Mikroevrim ve Makroevrim: Yumuşak ama İstikrarlı Bir Değişim...

Evrimsel biyolojide değişim 2 temel seviyede incelenir: mikroevrim ve makroevrim. Bunların ne anlama geldiği, isimlerinden kolaylıkla anlaşılabilir: mikroevrim, dışarıdan kolay kolay görülemeyen; ancak detaylı incelemelerle varlığı anlaşılabilen evrimsel değişimlere verilen isimdir. Tıpkı bakteriler gibi canlıları normalde göremememiz; ancak mikroskop kullanarak bunları görebilmemiz gibi... Mikroevrim, genellikle bir türün kendi içerisinde meydana gelen değişimlere verilen isimdir. Çoğu zaman bu değişimler genler ve proteinler bazında olur (ki bu nedenle "mikro" denir); ancak mikroevrim, bu kimyasal değişimlerin fiziksel görünüm (fenotip) üzerindeki etkilerini de kapsayabilir. 

Mikroevrim gücünü genellikle evrimin resmi tanımından alır. Hatırlayacak olursanız evrim, bir canlı popülasyonu içerisindeki her bir özelliğin görülme sıklığının (frekans) nesiller içerisinde değişmesi demektir. Örneğin insan popülasyonlarında sarı saç renginin oluşmasını sağlayan genler 1940'ta %24, 1970'te %21 oranında bulunuyorsa, bu evrimsel bir değişimdir. Ancak örneğin bir bebeğin 1 yaşındayken saçlarının hayali bir renk skalasında %90 sarışın, 25 yaşındayken %10 sarışın olması evrim değildir. Bu, bireyin ömrü içerisinde yaşanan bir değişimdir ve bu nedenle evrimsel biyolojinin değil, gelişim biyolojisinin ilgi alanıdır. Öte yandan sarışınlığa neden olan genlerin görülme sıklığının popülasyon içerisinde nesilden nesle değişimi evrimdir. İşte mikroevrim de; aslında tam olarak budur. Dışarıdan baktığımızda sarışın veya kahverengi saçlara sahip olmasıyla ilgisi olmaksızın insanın "insan" olduğunu biliriz. Fakat "insan" dediğimiz bu canlı, gözlerimizin önünde evrimleşiyor olsa da, bu evrimsel değişim dikkatli bakılmazsa görülemez. Tıpkı bakteriler gibi... Bu nedenle buna mikroevrim denir.

Öte yandan bu değişim anlamsız değildir. Popülasyon içerisindeki çeşitlilik, ortama uyum sağlama ve üreme başarısına bağlı olarak çeşitli yönlere doğru değişir. Bazı özellikler avantaj sağladığı için seçilirken, bazı diğerleri dezavantajlı olduğu için popülasyondan elenir. Avantajlılar üreyerek bir sonraki nesli oluştururlar ve kendi genlerini bu popülasyona daha çok aktaracakları için kendilerindeki özelliklerin o canlı türünde görülme sıklığı artar. Bu durumda o özellikler, canlıya avantaj sağlıyor ve bu nedenle doğa tarafından seçiliyor deriz. Ancak bir canlının milyonlarca özelliği olduğunu unutmayınız! Ayrıca canlıların popülasyonlarının her zaman birbiriyle etkileşim halinde olmadığını, kimi zaman ciddi anlamda iletişimlerini kesecek biçimde izole olduklarını da hatırlayınız. Bunu fark ettiğinizde, önemli bir noktayı görmüş olursunuz: canlılar için "uyumlu" ve "uyumsuz" olan özellikler zamandan zamana ve mekandan mekana sürekli olarak değişir. Aynı canlı türünün belli şartlar altındaki belli özellikleri avantajlıyken, o türün diğer şartlar altındaki diğer özellikleri dezavantajlı olabilir. Bu durumda seçilen ve elenen özellikler sürekli, karmakarışık bir şekilde değişir. Bu değişim, doğanın ve canlı popülasyonlarınınb dinamiklerine bağlıdır. 

İşte adeta türü bir o yanından bir bu yanından tutarak çekiştiren bu "seçilim baskısı"; türün bazı bölgelerdeki bazı popülasyonlarının belli özelliklerinin daha fazla ortaya çıkmasını sağlar. Diğer bölgelerde ise tamamen farklı özelliklerin ön plana çıkmasını, diğerlerinin elenmesini sağlar. Bu durum, birkaç yüz bin yıl önce aynı türe ait olup, birbirine çok benzer gözüken canlıların, birkaç yüz bin yıl sonra tamamen farklı görünmesiyle sonuçlanır. İşte bu gen (veya özellik) görülme sıklıklarındaki (frekanslarındaki) değişimin nihayetinde bariz ve gözle görülür farklar oluşturmasına makroevrim adını veriyoruz.

Mikroevrimin makroevrimi doğurması, bilimde sıklıkla karşımıza çıkan sürerlilik ilkesi (üniformateryanizm) nedeniyledir. Örneğin bir kabın içerine gıdım gıdım damlayan su, nihayetinde kabı doldurup taşırmak zorundadır. Dahası, bir kabın içerisine su şu anda da damlamaya başlasa, bundan 1 milyar yıl önce de damlamaya başlasa, aynı sonuca ulaşmamız beklenir: kap yavaş yavaş dolacak ve sonuna geldiğinde taşacaktır. Yani zamanın ve mekanın bu açıdan bir önemi yoktur: kendini tekrar eden süreçler, bugün nasıl işliyorlarsa, bundan milyarlarca yıl öncesinde bile aynı şekilde işlemektedir. Örneğin şu anda kütleçekimi bütün cisimleri gezegenin merkezine doğru çeker. Bundan 116 milyon yıl önce kütleçekiminin her şeyi gezegenden dışarı doğru ittiğini düşünmemize neden olabilecek hiçbir sebep yoktur. Süreç ve yasalar süreğendir. Aynı durum, evrim için de geçerlidir. Eğer bugün cisimler belli yönlere doğru yavaş yavaş değişiyorlarsa; bundan 100.000 yıl ya da 3 milyar yıl önce de benzer şekilde değişiyor olmalıdırlar. Aksini düşünmemizi gerektirecek hiçbir neden yoktur. Tam tersine, gerçekten de öngördüğümüz değişimleri doğrulayan sayısız fosil bulunmaktadır. 

İşte bu noktada, mikroevrim ile makroevrim arasındaki ilişki de netleşir: eğer ki mikroevrim varsa; makroevrim de olmak zorundadır (eğer türün soyu tükenmezse). Mikroevrim, damla damla birikerek, makroevrimi doğurur. Bunu, elimize aldığımız her canlıda ve evrim tarihinde görmemiz mümkündür. Mikroevrimden makroevrime geçişi görsel bir şekilde öğrenmek isterseniz, buradaki yazımızı okumanızı tavsiye ederiz.

Deniz Kabuklularının Evrimi

Hemen bir örnek verelim: 1998 yılında Michal Kucera ve Björn Malmgren tarafından Contusotruncana cinsi deniz kabukluları üzerinde yapılan bir araştırma, onların uzun vadede nasıl değiştiklerini ve mikroevrimin makroevrimi nasıl doğurduğunu gözler nüne sermektedir. Günümüzdeki Contusotruncana bireylerinin kabukları oldukça koni biçimlidir. Ancak bu canlıların ataları olduğu bilinen canlıların kabukları oldukça yassıdır. Bu durumda, kabuk koniliğinin kademeli bir şekilde uzamasını bekleriz. Bunu test etmenin en güvenilir yollarından biri genetik analiz, ikincisi ise fosil kayıtlarıdır. Burada, ikinci yöntem üzerinde duracağız:

Yaptıkları araştırma, Contusotruncana cinsinin bireylerinin kabuklarının yaklaşık 3 milyon yılda, yassı bir şekilden koni şekline evrimleştiğini göstermektedir. Üstelik yer katmanlarından çıkarılan fosiller ve bu fosillerdeki çeşitlilik (varyasyon), bu değişimin kademeliliğini de gözler önüne sermektedir. Aşağıdaki fotoğrafta gördüğünüz de tam olarak budur.

Fotoğrafın sağ üst köşesinde gördüğünüz, 3.5 milyon yıllık bir süre zarfında bu canlıların kabuklarının konilik miktarının kademeli değişimidir. Grafikte zaman, aşağıdan yukarı doğru akmaktadır ve günümüzden 71-61 milyon yıl öncesini göstermektedir. Biri Kuzey Atlantik okyanus tabanı (mavi noktalar), diğeri Güney Atlantik okyanus tabanı (kırmızı noktalar) olmak üzere 2 ayrı coğrafyada yaşamış canlılardan örnekler toplanmıştır. Grafikteki her bir nokta, o zaman diliminde bu canlıların popülasyonundaki kabuk konilik miktarının ortalamasını göstermektedir. Örneğin günümüzden 70.7 milyon yıl kadar önce bu değer Güney Afrika popülasyonu için 0.4 civarındayken, günümüzden 65.1 milyon yıl önce aynı değer 0.72 dolaylarına kadar yükselmiştir. Benzer bir durumu, Kuzey Amerika popülasyonunda da görmekteyiz: günümüzden 69.4 milyon yıl kadar önce ortalama kabuk konikliği 0.32 dolaylarındayken, günümüzden 65.3 milyon yıl kadar önce bu değer 0.7 dolaylarındadır! İki durumda da ortalamada 2 katlık bir artışı görmekteyiz. 

Aynı grafikte dikkat çeken durumlardan birisi, evrimsel sürecin her zaman aynı hızda olmadığıdır. Örneğin, grafiği aşağıdan yukarı doğru takip edecek olursanız, 71-68.5 milyon yıl öncesinde pek bir değişimin olmadığı görülmektedir. Ortalamalar, hemen hemen sabittir. Ancak grafikte kesik çizgiyle gösterilen noktadan sonra bir anda bariz bir evrimsel değişim süreci başlamıştır. Bu noktada kabuk konikliğindeki varyasyon içerisinden en konik olanlar seçilmiş, diğerleri elenmiş ve böylece canlıların yapısı gözle görülür bir şekilde değişimiştir. Tabii bu değişim, 3.5 milyon yıl kadar sürdüğü için, o dönemde yaşayan herhangi bir diğer canlı tarafından (zeki olsalardı bile) gözlenemezdi. Ancak uzun vadede baktığımızda, makroevrimsel değişimi görmek kaçınılmazdır. 

Fotoğrafın alt tarafındaki grafikte ise, popülasyon içerisindeki çeşitlilik daha bariz olarak görülmektedir. Tıpkı insanların uzun veya kısa, kaslı veya çelimsiz olması gibi ya da diğer canlıların her bir özelliğinde geniş bir çeşitlilik olması gibi, Contusotruncana cinsi kabukluların da kabuk konilik miktarında çok büyük bir çeşitlilik vardır. Ancak bu çeşitlilik tek başına anlamsızdır. Örneğin insan popülasyonundaki boy ortalaması 1.75 iken, birkaç tane 2.05'lik bireyin olması tek başına anlam ifade etmez. Ancak eğer ki bu uzun boylular avantajlı konuma geçip, daha kolay hayatta kalıp daha çok ürerlerse, işte o zaman popülasyonun boy ortalaması kademe kademe yükselecek ve örneğin 100.000 yıl sonra 1.75'ten 1.77'ye yükselecektir. İşte bu evrimdir! Hele ki buna, diğer özelliklerin de seçilimi eklenecek olursa, atasal canlı (bu durumda "bildiğimiz insan"), giderek farklı bir görünüme bürünecektir. İşte bu da, makroevrimdir. Alttaki grafikte, popülasyon içindeki çeşitliliğin her zaman yüksek olmasına rağmen, bu çeşitliliğin giderek daha yüksek koniliğe sahip olacak şekilde sağa doğru kaydığına dikkat ediniz. İşte bu, evrimin ta kendisidir!

Makroevrimin primatlardaki örneklerini buradan, insanların evrimini buradan okuyabilirsiniz. Makroevrimin videoya kaydedildiği bir örneği buradan görebilirsiniz.