Başkalaşım (Metamorfoz) Evrimi

Metamorfoz (Başkalaşım), pek çoğumuzun bildiği gibi bir türün, aynı tür içerisinde, morfolojik, fizyolojik ve anatomik olarak birbirinden tamamen farklı yapılara dönüşmesi demektir. En bilinen örneği ise tırtılın belli bir süre sonra önce koza (pupa) haline, sonra ise kozanın farklılaşarak kelebeğe dönüşmesidir. Bazı böcekler (Insecta), amfibiler (Amphibia), yumuşakçalar (Mollusca), kabuklular (Crustacea), knidliler (Cnidaria), derisidikenliler (Echinodermata) ve tulumlular (Tunicata) başkalaşım geçirebilirler. 

Metamorfoz, türlerin tamamında temel olarak hormonal sistem ile sağlanır, sürdürülür, kontrol edilir ve durdurulur. Örneğin tırtıl gibi böceklerde beyinde bulunan bir bölge, yeteri yaşa (gün cinsinden) ulaşıldığında vücut tarafından uyarılır ve Prototorakitropik Hormon (PTTH) denen bir hormon salgılar. Bu hormonun iki görevi vardır. İlk olarak protorakik bezleri uyarır ve buradan ekdizon isimli bir hormon salgılanır. Bu hormon deri değişimini tetikler ve kimi böcekte dış derinin atılmasına yararken, başkalaşım geçirecek böceklerde derinin farklılaşmasını tetikler. PTTH'ın ikinci görevi, böceklerin corpus allatum isimli organını uyarmaktır. Bu organ, Ergenlik Hormonu (JH) salgılamaktadır ve bu hormon salgılandığı sürece canlı başkalaşım geçiremez, sürekli ergen halde tutulur. PTTH bu organı uyardığında, JH salgısı sona erer ve böcek, normal salgılarının etkisi altında, JH bulamadığı için farklılaşmaya başlar. Yani JH, farklılaşma önünde bir bariyer gibidir ve PTTH tarafından kaldırıldığı anda başkalaşım başlar. 

Evrimsel biyolojinin gelişim dönemlerinde metamorfozun evrimsel kökenleri bilim insanlarınca tam olarak anlaşılamamıştır. Metamorfozun evrimine yönelik en güncel ve açıklayıcı cevap, Washington Üniversitesi Zooloji Departmanından Prof. Dr. James Truman ve Prof. Dr. Lynn Riddiford'dan gelmiştir:

Nature dergisinde 1999 yılında yayınlanan "Böcek Metamorfozu'nun Kökenleri" isimli makalelerinde ikili, metamorfozun evrimsel kökenleriyle ilgili araştırmalarının sonuçlarını paylaşmaktadırlar. Araştırmalarına göre metamorfoz, aslında evrimsel olarak "istenen" bir sonuç değildi, ancak zaman ilerledikçe günümüzde metamorfoz olarak karşımıza çıkan mekanizma evrimleşti. Aslında böcekler (ve elbette diğer hayvanlar da) başlangıçta sadece sıradan bir şekilde türlerin gelişimini sağlayan hormonların etkisi altındalardı. Bilim insanları bu gelişimi üç temel basamağa bölmektedirler: Ergenlik Öncesi, Ergen ve Yetişkin. İşte hormonlar, metamorfoz geçiren türlerin dışında kalan tüm türlerde olduğu gibi bu türlerin de yavaş yavaş bu kademeleri geçmesini sağlayacak şekilde evrimleşmişti. Ancak bir noktada, evrimsel baskı (stres) sebebiyle hormonlar farklı çalışmaya başladı ve kademeli bir değişim yerine, ani sıçramalarla gelişmeye başladılar. 

Bilim insanları buna sebep olan evrimsel baskıyı şöyle açıklamaktadırlar: Pek çok türde, birey hangi yaştan olursa olsun her yaştan birey benzer besinleri tüketmektedir. Bu da besinlerin kıtlığına sebep olabilmektedir, hele obur hayvan gruplarında. İşte metamorfoz gibi sıçramalı bir gelişim, birbirinden farklı beslenme davranışları olan bireylerin evrimleşmesine izin vermiştir. Örneğin tırtıl yaprakları yerken, pupa (tırtıl kozası) nektar ile beslenmektedir. Böylece yiyecek stokları çok daha verimli kullanılabilmekte ve daha fazla birey üreyebilmektedir. Bu sayede yaşam mücadelesi de daha sakin geçmektedir ve bireyler üreyip çoğalmaya daha fazla zaman ayırabilmektedirler. Benzer şekilde bir pupa ile kelebek de tamamen farklı nişlere ve ekosistemlere sahiptirler. 

Bilim insanları, metamorfozun kademeli olarak nasıl evrimleşebileceğini de açıklamayı başarmışlardır. Öyle ki, şu anda günümüzde bile bu evrimsel süreci gösteren "ara türler" yaşamaktadır: Buna, "eksik metamorfoz" (hemimetamorphosis) denmektedir ve pek çok böcekte bu durumu görmekteyiz. Örnek vermek gerekirse hamamböcekleri, helikopter böcekleri, çekirgeler ve gerçek böcekler hemimetamorfik canlılardır. Hemimetamorflarda, başkalaşım tam metamorfoz geçirenlerden farklı olarak yumurta, ergen ve yetişkin şeklindedir. Evrimsel süreçte yumurtaların dış baskılarla erken çatlaması sonucunda hemimetamorfizmin evrimleştiği düşünülmektedir. 

Kurbağaların gelişiminde de metamorfoz görülür. İribaş, genç amfibilerin yetişkin hallerine metamorfoz geçirerek dönüşmeleri öncesindeki formlarına verilen isimdir. Genellikle suda yaşasalar da, bazı iribaşlar hem suda hem karada, bazıları ise tamamen karada yaşayabilmektedir. İribaşların büyük bir çoğunluğu iç ve dış solungaç yarıklarıyla nefes alıp verirler. Genellikle bacak ve kolları bulunmaz; bunun yerine büyük ve düz kuyruklara sahiptirler.