Bu yazımızda kaotik sistemlere örnek vermeye devam edeceğiz. Önceki yazımızda fiziksel bir örnek olan elektronik sistemlerde kaosu incelemiştik. Şimdi ise başka bir disiplin olan biyolojiden, kaotik davranış sergileyen, bir canlı grubuna ait popülasyondaki büyümede meydana gelen kaotikliği ele alacağız.

Biyolojik sistemlerde kaotikliği ilk defa inceleyen, biyolog R. M. May’dir. Kendisi 1970’lerin ortasında kompleks/ karmaşık davranış sergileyen biyolojik sistemlerin matematiksel bir modelini oluşturmuştur. Popülasyondaki canlıların sayısını zamana göre değişimini incelemiş ve 1976 yılında bunu bir makale olarak Nature dergisinde yayınlamıştır. Bu olay, aslında kaotik sistemlerin ilgiyi çekmeye başladığı bir dönüm noktasıdır. Çünkü basit ve karmaşık denklemlere sahip olmayan sistemlerde de hatta canlı maddelerde de kaotikliğin olabileceği ortaya konulmuştur.

Dünya'da meteor bulmaya en elverişli yer Antarktika'dır. Dünya'ya düşen meteorların yaklaşık 2/3'ü başka bir deyişle düştüğü tespit edilen 67.000 meteorun 42.000'i Antarktika'da tespit edilmiştir. Ayrıca Antarktika'ya düşen meteorların yaklaşık %13'ü buzulların üzerinde iken,% 87'si buzulların içindedir.

Peki Antarktika neden meteor bulmaya en elverişli yer?

Sturgeon Yasası, "Her şeyin yüzde doksanı zırvadır." diyen satirik bir yasadır. Bu "yasa", genel olarak, herhangi bir alanda üretilen çalışmaların çoğunun büyük olasılıkla kalitesiz olduğunu öne sürer. Örneğin, kitaplar söz konusuysa, Sturgeon yasası her yıl çıkan kitapların %90'ının kötü olduğunu, yani muhtemelen okumaya değer olmadıklarını iddia eder.

Sturgeon Yasası hem bilgiyi değerlendirme ve kullanma şeklinizi, hem de ne üzerinde çalışacağınıza karar verme yönteminizi geliştirebileceğinden, akılda tutulması gereken faydalı bir temel kuraldır. Bu nedenle, aşağıdaki makalede Sturgeon Yasası hakkında daha fazla bilgi edinecek, çeşitli alanlardaki örneklerini görecek ve onu yaşamın birçok alanında yol gösterici bir ilke olarak nasıl uygulayabileceğinizi anlayacaksınız.

Evrimsel süreçler genomu nasıl etkiler? Popülasyon genomiği alanı, evrim ve genomla ilgili çıkarım yapmak için genomun popülasyon içi ve popülasyonlar arası yapısını inceler.

Popülasyonların birbirinden bağımsız olarak evrimleşmesi genetik ıraksamaya neden olur. Genomun çeşitli bölgelerinin birbirlerinden oldukça farklı düzeylerde genetik ıraksama göstermesi beklenir (Nosil ve ark. tarafından incelenmiştir, 2009). Bazı bölgelerde popülasyonlar arasında neredeyse hiç farklılaşma görülmezken, bazı bölgelerde genetik ıraksama son derece belirgindir (Şekil 1). Genomun bölgeleri boyunca gözlemlenen bu popülasyonlar arası ıraksama çeşitliliğine heterojen genomik ıraksama denir (Nosil ve ark. 2009). Popülasyonların farklılaşması ve tür oluşumu sırasında genomik ıraksamanın son derece heterojen olması beklenir, çünkü bu sırada bazı bölgelerde ıraksak doğal seçilim ile bağlantılı genetik farklılıklar birikirken, diğer bölgelerde gen akışının homojenize edici etkileri ve genetik sürüklenme tarafından rastgele farklılıkların ortaya çıkarılması için yeterli zaman olmaması ıraksamanın önüne geçer. Ekolojik sebeplerden veya genetik çatışmadan kaynaklanan seçilim, genetik sürüklenmenin stokastik etkileri, farklılık gösteren mutasyon sıklıkları, seçilim altındaki özelliklerin genetik temeli ve kromozomlardaki genler arasındaki genetik bağlantı dahil birçok unsur, heterojen genomik ıraksamaya katkıda bulunur. Popülasyonlardaki genomik farklılaşma şekilleri, bu çeşitli tarihi evrimsel ve genetik süreçler sonucunda oluşur ve birleşir. Böylece, biyologlara evrimsel ıraksamayı şekillendiren kuvvetleri yeniden oluşturma imkanı sunar.

Biyolojik cinsiyet ile ilgili anatomik farklılıklar pelviste, halk arasındaki adıyla leğen kemiğinde kolayca ayırt edilebilmektedir. Erkek ve dişi Homo sapiens pelvisleri arasındaki yapısal farklılıklar, dişi pelvisi ile karşılaştırıldığında daha belirgin ve iyi işaretlenmiş kas ekleri ile birlikte daha büyük eklem yüzeyleri olan erkek pelvisinin daha kalın iskeleti ile ilgilidir.

Daha belirgin farklılıklar ise, elbette dişi pelvisinin doğuma uygun şekilde evrimleşmesinden kaynaklanmaktadır. Peki gerçekten öyle mi?

Modern biyoloji ders kitapları, yalnızca bakterilerin atmosferden azotu alıp yaşam için kullanılabilir bir forma dönüştürebileceğini iddia eder. Baklagiller gibi azotu sabitleyen bitkiler, bunu kök nodüllerinde simbiyotik bakteriler barındırarak yaparlar. Ancak yeni bir keşif, bu kuralı altüst ediyor.

2024 yılında yayınlanan iki makalede, uluslararası bir bilim ekibi ökaryotik bir hücre içinde bilinen ilk azot sabitleyici organeli tanımlıyor. Bu organel, prokaryotik bir hücrenin ökaryotik bir hücre tarafından yutulduğu ve simbiyozun ötesinde bir organele dönüştüğü süreç olan birincil endosimbiyozun tarihteki dördüncü örneğidir. UC Santa Cruz'da doktora sonrası araştırmacı ve son iki makaleden birinin ilk yazarı olan Tyler Coale şöyle anlatıyor:

Bu yazımızda; köpük baloncuklarının geometrisini gözlemlemekten mikroorganizmaların yapısını anlamaya kadar evrendeki birçok fenomene ve Antik Yunandan beri ünlü astronomlardan fizikçiler ve biyologlara kadar birçok bilim insanının çalışmalarına ışık tutan Eşçevre Problemi (İng: "Isoperimetric Problem") üzerinde duracağız. Bu probleme cevap vermek isteyen matematikçilerin çalışmalarını ve problemin fizik alanındaki bazı uygulamalarını inceleyip, Eşçevre Eşitsizliğinin (İng: "Isoperimetric Inequality") iki boyutlu reel uzay için ispatını vereceğiz.

Tolstoy’un "İnsana Ne Kadar Toprak Lazım?" isimli eserini okumuşsunuzdur. Uçsuz bucaksız bir arazinin sahibi ile, alacağı toprak konusunda anlaşan baş karakterimiz Pahom, belirlenen günün sabahında elindeki küreği ile heyecanla bu devasa arazinin ufuklarından güneşin doğmasını bekler. Anlaşma şöyledir: Gün doğumu ile yola çıkan Pahom, arazide ilerledikçe belirli aralıklarla toprağa çukur kazarak işaretler bırakacak ve gün batmadan önce, başladığı yere geri dönebilirse, kazdığı çukurlar sabanla birleştirilecek ve çizdiği sınır ile kapatabildiği kadar toprak parçası kendisine ait olacak. Ama gün batmadan önce başladığı noktaya geri dönemezse, hem toprak sahibi olma şansını kaybedecek hem de bütün parasını...

Yeni kitabı için Texas Üniversitesi Akıl Hastanesi'nin deposunda tutulan insan beyinlerini fotoğraflayan Adam Voorhes, eşsiz bir keşfe imza attı: hiçbir kıvrımı olmayan bir insan beyni! Birleşik Krallık Parkinson Beyin Bankası yöneticisi David Dexter, New Scientist dergisine yaptığı açıklamada şunları söyledi:

Beyindeki yarık (sulkuslar) ve katlanma (giruslar) yapılarının oluşmamasına nedeni, çok nadir rastalanan bir hastalık olan lisensefalidir. Lisensefali, kelimenin tam anlamıyla "düz beyin" demektir. Bu hastalığa, embriyonik gelişim sırasında düzgün şekilde göç edemeyen nöronlar neden olmaktadır. Bu konuyla ilgili akademik düzeydeki bir araştırmayı Türkçe olarak buraya tıklayarak okuyabilirsiniz. Hastalığın Miller-Dieker Sendromu ve Walker-Warburg Sendromu da ilişkili olabileceği tespit edilmiştir. Hastalığın hiçbir tedavisi bulunmamaktadır.

Tardigradlar ile ilgili yayınladığımız son içeriğimizde, genetik miraslarının en etkileyici yansımalarından biri olan Dsup proteinine odaklanmıştık. İtiraf etmeliyiz ki bu tür çalışmaları sizler için hazırlamadan önce yaptığımız okumalar sırasında, yakından aşina olmamıza rağmen tardigradlar sıklıkla bizi şaşırtmaya devam ediyor. Çünkü bu ilginç arkadaşlarımız, sahip oldukları kriptobiyoz adı verilen korunma mekanizmaları ile, hemen hemen her habitatta ve çok farklı ekolojik nişlerde görev alıp, hiç beklemediğiniz yerlerde dahi karşınıza çıkabiliyor.

Bunların yanında dağılım gösterdikleri, birbirinden önemli ölçüde farklılığa sahip habitatlar, farklı ekolojik stresleri bünyesinde barındırdığından dolayı, Tardigrada şubesi içerisinde evrimsel süreçte muazzam bir genetik çeşitliliğin oluşmasına sebep olmuştur ve olmaktadır. Bu genetik çeşitliliğin izlerini takip eden araştırmacılar, her sene tardigradlara dair bambaşka araştırmalar ile karşımıza çıkmaktadır. Bugün de tardigradların yeni keşfedilmiş şaşırtıcı özelliklerinden biri ile sizleri tanıştırmak istiyoruz. Dilerseniz başlayalım…