Meksika Tetrasının Gözleri: Evrimde Ara Geçiş Türlerine Harika Bir Örnek!

Darwin’in “türlerin kökeni"ni açıklayan teorisini inşası sırasında kullandığı en önemli araçlardan birisi, kendisinden önce gelen karşılaştırmalı anatomistlerin tespit ettiği körelmiş organlardır. Burada detaylarını verdiğimiz körelmiş organlar, işlevini tamamen ya da kısmen yitirmiş; ancak türün yakın akrabalarında veya özdeşlerinde işlevini koruyan versiyonlarının bulunabildiği yapılardır.

Bir körelmiş organ, illa tamamen işlevsiz olmak zorunda değildir. Kısmen körelme olabilir veya körelme sürecinde, orijinal görevden başka görevleri üstlenecek biçimde evrim geçirilebilir. Darwin, bu yapıların Evrim Teorisi ile tam olarak uyuştuğunu fark etmişti. Gerçekten de günümüzde yüzlerce türde, binlerce körelmiş organ tespit edilmiştir ve her geçen gün bunların sayısı artmaktadır.

Meksikalı tetra balığı (ya da kısaca Meksika tetrası) olarak da bilinen Astyanax mexicanus türünün, göz çukurları halen bulunmaktadır ama bu çukurlar içerisinde gözler hiç oluşmaz. Zaten karanlık mağaralardaki sularda yaşayan bu türün gözlere ihtiyacının olmamasından ötürü gözleri, zaman içerisinde giderek körelerek tamamen yok olmuştur. Muhtemelen bundan binlerce yıl sonra göz çukurları da tamamen ortadan kalkacaktır. Ancak şu anda körelmenin devam ediyor olması, evrimin gözlerimiz önünde gerçekleşen örneklerinden birisidir. 

Peki on binlerce yıldır karanlık mağaralarda yaşayan bu türün gözleri neden körelmiştir? Korunsa olmaz mıydı? Bu konu, “evrim ekonomisi” denen bir konuyla ilgilidir. Tamamen körelmiş, dolayısıyla "işlevsiz" olan organlar oldukça masraflıdır: Hiçbir işe yaramazlar; ancak üretilmeleri, bakılmaları, beslenmeleri gerekir. Dolayısıyla popülasyon içerisinde bu işlevsiz organları üretmeyenler, enerji tasarrufu bakımından diğerlerine göre avantajlı konuma geçerler. O işlevsiz gözlere harcayacakları enerjiyi hayatta kalmak ve üremek için kullanabilirler. Böylece nesiller içerisinde işlevsiz olan organı en az (veya eksik olarak) üreten ve hatta hiç üretmeyenler, en avantajlı olanlardır. Bunlar daha fazla üreyecek ve o organların üretilmesine engel olan genetik mutasyonları gelecek nesillere aktaracaklardır. Böylece nesiller içerisinde o organlar yok olacaktır. Körelme, bu nedenle makroevrimin en net örneklerinden birisidir.

Bir tür olarak bizler, gözlerimizin yuvarlak olması sayesinde daha keskin görüşlere sahip olduk. Ancak doğada birçok türün gözleri (örneğin mantis karideslerininki), bizim yapabildiğimizden çok daha fazlasını yapabiliyor. Bu da, gözlerin maliyetini arttırıyor. Aslında uzun bir zamandır gözlerin maliyetinin oldukça yüksek olduğu tahmin ediliyordu çünkü karanlığa gömülmüş olan türlerin çoğunda gözler yok oluyor. Ancak tam olarak ne kadar maliyetli olduğu bir soru işaretiydi. 

Göz, Düşündüğümüzden Daha Pahalı Bir Organ Olabilir!

Gözün ne kadar değerli olduğunu anlamak için farklı türlerde defalarca evrimleştiğini söylemek yeterlidir. Ancak elektromanyetik tayfı algılamak, önemli olduğu kadar, pahalıdır da... Science Advances dergisinde yayınlanan bir makaleye göre, Meksika tetrasının gözleri, vücuda alınan enerjinin %15'ini kullanıyor!

Kıyas olması bakımından: İnsan beyni gibi aşırı masraflı ve aşırı yüksek enerji ihtiyacı olan bir organ bile, vücudunuzda üretilen enerjinin %20'sini kullanmaktadır. İlginç bir şekilde, bu enerjinin büyük bir kısmının retinadan gelen görsel bilgilerin işlenmesine harcandığı düşünülmektedir. Bu durum, gözlerin maliyetini ve aynı zamanda evrimsel önemini bizlere göstermektedir.

Meksika Tetrası, körelme üzerinde çalışmak için adeta biçilmiş kaftan. Bu balık mağarada yaşıyor ve gözlere sahip değil. Bu türün farklı bir grubu ise ırmakların yüzeye yakın noktalarında yaşar ve görebilir. Görme ve evrimle ilgili bir analizimizi buradan okuyabilirsiniz.

İki grup birbirleri ile çiftleşebilecek kadar yakın akraba; bu yüzden de gözleri olanların gözlerini kaybetmesi çok kolay olabilirken, hala grubun büyük bir kısmı gözlere sahip. Bu süreç hakkında ekip, makalelerinde şöyle diyor:

Hem mağaralarda, hem aydınlıkta yaşayan ara fenotiplerde değişen derecelerde göz körelmesi tespit ettik.

Lund Üniversitesi'nden Dr. Damian Moran konu hakkında şunları söylüyor,

Bu tür üzerinde yapılan ölçümlerimiz, balığın yaşına bağlı olarak değişmekle birlikte, günlük kullanılan enerji miktarının %5 - %15'inin gözler tarafından tüketildiğini gösteriyor. Mağarada yaşayan grup ise gözlerini bir süreden sonra kaybetti; çünkü hiçbir getirisi olmayan bir organ için yüksek miktarda enerji harcaması yapması gerekecekti.

Nehirlerde yaşayan balıklar üzerinde enerji tüketimi incelendiğinde, vücut/beyin büyüklüğü oranı daha küçük olan küçük boyutlu balıklarda sinir sisteminin ihtiyaç duyduğu enerji miktarının en yüksek olduğu görüldü. 1 gramlık balıkta enerji kullanımı %15 iken, 8.5 gramlık balıkta enerji kullanımı yaklaşık olarak %5'ti. Bu durumda besinsel açıdan fakir bir alan olan mağara da yaşayan grup için ise gözleri köreltmek hayatta kalmak için büyük avantaj demek oluyor. 

Moran ve ekibi bulguları, görüşü kısmen körelmiş olan bireyler ve iki farklı grubun çiftleştirilmesi ile oluşmuş olan bireyler arasında yaptığı karşılaştırma ile doğruladı. Ayrıca enerji tüketimi ile alakalı büyüme oranı gibi özelliklerin karşılaştırılan iki grupta da benzer olduğunu ekliyorlar. 

İnsanda duyu kaybı, nöronların yeniden düzenlenmesine katkıda bulunup diğer bölgelerin geliştirilmesine ortam yaratmışken, bu türde enerji tüketiminin azaltılmasına yarar sağlamış gibi görünüyor çünkü görüşü körelmiş olan bireylerin beyin kitlelerinde %30'a kadar bir düşüş olduğu açıkça görülüyor.

Bu Balıklarda Göz Nasıl Köreldi?

Yukarıda da izah ettiğimiz gibi, gözleri ve beynin görsel kısımlarını inşa etmek, korumak ve sürdürmek çok fazla enerji kullanacağı için, karanlıkta yaşayan hayvanlar için göz kaybı büyük bir avantajdır. Bu nedenle mağara balıkları gözleriyle görmek yerine emerek “görür”.

İlk başlarda bu balıkların körleşme sebebinin, mutasyonların göz gelişiminde rol oynayan kilit genleri etkisiz hale getirmesi olduğu varsayılmıştı. Bunun, gözlerini kaybeden diğer bazı yeraltı türleri için geçerli olduğu da gösterilmişti.

Ancak, ABD Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsan Gelişimi Enstitüsünden Aniket Gore ve meslektaşları, mağara balıklarındaki göz gelişimi genlerinin DNA diziliminde sakatlayıcı bir değişiklik bulamadılar. Bunun yerine, bu balıkların genleri metil grupları adı verilen kimyasal işaretleyiciler tarafından kapatılmaktaydı. Bu tür değişimlere "genetik değişim" değil, "epigenetik değişim" adını vermekteyiz. Ekip, makalelerinde şöyle yazıyor:

DNA metilasyonunun gelişim sürecinde ve hastalıklarda merkezi bir rolü olduğu bol miktarda kanıta sahiptir; ancak bizim sonuçlarımız, epigenetik süreçlerin adaptif evrimde de eşit derecede önemli bir rol oynayabileceğini gösteriyor.

Daha Hızlı Evrim?

Araştırmacılar, bu epigenetik mekanizmanın, mağara balıklarının göz genlerinde DNA mutasyonları ile meydana gelen değişimlerden daha hızlı bir şekilde gözlerden kurtulmayı sağladığını öne sürüyorlar. Tabii bu tartışmalı bir iddia ve bunu destekleyebilmek için standart evrim teorisinin bu tür süreçleri içerecek şekilde genişletilmesi gerekecek. New York'taki Stony Brook Üniversitesi'nden evrimsel biyolog Douglas Futuyma şöyle diyor:

Bu çok ilginç bir makale. Ancak, epigenetik değişimin kendisi de büyük olasılıkla genetik bir değişimin sonucudur. Dolayısıyla bu keşfin, standart evrim teorisine herhangi bir zorluk getireceğini düşünmüyorum.

Gore’un ekibi göz genlerinin susturulmasının metilasyonla ilgili belirli bir genin artan aktivitesinden kaynaklandığını belirtiyor. Öyleyse asıl soru, bu geni daha aktif yapan nedir?

Gore’a göre o genin DNA diziliminde bir değişiklik olması muhtemel. İsrail'in Tel Aviv Üniversitesinden Eva Jablonka şöyle diyor:

Genetik mutasyonları tamamen ekarte edemezsiniz. Evrim, epigenetik değişimlerle de gerçekleşebilir ve bu nedenle yeni bir evrimsel senteze ihtiyacımız var. Belki de göz kaybına katkıda bulunan genetik bir çeşitlilik vardı.

Lamarck'ın Evrim Teorisi

Ancak Jablonka, kalıtsal epigenetik değişikliklerin tek başına göz kaybını açıklayabileceğini düşünüyor. Dahası, epigenetik değişikliklerin bir şekilde mağara ortamı tarafından tetiklenebileceğini bile düşünüyor. Yani Lamarck’ın bir bireyin yaşamı boyunca edindiği özelliklerin soyundan alınabileceği fikrini destekleyen evrim teorisini benimsemiş diyebiliriz. İngiltere, St Andrews Üniversitesinden David Shuker, bu veya epigenetik mekanizmalar yoluyla önerilen diğer evrim örneklerinden herhangi biri ile ikna olmuş değil:

Bazı hayvanların çevreye epigenetik mekanizmalar yoluyla yanıt verdiğine şüphe yok; ancak bu mekanizmalar da genetik değişimlerle evrimleşti.

Yani, Futuyma gibi, mutasyon ve doğal seçilim gibi standart evrimsel süreçlerin hala keşfettiğimiz her şeyi açıkladığını düşünüyor. Şöyle diyor:

Bu süreçlerin meydana gelme biçimine yönelik sürekli yeni yollar keşfediyoruz. Bugüne kadar birçok şaşırtıcı şey bulduk. Ancak bunların temel prensiplerde herhangi bir şeyi değiştirdiğini düşünmüyorum. Bu nedenle "Genişletilmiş Evrimsel Sentez" gibi fikirlerin savunulması konusunda şüphelerim var. Bana kalırsa bazıları evrimsel teoriye yeniden dini fikirleri gizlice dahil etme çabasındalar. Organizmaların genlerden başka bir ajan tarafından kontrol edilebildiği fikrini sokmaya çalışıyorlar.

Körelmiş Gözlerin Evrimin Bir Ürünü Olduğundan Nasıl Emin Oluruz?

Wilkens ve arkadaşları, 1971 senesinde körelmiş organların evrimle doğrudan ilişkili olduğunu basit bir gözlemle göstermişlerdir. Meksika tetrasının mağaralarda yaşamayan, su yüzeyinde yaşayan çok yakın akrabası olduğu düşünülen bir grup balık bulunmaktaydı. Wilkens ve ekibi, bu balıkları laboratuvar ortamında bir araya getirdiler ve iki grubun birbiriyle çiftleşebildiğini gördüler. Yani büyük ihtimalle, türleşme henüz tamamlanmamıştı; ancak evrimsel süreç içerisinde, izolasyona bağlı olarak farklılaşmalar sürüyordu.

Daha sonra, 2000 yılında Yamamoto ve Jeffery'nin yaptığı yeni araştırmalar ise, tartışmalara son noktayı koyan cinstendi. Bu yüzeyde yaşayan ve gözleri olan tetralardan aldıkları lens dokusunu, mağaralarda yaşayan ve gözleri oluşmayan bireylere aktardılar. Bu canlılar, ışıklı ortamda yaşatıldıklarında, normal şekilde gözler geliştirebiliyorlardı.

Dolayısıyla, bu deneyler, mağaralarda yaşayan Meksika tetrasının, yüzeyde yaşayanlardan ayrılarak evrimleşmeye başladığı fikrini net bir şekilde doğrulamaktadır.