Evrim Ağacı Nasıl Yaratılır? Farklı Türleri Tek Bir Ağaç Üzerinde Nasıl Sınıflandırırız?

Evrimsel biyolojinin bize açtığı en temel ufuğun, var olmuş, var olan ve var olacak tüm canlıların birbiriyle akraba olduğu gerçeği olduğunu biliyoruz. Evet, türlerin birbirleriyle akraba olduklarını bilmek önemli bir adım; ancak bu akrabalık ilişkilerini nasıl göstereceğiz? İşte burada bilimsel bir metodolojinin takip edilmesi gerekmektedir. Bu makalemizde sizlere en ilkin evrim ağacı oluşturma ve filogeni yaratma yöntemlerinden birini adım adım öğretmeye çalışacağız. Bu analizimizde genlere ve daha kapsamlı analizlere girmeyecek, sadece elinizde belli sayıda tür varken, bunları dış görünümlerine bakarak hangi sırayla evrimleştiklerini ve birbirleriyle olan akrabalık ilişkilerini bir evrim ağacı üzerinde gösterebilmenizi sağlayacak kadar bilgi vereceğiz. Dolayısıyla biliniz ki modern evrimsel biyolojide burada öğreteceklerimizden kat kat daha derin ve kapsamlı yöntemler kullanılmaktadır; ancak bunlardan en basitini öğrenmenin, evrimle ilgilenen birçok kişi için faydalı bir bilgi olacağını düşünüyoruz. 

Fiziksel Benzerliklere Göre Sınıflandırma ve Sorunlar

Giriş kısmında da belirttiğimiz gibi, burada göstereceğimiz analiz genetikte pek doğrudan kullanılmamaktadır. Bizler genlere değil, canlıların dış görünümlerine bakarak bir sınıflandırma yapacağız. Bu, gerçek analizlerin isabetliliğinden farklı sonuçlar verebilir. Çünkü dış görünüm aldatıcıdır. Birbirinden tamamen farklı gözüken canlılar aynı türün bireyleri olabileceği gibi, birbirlerinin tıpatıp aynısı gözüken canlılar evrim ağacının iki apayrı dalı üzerinde bulunuyor olabilir. Örneğin taksonominin babası olarak bilinen Linne bile, sadece dış görünüşlere bakarak sınıflandırma yaptığı için, Agelaius phoenicus türünün erkeği ile dişisini birbirinden farklı türler olarak sınıflandırmış ve büyük bir hataya düşmüştü. Çünkü bu kuş türünün iki cinsiyeti birbirinden tamamen farklı gözükmektedir; ancak aslında aynı türe aittirler. Benzer bir şekilde, Microcebus cinsine ait lemurların bazıları farelere büyük oranda benzemektedirler. Çok dikkatli yapılmayan bir analizde bu iki tür kolayca birbirine yakın akraba olarak kabul edilebilecektir. Ancak genetik analizler sayesinde emin olabilmekteyiz ki, fareler ile lemurlar evrim ağacının iki ayrı dalında yer almaktadırlar. 

İşte tüm bu sıkıntılardan ötürü dış görünümlere bakarak yapılacak bir taksonomi mutlaka öyle veya böyle eksik, sıkıntılı, hatalı olacaktır. Yine de, dediğimiz gibi, bu bir başlangıç olarak görülebilir. Sınıflandırmanın nasıl yapıldığına dair hiçbir fikre sahip olmamaktansa, elimizde 3-4 farklı tür varken bunları en azından dış görünüşlerine bakarak nasıl evrimsel açıdan kategorize edebileceğimizi öğrenmek faydalı olacaktır diye düşünüyoruz.

Fenetik ve Kladistik Taksonomi 

Sadece dış benzerliklere göre yapılan taksonomiye fenetik taksonomi adını vermekteyiz. Az sonra göreceğimiz gibi, eğer ki bu dış benzerlikler, "dış grup" olarak adlandırılan ve incelemek istediğimiz türlere uzak (ama çok da uzak olmayan) bir akraba ile kıyaslanarak yapılacak olursa, buna kladistik taksonomi adını vereceğiz. Fenetik taksonomide dış gruba pek ihtiyaç yoktur; ancak kladistik analiz için çok büyük öneme sahiptir. Az sonra bunu göreceğiz; ancak şimdi dış grubun tam olarak ne olduğunu tanımlayalım:

Dış grup, incelemek istenen bir canlı grubunun hiçbirine çok yakın akraba olmayan; ancak hepsine göreceli olarak diğer canlılara nazaran yakın akraba olan türlerdir. Genellikle dış grubun, incelemek ve sınıflandırmak istediğimiz gruptaki canlılar ile arasında fiziksel bazı benzerlikleri bulunur. Evrimsel açıdan baktığımızda, dış gruptaki tür (veya türler) genellikle incelenmek istenen türlerin son ortak atasına evrimsel olarak çok yakın akraba olan türlerdir. Bir örnek verelim: diyelim ki insan, şempanze, goril ve orangutan türlerinin birbiriyle evrimsel akrabalık ilişkilerini ortaya çıkarmak ve bir filogenetik ağaç çizmek istiyoruz. Dış grup olarak seçeceğimiz tür eğer ki muz bitkisi ya da at olursa, sıkıntı çekeriz. Çünkü bu dış grup ile incelemek istediğimiz türler arasında devasa farklar vardır. Evet, bu canlıların hepsi birbiriyle akrabadır, bu kaçınılmaz. Ancak incelemek istediğimiz bu primatlar ile muzun ya da atın ortak atası çok eskiden yaşamıştır. Dolayısıyla bu iki tür iyi birer dış grup değildir. Bunun yerine gibonlar gibi daha yakın akraba olan ama çok da benzer canlılar olmayan türleri seçmek mantıklı olacaktır. Örneğin insan, şempanze, goril ve orangutanı incelerken, Bonobo maymunları gibi şempanzelere aşırı yakın akraba olan bir türü dış grup seçmek hatalı olacaktır.

Şimdi, kolay anlaşılması açısından hayali bir örnek yaratalım. Aşağıdaki 5 canlıyı sınıflandırmak istediğimizi düşünelim:

Bu canlılardan birini dış grup olarak seçmemiz gerekiyor. Sizce hangisini seçmek mantıklı olacaktır?

Aslında eğer ki hiçbir ön bilginiz yoksa, mecburen rastgele veya eğitimli bir tahminle dış grubu seçmeniz gerekmektedir. Çünkü insan, şempanze, goril, orangutan ve gibon grubu ile ilgili olarak daha önceden hiçbir bilgi yoksa, bunların hangisinin "dış grup" olduğunu belirlenmeniz mümkün değildir. Ancak çok sayıda analiz yapıp, çok sayıda olası evrim ağacı çıkararak, en mantıklı sonuca ulaşmanız mümkündür. Biz burada, en sağda bulunan (ismi E olsun) canlıyı dış grup olarak seçeceğiz. Dolayısıyla diğer dördünün (soldan sağa isimleri A, B, C ve D olsun) ortak atasına en yakın akraba olan türün 5. olduğunu varsayalım. Dediğimiz gibi bu, her zaman bir varsayım olmak zorunda değildir. Kimi zaman elimizde olan ön bilgiler sayesinde eğitimli bir tahmin de yapabiliriz.

Sonrasında yapmamız gereken, bazı ayırt edici özellikler belirlemektir. Örneğin gaga benzeri yapının ucundan çıkan kıvrımlı karaktere "uzun dil" diyelim. Bu, ayırt edici bir karakterdir. Şimdi, bir tablo oluşturacağız. Bu tabloya karakter matrisi adı verilir. İlk karakter ile birlikte tablo şöyle gözükecektir:

Sonrasında yapmamız gereken, olabildiğince çok sayıda karakter belirleyerek bu tabloyu tamamlamaktır. Normalde tabloyu birçok farklı şekilde doldurabilirsiniz. Örneğin kuş türlerini sınıflandırıyor olsaydık, farklı renklere farklı kodlar vererek çok detaylı bir analiz yapabilirdik. Ancak az sonra göreceğiniz gibi, bir özelliğin durumu ne kadar çeşitli olursa (örneğin 20 farklı renk için 20 farklı kodlama yapacak olursanız), analizinizi elle yapmanız o kadar zor olacaktır. Çoğu zaman biyologlar bu analizleri yapmak için bilgisayar kullanırlar. Hatta eğer ki tür ve karakter sayısı çok fazlaysa, süperbilgisayarların kullanımına ihtiyaç olabilir. Çünkü analizler çok fazla sayıda olasılık içerir ve bunların her birinin işlenmesi (en azından kısa sürede işlenmesi) normal bir ofis bilgisayarında aylar alabilir. Taksonomi amacıyla yapılan kimi süperbilgisayar analizlerinin bile haftalarca sürebildiği bilinmektedir. Dolayısıyla evrimsel analizin kolay ve ucuz bir iş olduğu asla sanılmamalıdır.

Dolayısıyla, mümkünse 2 durumlu (binary) olacak şekilde seçimler yapılmalıdır. En basit ifadesiyle "var" ya da "yok" diyebileceğimiz özellikler seçilmelidir. Belirttiğimiz gibi, analizin ne kadar detaylı ve isabetli olmasının istendiğine bağlı olarak bu tercih değişecektir. İsterseniz her bir özellik için 20 durumlu bir analiz de yapabilirsiniz. Ancak bunu beyniniz ile yapmanız yıllarınızı alabilir ve sonunda tamamen hatalı bir sonuca varabilirsiniz. Örneğin aşağıda, her bir özelliğin "var" (+) ya da "yok" (-) denilerek belirlendiği bir karakter matrisi görmektesiniz.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Şimdi, ilk olarak fenetik taksonomiyi görelim. Bunun için tek yapmanız gereken, incelediğimiz her bir canlı ile her bir diğer canlı arasındaki ortak özellik sayısını belirlemektir. Bu, oldukça basit bir iştir. Sonrasında bulgunuzu tablolaştırabilirsiniz. Aşağıda B canlısı ile C canlısı arasında yapılan kıyasın neden 5 sonucunu verdiğini bir örnekle göstermekteyiz. Diğerlerini de kendiniz kontrol ederek bulabilirsiniz.

Dikkat edilmesi gereken en önemli şeylerden birisi, bir özellik iki canlıda da bulunmuyorsa bile bunun "ortak karakter" olarak sayılması gerektiğidir. Yani iki canlıda da bir özellik eksi olarak gözüküyorsa, bu da ortak bir karakter olarak kabul edilir. Alt taraftaki tablo, her bir türün birbiriyle ortak karakter sayısını vermektedir. Görülebileceği gibi sol taraftaki sütundaki B ile, üst sıradaki C kesiştirilirse, ortak özellik sayısının 5 olduğu anlaşılacaktır. Bir diğer örnek, C ile D arasındaki ortak özellik sayısının 6 olmasıdır. Tablonun alt kısmı, üst kısmın simetriği olacağı için yazılmamıştır. Yazılmasına da gerek yoktur.

Eğer bunu anladıysak, kladistik bir analizin nasıl yapılabileceğini görelim. Tabii ki daha fenetik analizimiz bitmedi, sadece aradaki farkı göstermek için aynı basamağı kladistik üzerinden göstermek istiyoruz.

Kladistik analizde de yapacağımız türler (ya da elimizdeki canlılar) arasındaki benzerlikleri saymak. Ancak burada ufak bir fark var. Kladistik analizde evrimsel süreç içerisinde evrimleşen yeni karakterlerin ve bu yeni karakterlerden birden fazla tür tarafından paylaşılanların sayısı önemlidir. Dolayısıyla yine bir sayım yapacağız ama bir farkla: dış grup haricindeki her bir türün, her bir diğer tür ile ortak olarak paylaştıkları özellikleri belirleyeceğiz. Sonrasında, bu ortak özelliğin dış grupta bulunup bulunmadığına bakacağız. Eğer hem incelenen iki türde de hem de dış grupta da bulunuyorsa, bu evrimleşmiş bir karakter (sinapomorfi) değildir; dolayısıyla kladistik analizde kullanılamaz. Ancak eğer ki iki türün ortak özelliği ortak atasında yoksa, o zaman sinapomorfik bir karakterden bahsediyoruz demektir ve analizimize dahil edebiliriz. Sinapomorfinin önemi, süreç içerisinde evrimin olduğunu gösteriyor olmasıdır ve bu yüzden kladistik analiz buna odaklanır. Tahmin edilebileceği gibi kladistik analiz fenetik analize göre daha tutucudur ve dolayısıyla daha isabetli sonuçlar verir. Ancak yapması da buna doğru orantılı olarak biraz daha zordur. Şimdi şema üzerinden giderek nasıl yapacağımızı anlayalım:

Yine B ve C'ye bakalım. Ortak özellikleri tespit ettikten sonra, fenetik analizden farklı olarak bu defa dış grubun aynı özelliğini de kontrol etmek durumundayız. Eğer ki iki türümüzde de var olan özelliğimiz dış grupta yoksa, sonradan evrimleşen bir karakterden, yani bir sinapomorfiden bahsediyoruz demektir ve hesabımıza dahil etmemiz gerekir. Eğer bir özellik hem incelediğimiz 2 türde, hem de dış grupta varsa sonradan evrimleşen bir özellikten bahsetmiyoruz demektir; bu durumda hesabımıza katmayız (fenetik analizde böyle bir kıyas yoktu). Benzer şekilde, eğer bir özellik incelediğimiz 2 canlıda yoksa ama dış grupta varsa, yine sinapomorfik bir özellikten, bu defa bir özelliğin evrimsel süreçte yitiriminden bahsediyoruz demektir ve yine hesaba katmamız gerekir.

Bunun pratik karşılığı ise şudur: eğer ki iki türümüzde bir özellik (+) ise ve dış grupta aynı özellik (-) ise kladistik analize dahil ederiz. Aynı şekilde, iki türde bir özellik (-) ise ama dış grupta aynı özellik (+) ise bunu da analize dahil ederiz. Eğer ki bir özellik hem iki türde, hem de dış grupta (+) ise veya hepsinde (-) ise bunu kladistik analizimize katmayız. Örneğin yukarıdaki tabloda gözler 3 grupta da var olduğu için bu sinapomorfi değildir, analize dahil edilmez. Ancak uzun dil, sırt kılı, benekler ve alt çene, iki tür ile dış grup arasıda zıt olduğu için sinapomorfidir. İşte bu sebepe B ile C arasında 4 sinapomorfik özellik var demektir. 

Sağ alttaki benzerlik matrisi de bunu göstermektedir. Tıpkı fenetik benzerlik matrisinde olduğu gibi, kladistik benzerlik matrisinde de, soldaki sütundan bir tür ile üstteki sıradan bir türü alarak sinapomorfik benzerliklerini bulabiliriz. Örneğin A ile D'nin tek bir tane sinapomorfik benzerliği vardır. İlk tablodan bakacak olursanız o tek benzerlik alt çenedir. Çünkü hem A'da, hem de D'de alt çene yoktur, ancak dış grupta alt çene vardır. Dolayısıyla bu 1 adet sinapomorfi eder ve bundan başka sinapomorfi yoktur. 

Sonraki Adımlar: Ağacın İlk Dalları

Peki, şimdi ne yapacağız? Bu tabloları adım adım küçültmeye ve en çok benzerlik barındıranları birleştirmeye başlayacağız. Fenetik benzerlik matrisini tekrar ele alalım. Eğer matrise (tabloya) bakacak olursanız, en büyük benzerliğin 7 adet benzerlik ile A ve B türleri arasında olduğunu, diğer tüm sayıların bundan küçük olduğunu göreceksiniz. Bu bize şunu söyler: A ve B türleri birbirine en yakın türlerdir. Dolayısıyla bunları direkt birbirine bağlayabiliriz. Bunu aşağıda göstermekteyiz:

Sonraki adımda, fenetik benzerlik matrisimizi daraltacağız, çünkü artık A ve B'nin en yakın akrabalar olduklarını biliyoruz. Bunu yapmak için çok basit bir adım uygulayacağız. A ve B'yi tek bir türmüş gibi varsayacak ve tabloyu buna göre tekrar çizeceğiz. Bir satır ve bir sütün daralacağı için, geriye kalan sayıların ilgili olanlarının ortalamasını alacağız. Bunu yeni bir tabloda gösterelim:

Bu adımı anlamak ilk bakışta kolay olmayabilir. Fakat A+B'nin tek bir tür olduğunu düşünürseniz ve ilk tabloyu buna göre okursanız, ne demek istediğimizi anlayacaksınız. İlk fenetik tablomuzda, A ve B'nin C ile benzerliğini bulmaya çalışın. 4 ve 5'in ortalaması olması gerektiğini göreceksiniz. İşte bu yüzden 4.5 yazmaktayız. Aynı şekilde, A ve B'nin D ile benzerliği de 2 ve 3'ün ortalamasıdır, yani 2.5'tur. Fakat C ve D'nin benzerliğinin A ve B'nin tek tür olması ile alakası yoktur, bu sebeple 6 olarak bırakırız. Böylece ikinci adımda daha ufak bir benzerlik tablosu elde ederiz. 

Yeni benzerlik tablomuzdaki en büyük sayı 6'dır. 6 sayısı da, C ve D'nin benzerlik sayısını göstermektedir. Dolayısıyla C ve D, şu anda tabloda olan diğer tüm gruplardan birbirine daha fazla benzerdir. Dolayısıyla C ve D, kendi içinde bağlanmalıdır. Henüz A ve B'ye gelmedik ama hemen geleceğiz. Son durumu şöyle gösterelim:

Zaten dış grup haricinde 4 türümüz olduğu için ve dış grubumuzun da en dışarıda olması gerektiğini bildiğimiz için, filogenetik ağacımız otomatik olarak tamamlanmış olur. Yapabileceğiniz tek bağlantı, A ve B'nin ortak atası ile C ve D'nin ortak atasını birleştirmek ve bu ortak atadan E'yi, yani dış grubu ayırmaktır. Bu durumda başlangıçtaki dış grup da dahil 5 grubun filogenisi şöyle olur:

Bu seçtiğimiz türler ve seçtiğimiz bu karakterler ve fenetik analiz dahilinde başka bir filogeni mümkün değildir. Dolayısıyla en azından fenetik olarak ağacımızın doğru olduğunu söyleyebiliriz. Peki ya kladistik analiz bu ağacı doğrulayacak mı? Aynı sonuca mı varacağız? Unutmayınız ki kladistik analiz genellikle daha hassas sonuçlar verir. Böylece bize hipotezimizi test etme imkanı sunar. Çoğu zaman fenetik analizler hatalı olduğu için kladistik analizler desteklemek ve hipotezi geliştirmek için kullanılır. Bakalım kladistik benzerlik matrisinden gitsek ne gibi bir sonuç alacaktık...

Agora Bilim Pazarı

Kakanın, Pandanın ve Senin Yaşamında Bir Gün

İNSAN VÜCUDU nasıl çalışıyor?

HAYVANLAR ÂLEMİNDE neler oluyor?

DOĞANIN işleyişinin ardındaki BİLİM nedir?

Çizgi roman ve çizgi bilim senin için güçlerini birleştirdi. Öksürükten buluta, balinadan gökkuşağına gündelik YAŞAMIN sıra dışı kahramanları, BİR GÜNLERİNİN nasıl geçtiğini ilk kez bu kitapta anlattı. Öylesine eğlenceli ki, dünya hakkında bunca şeyi ne ara öğrendiğini anlamayacaksın!

GÜNÜNÜ renklendirmenin EN ŞAHANE yolu!

Blue Peter Kitap Ödülü’nü kazanan ve 21 dile çevrilen Kakanın, Pandanın ve Senin Yaşamında Bir Gün, mayıs sineğinden ayçiçeğine, sivilceden tornadoya onlarca “şey” ya da “varlık”ın yaşamlarından bir günü, bir çizgi roman kadar komik ve bir ansiklopedi kadar bilgilendirici şekilde sunuyor.

En kokulusundan en büyüleyicisine, yaşamın her yanından bilgilerle dolu bir hazine sandığı.

“GİRİŞ” YAZISI:

Dünya’daki (hatta kimi zaman Dünya’nın ötesindeki) yaşam hakkında eğlenceli mi eğlenceli rehberimiz Kakanın, Pandanın ve Senin Yaşamında Bir Gün’e hoş geldiniz.

Kitap üç bölümden oluşuyor: İnsan Vücudu, Hayvanlar Âlemi, Dünya ve Bilim. Vücudunuzun içinde neler olup bittiğini, siz bakmazken hayvanların nelerle uğraştığını ya da dünyamızın işleyişinin ardındaki bilimi merak ediyorsanız, doğru yerdesiniz.

Kitapta neler mi var? Çeşitli varlıkların “yaşamında bir gün” içinde nelerle uğraştıklarını gösteren birbirinden canlı çizimler, bilgiler ve yararlı şemalar… Ayrıca sıkı durun, büyük resimler eşliğinde bir sürü konu hakkında içeriden bilgi veren “Gizli Günlükler” de var!

E, haydi, ne duruyorsunuz? Hemen başlayın. Tüm gün sizi bekleyemeyiz. He he!

Devamını Göster

₺240.00

Satın Al Tüm Ürünler

• Dış Sitelerde Paylaş

Eşit Benzerlik Durumu ve Ağaç Uzayı

Kladistik benzerlik matrisimizi hatırlayalım. 

Görülebileceği gibi en büyük benzerlik 5 puan ile C ve D arasındadır. Dolayısıyla tıpkı bir önceki analizde olduğu gibi, C ve D'yi ilk olarak birbirine bağlayabiliriz. Bu durumda:

Artık C ve D arasındaki ilişkiyi biliyoruz. Bu ikisine tek bir tür gibi davranarak matrisimizi küçültebiliriz. Yine ortalamaları alacağız:

İlk matrise bakacak olursanız, A ve B'nin benzerliğinin C ve D'yi tek tür saymakla bir alakası yoktur. Bu durumda 3 sayısı değişmeyecektir. C ve D'nin B ile ortak özellikleri ise, bir önceki matrise göre 4 ve 2'nin ortalaması olacaktır. Yani 3'tür. C ve D'nin A ile sinapomorfik özellik miktarı ise 3 ve 1'in ortalamasıdır, yani 2. Bunları tabloya eklediğimizde, ilginç bir sonuç ortaya çıkar: A ve B'nin birbiriyle akrabalık ilişkisi ile C ve D'nin B ile akrabalık ilişkisi eşit miktardadır. Çünkü ikisi de 3'tür ve 3, bu tablodaki en büyük sayıdır. Bu durumda 2 farklı ağaç çizebiliriz demektir: ya A ve B'yi önce birbirine bağlayacak ve sonra onları C ve D'ye birleştireceğiz (dolayısıyla fenetik analizdekiyle aynı ağacı elde edeceğiz); ya da C ve D'ye önce B'yi bağlayacak, sonra A'yı hepsine bağlayacağız. Çünkü bu 2 olasılığın değeri birbirine eşittir. Bu olasılıklar şu iki ağacı verir:

İşte bu durumda, felsefenin ve dolayısıyla bilimin meşhur Occam'ın Usturası İlkesi devreye girer. Occam'ın Usturası şunu söyler: bir konuyla ilgili, birbirine benzer metotlarla elde edilen iki açıklamadan, en az sayıda varsayıma dayananı daha gerçekçidir. Yani bir şeyi açıklamak için fazla miktarda varsayıma başvuruyorsak muhtemelen hata yapıyoruz demektir. En az sayıda varsayımla yapılabilen açıklama, daha gerçekçi olacaktır. Buna aynı zamanda en yüksek parsimoni ilkesi adı da verilir. Peki bu iki ağaçtan hangisi en az sayıda varsayıma dayanır? Bunu nasıl bileceğiz?

Occam'ın Usturasıyla Budanan Evrim Ağaçları

Bunu anlayabilmenin tek yolu iki ağacın da evrimsel analizini yapmaktır. Hangi dalda hangi özellik kazanılmış, hangi ayrımda bu özellikler yitirilmiş, evrimsel süreçte kaç defa değişim olmuş, vs. Evrimde değişim zor bir iştir. Ne kadar az sayıda değişim varsa, o kadar az sayıda varsayıma başvuruyoruz demektir. Dolayısıyla, iki eşit olasılıklı evrim ağacından en az sayıda değişim gerektiren ağaç, gerçeğe daha yakın olacaktır. Elbette gerçek o olmayabilir, daha fazla değişim gösteren ağaç, gerçekte bu türler arasındaki ilişkiyi veriyor olabilir. İşte bunun keşfi genetik analizlere kalmaktadır. Bunu daha sonraki bir yazımızda izah edeceğiz; ancak şimdilik halen dış görünüşe sadık kalalım. 

Bunu yapmak için seçtiğimiz tüm karakterleri tek tek olası evrim ağaçları üzerine, değişim noktalarına erleştirmemiz gerekir. Örneğin 1 numaralı özelliğimizi, yani uzun dilli olmayı ele alalım. A ve B'de uzun dil bulunurken, E'de (dış grupta) bulunmamaktadır. Dolayısıyla ilk ağacımızda bu evrim A ve B'nin ortak atasının E ve diğerlerinden ayrıldığı noktadan sonra gerçekleşmiştir. Benzer şekilde C'de de uzun dil vardır, dolayısıyla uzun dillilik ayrıca C'ye giden dalda da bir defa evrimleşmiştir. Bunu aşağıda, sol taraftaki ağaçta görmektesiniz.

İkinci ağacımıza göreyse evrim şöyle olmuştur: dış grubun ayrılmasından sonra, tüm türlere (A, B, C ve D) gidecek şekilde uzun dillilik evrimleşmiştir. Ancak D türü bu özelliği sonradan yitirmiştir. Dolayısıyla bu durum, yukarıdaki ağaçlardan sağ tarafta gösterilmektedir.

İşte bu şekilde, tek tek tüm olasılıklar ağaçlar üzerine işlenir. Bu durumda, aşağıdaki gibi iki ağaç ortaya çıkar:

Dikkatli bir analiz, sol taraftaki ağacın 10 değişim gerektirirken, sağ taraftaki ağacın 9 değişim gerektirdiğini tespit edecektir. İşte bu durumda, Occam'ın Usturası bizim sağ taraftaki filogeniyi seçmemiz gerektiğini söyler. Bu durumda, fenetik analizimizle elde ettiğimiz ağaç, yani kladistik analizin 10 değişim gösteren ağacı muhtemelen hatalıdır. Sağ taraftaki gibi bir filogeni, şu etapta daha muhtemeldir. Tabii ki bunu kestirmek her zaman kolay değildir. Çoğu zaman her bir türde bulunan çok sayıda genin benzer analizlerine ihtiyaç duyarız. Fakat bu yöntem, bize kabaca bir fikir verecektir.

Peki burada 4 tür vardı. Ya 10 tür olsaydı? Ya 20 tür? 50 tür? 1000 tür? 50 tür, çoğu ailenin analizi için çok küçük bir sayıdır. Biz burada sadece 4 türü bile tanımlarken bir sürü sıkıntı çektik. Ya 50 türümüz olsaydı?

Basit bir matematiksel analizle bunu bulabiliriz. Aşağıda bu sayı gösterilmektedir:

Evet, 50 farklı türün evrimsel analizini yapmak için 10 üzeri 148 farklı ağacın taranması gerekebilir (en kötü koşulda). Bu sayının yanında galaksimizdeki yıldız sayısı bir elin parmakları kadar kalmaktadır. İşte evrimsel analizde araştırmamız gereken evrim ağacı alanına ağaç uzayı adını veririz. Bu uzayın tek tek taranması ve en yüksek olasılıklı evrimsel dallanma ağacının çıkarılması gerekmektedir. Bunu elle yapmak 4-5 türden sonra çok güçtür. 6-7 türden sonra bilgisayarlara ihtiyaç duymaya başlarız. 50 türden sonra ise artık süperbilgisayarlara başvurmak gerekir. 

Sonuç

Günümüzde biyoloji, özellikle de evrimsel biyoloji her geçen gün daha da matematiksel bir arkaplana sahip olan, daha da sistematikleşen ve karmaşıklaşan bir bilim dalı haline gelmektedir. Hala ülkemizde evrim var mı, yok mu bu tartışıladursun, sayısız araştırmacı evrimsel biyolojinin matematiksel alt yapısını güçlendirmekte ve bu gerçeği kullanarak türlerin analizini yapabilmekte, özelliklerini ortaya koyabilmekte ve bu özellikleri nasıl kullanabileceğimiz üzerine sistemler geliştirebilmektedir.

Umuyoruz ki evrimsel biyolojinin laf dalaşına dönmeye muhtaç polemiklerden çok daha fazlası olduğunu görmenizi azıcık da olsun başarabilmişizdir.

İlerleyen yazılarımızda bu konuyu daha da derinleştireceğiz. Sanıyoruz ki bu yazı sayesinde ola ki dizilemek istediğimiz 10-15 farklı türümüz olsaydı veya her bir özellik için "var" ya da "yok" yerine daha fazla durumumuz olsaydı işimizin ne kadar zor olacağını anlayabilmişsinizdir. 

doi: 10.47023/ea.bilim.152