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.

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.

2010'da Nature'da yayınlanan bir makalede gördüğümüz üzere, Polonya'nın kuzeydoğusunda bulunan tetrapod ayak izleri, Tiktaalik roseae'den 10 milyon yıl yaşlı!^[1] Tiktaalik'ten 10 milyon yıl öncesinde, kendini yerden kaldırabilecek ve sürüngen benzeri yürüyüş tarzına sahip canlıların olması kafa karıştırıcı olabilir. Sonuç itibarıyla, madem Tiktaalik 'ten önce dört üyeliler (tetrapodlar) vardı, o halde ona neden balık ve tetrapod arası bir canlı diyoruz? Daha iyi anlamak için makaleyi biraz inceleyelim:

Makalede, Polonya bulgusundan önceki, Devoniyen çağı tetrapod ayak izlerinden bahsediliyor. Bunlar; Viktorya, Avustralya ve Valentia Adası, İrlanda. Buralarda bulunan ayak izlerinin Üst (bir ihtimal Orta) Devoniyen'den kaldıkları bulunmuştu ki bu zaman aralığı da, Elpistostege ve Tiktaalik gibi organizmalardan milyonlarca yıl öncesine denk geliyor.

En kısa tanımıyla evrim, popülasyon içi gen ve özellik dağılımlarının nesiller içerisindeki değişimidir. Bu tanımdaki her bir basamak, evrim için olmazsa olmazdır:

Bu tanımın dışladığı ve hesaba katmadığı birkaç unsur vardır. Bunları vurgulamak, evrime dair kavramları daha da netleştirecektir:

Jurassic Park filminin ikonik görüntüsü olan dinozor kanı emdikten sonra fosilleşen sivrisineğin bir kurgu olduğu düşünülüyordu... Şimdiye dek. Bilim tarihinde ilk defa, araştırmacılar bir sivrisinek fosilinin şişmiş karnı içerisinde kan izleri bulmayı başardı. ABD Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'nden Dale Greenwalt önderliğindeki ekip, fosil bulgularını bugün Proceedings of National Academy of Sciences dergisine yayımladı. 

Her ne kadar bilim insanları bugüne kadar kan emici böceklerin fosillerini bulmuş olsalar da, genellikle bu türlerin beslenme alışkanlıkları anatomik özelliklerine veya midelerindeki kanla taşınan parazitlerin varlığına bakılarak çıkarılıyordu. Ancak Greenwalt'un keşfettiği sivrisinek fosili, bu böceklerin günümüzden 46 milyon öncesinde kan emdiklerini net olarak gösteren güçlü bulgulara sahip. Oldukça şanslı bir keşif olan bu fosili Greenwalt şöyle anlatıyor:

Sadece 1 ve 2'lerden oluşan bir sayı dizisi hayal edin: Örneğin 1 1 1 2 1 2 2 1 1 2 2... diye giden bir seri... Ya da 2 2 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2 1 gibi... Şimdi, öyle bir seri oluşturun ki, yani bu 1'ler ve 2'leri öyle bir sırada yazın ki, arka arkaya gelen 1'lerin sayısını ve 2'lerin sayısını ayrı bir seri olarak yazdığınızda, ilk seriyle birebir aynı seriye ulaşalım. Karmaşık mı oldu?

Rastgele yazdığımız ilk seriyi ele alalım: 1 1 1 2 1 2 2 1 1 2 2...

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.

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.