünlük ile kodlayabilen bir sinir sisteminin çok daha avantajlı olacağını düşünebiliriz. Açıkça, belleğimizin kapasitesi, depoladıklarımızdan çok daha yüksektir. Detayları hatırlayamamak bir yetersizlikten öte, adaptif bir özelliktir; yani unutmak, evrimsel süreçte avantajlı olduğu için özellikle seçilmiştir ve bu durum, güçlü bilimsel kanıtlar ile desteklenmiştir.

Pek çok koşul altında olayların detayları yerine, genelini hatırlamak daha faydalı olabilir. Kırsal bir arazide bir kayanın altında saklanan bir yılanın saldırısına maruz kaldığınızı hayal edin. Sinir sistemi bu olayda korku belleğini oluştururken sadece gerekli kısımları kodlamalıdır: Size hangi yılanın saldırdığı veya yılanın hangi kayanın altında saklandığı önemli değildir. Sinir sisteminin gelecek adına doğru davranışsal adaptasyonları sağlayabilmesi için, detayları ortadan kaldırarak daha sonraki olaylar için genel bir şema çıkarması gereklidir. "Genelleştirme" adı verilen bu fonksiyon bellek sistemlerinin önemli özelliklerindendir ancak kontrol atında tutulmadığı takdirde belirsiz anıların oluşturulmasına yol açar ve artık faydalı bir fonksiyon olmaktan çıkar. Bu nedenle beyin, genellik ve spesifiklik arasında bir denge kurmalıdır.

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.

İlk yazımızda evrimin popülasyonlarla ilgili olduğunu ve evrimi anlamak için popülasyonları analiz edebilmemiz gerektiğini anlatmıştık. İkinci yazımızda ise bize her zaman fayda sağlayacak ve her an kullanabileceğimiz çok önemli bir matematiksel araç elde etmiştik: frekans hesabı. Eğer ki bunları unuttuysanız, lütfen önceki yazılarımıza göz atın. Ancak eğer ki bunları tam olarak anladığınızı düşünüyorsanız, artık frekansları kullanarak popülasyonları analiz etmeye başlayabiliriz demektir. Bir diğer deyişle; artık evrimi matematiksel olarak kavrayabilecek noktaya gelmişsiniz demektir. Öyleyse bilgilerimizi kullanmaya başlayalım.

Bu yazımızda, sizlere evrimsel biyolojinin bizlere kazandırdığı en önemli kavramlardan biri olan Hardy-Weinberg Dengesi (HW-Dengesi) konusundan bahsedeğiz. Bu öylesine önemli bir konudur ki; önemini vurgulamanın en kolay yolu şudur: Hardy-Weinberg Dengesi'nin varlığı bile tek başına evrimin bir doğa yasası olduğunun en net göstergesidir. Aslında bu cümleyi şöyle kurmalıydık: Hardy-Weinberg Dengesi'nin var olmaması, tek başına bile evrimin bir doğa yasası olduğunun en net göstergesidir. Bunun ilk etapta kafa karıştırıcı olduğunun farkındayız. "Nasıl yani? Söz konusu denge var mı, yok mu? Hangisi?" diye soruyor olabilirsiniz. Neden böyle bir ikilem yarattığımızı ve bu dengenin hem varlığının, hem de yokluğunun evrimin varlığına ispat olduğunu yazımızın sonunda anlayacaksınız. Öncelikle biraz ön bilgi verelim:

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.