Duyular - 3: Duyma (İşitme) ve Ses Çıkarma (Vokalizasyon)

Bu yazımızda sizlerle en önemli duyularımızdan biri olan işitmenin (duyma) nasıl evrimleştiğini ele alacağız. Bununla da yetinmeyecek, işitebilmemizle birebir ilişkili olarak evrimleşen ses çıkarabilme yeteneğinin nasıl geliştiğine göz atacağız. Mümkün olduğunca kısa ve öz tutmaya çalışacağımız ve herkesin anlayabileceği dilden yazacağımız yazımızda, görsellere de bolca yer vermeye çalışacağız. Öyleyse hemen başlayalım:

Duyma Nedir? Canlılar İçin Önemi Nedir?

Bildiğiniz gibi duyma, hayvanların çok büyük bir kısmı için çok önemli bir duyudur ve onu bilimsel anlamda çekici kılan sadece bu önemi değil, aynı zamanda duyabilmemizi sağlayan organların belki de en karmaşık organ sistemi olmasıdır. Bu ilginç durum, on yıllardır bilim insanlarının her zaman ilgisini çekmeyi başarmıştır ve yoğun çabalar sonucunda duymaya dair evrimsel kökenler oldukça net bir şekilde ortaya konulabilmiştir. 

Duyma, temel olarak kulak benzeri bir organ ya da yapılar bütünü kullanarak, etraflarına titreşim yayan cisimlerin yaydıkları bu titreşimleri beyin tarafından algılama demektir. Yani her duyumuzda olduğu gibi, duymak konusunda da asıl işi yapan beyinken, gerekli bilgileri ileten organ kulak veya benzeri yapıdır. Kısaca kulak (ya da genel olarak duyma organları), etraftaki cisimlerin titreşimlerini, eğer doğal olarak algılanabilecek düzeydeyse, beynin değerlendirebileceği elektrokimyasal sinyallere çeviren bir aracıdır. 

Dediğimiz gibi özellikle günümüz modern memelilerinin karmaşık kulak yapıları, bilim insanlarının oldukça ilgisini çekmektedir: kulakta düzinelerce parça birbiriyle mümkün olduğunca uyumlu bir şekilde çalışmakta ve herhangi bir hasar ya da engel olmadığı müddetçe aralıksız olarak beyne ses bilgisini iletmektedirler.

İşitmenin canlılar için en önemli noktası, uzak mesafeden iletişim kurabilmeyi sağlamasıdır ki tam olarak bu yüzden işitme ile ses çıkarmayı bir arada açıklamayı uygun gördük. Ayrıca, iletişim haricinde işitme duyusu hayvanlarda tehlikenin erken fark edilebilmesini, çiftleşme çağrılarının alınabilmesini ve hatta bazı türlerde etrafın fiziksel özelliklerinin algılanabilmesini sağlamaktadır. Son olarak, kulağık en önemli görevlerinden biri, sesler haricinde vücudun dengesinin sağlanmasıdır. 

Ses Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Ses, fiziksel tanımıyla bir ortam içerisinde sıkıştırılmış ve hareket halindeki dalgalardır. Kara hayvanlarında sesin hareket ettiği bu ortam hava iken, kimi denizel hayvanda bu ortam sudur. Sesin canlılar için bu kadar önemli olabilmesinin sebeplerinden biri, ortamda olabilecek en ufak bir değişimin bile sıkışık bir dalga üretebileceği ve bu sebeple bu sıkıştırılmış dalgalanmanın bir organ ya da yapı tarafından tespit edilebilir olmasıdır. Doğada, etrafta sürekli bir hareketlilik olduğu için, sürekli ses dalgaları etrafa yayılmaktadır ve bu ses dalgalarını yakalamanın önemi, tartışılmaksızın anlaşılabilir.

Ses çıkarabilmeye de, bu noktada çok kısaca değinmemiz gerekirse, yukarıda açıklanan fiziksel özelliği dolayısıyla ses çıkarabilmek için ve bunu sabit tutabilmek, istenildiği zaman üretebilmek için, istenildiği zaman titreşebilecek bir yapı gereklidir. İşte bu yüzden, ses telleri dediğimiz yapılar evrimleşmiştir. Ses telleri, onları tutan kasların beyin tarafından uyarılması sonucunda kasılmasıyla, titreşmeye başlarlar ve bu titreşim, dışarıya sıkıştırılmış dalgalar, yani ses dalgaları olarak yayılır.

Sesin kulak tarafından duyulabilmesi için, iki özellikten bahsederiz: büyüklük (şiddet), adından da anlaşılabileceği gibi bir dalganın ne kadar şiddetli olduğunu göstermektedir. Daha fiziksel bir tanımla, bir dalganın büyüklüğü, sesin yayılacağı ortamın ne kadar şiddetle titreştiği ile ilgilidir. Örneğin bir gitar telini çok fazla çeker ve bırakırsanız çıkacak olan ses, birazcık çekip bıraktığınızda çıkan sesten çok daha şiddetli olacaktır. Bunun sebebi, gitar telinin hava moleküllerini titreşimi sırasında sıkıştırma miktarının farklılığıdır. Daha fazla çekilen bir tel, daha şiddetli hava moleküllerini titreştirecek ve dolayısıyla daha şiddetli bir ses çıkaracaktır. İşitme organının sesi algılayabilmesi için, sesin bir özelliği olan büyüklüğünün (şiddetinin), kulağın özelleşmiş olduğu şiddet aralığında olması gerekir. Yoksa işitme organı uyarılmayacak ve herhangi bir sinyal algı organı olan beyne ya da sinir sistemine iletilmeyecektir. Bu yüzden, çok kısık sesleri duymakta zorlanırız. Bu arada not etmek gerekirse, sesin şiddeti desibel (dB) ile ölçülmektedir.

Büyüklükten bahsetmişken, herhangi bir sesi duyabilmemizin, uzaklıkla ters orantılı olduğuna değinmekte fayda var. Günlük yaşantınızdan da bileceğiniz gibi, bir ses ne kadar uzaktan geliyorsa, o kadar kısık sesle duyulacaktır (aslında sesi, duyabileceğiniz kadar şiddetli olsa bile). Çünkü havada dağılan ses dalgaları, mesafe aldıkça şiddetlerini yitirirler ve çok uzaktan gelen bir ses, sizin kulağınıza ulaşana kadar şiddetini yitirebilecektir. İşte bu durumda, sesi duymanız mümkün olmaz.

Sesin bir diğer önemli özelliği frekans dediğimiz ve basitçe titreşimin sıklığını belirten özelliktir. Ses kaynağının ne titrreşme hızı, frekans ile orantılıdır. Yine gitar telinden örnek verecek olursak, bir gitarın en üstteki kalın telinin titreşim frekansı 82.4 Hz (Hertz:frekans birimi) iken, en alttaki ince telin frekansı 329.6 Hz'tir. Hertz, ses dalgası gibi periyodik bir olayın 1 saniye içerisindeki tekrar sayısıdır. Yani en alttaki tel, en üsttekine oranla 4 kat daha fazla titreşmektedir. Bu yüzden sesi daha tiz çıkmaktadır. Bir ses dalgasını işitebilmemiz için şiddetinin yüksek olması yeterli değildir; aynı zamanda titreşim frekansının, işitme organındaki ilgili yapıların titreşebilmesini sağlayacak miktarda olması gerekir. Bir cismin, bir diğer cismin titreşimindend olayı titreşmesine rezonans diyoruz. Yani bir gitar teli titreştiğinde, bu ses dalgaları hava yoluyla kulağınıza iletilir ve kulak zarınız da, moleküllerin bu zara aynı frekansta çarpmasıyla, rezone olarak titreşir. İşte bu titreşimlerin beyne iletimiyle siz o gitarın sesini duyabilirsiniz. Eğer titreşim frekansı, rezonansa sebep olabilecek miktarda değilse, o zaman sesi duyamayız. Bu, farklı aralıklarda olmakla birlikte, tüm işitebilen canlılar için geçerlidir ve aslında bir fizik yasasıdır.

Bu noktayı kısaca bağlamak gerekirse işitmek tam olarak şudur: belli bir frekans ve şiddete sahip ses dalgalarının işitme organında rezonansa sebep olarak, titreşmesini sağlaması sonucu, bu aracı işitme organının bu titreşimleri elektrokimyasal sinyallere dönüştürmesiyle, beynin bu titreşimleri algılaması sonucunda verilen biyokimyasal tepkiye işitme (duyma) algısı diyoruz.

Oldukça karmaşık gibi görünen bu tanımı basite indirgersek: etrafımızdaki cisimlerin yaydıkları titreşimlerin kulak tarafından beyne iletilmesi sonrasında, beynin bu titreşimleri algılamasına "işitme (duyma)" denir.

Günümüz Modern Kulak Yapısı

Ülkemizdeki eğitim içerisinde duyu organlarının nasıl çalıştığı oldukça doğru bir şekilde öğretilmektedir, bu yüzden hepinizin bu yapının nasıl çalıştığı hakkında oldukça bilgisi olduğunu sanıyoruz. Yine de biz çok kısa olarak kulağın nasıl çalıştığına değineceğiz.

Bildiğimiz anlamıyla kulak yapısına Memeliler Sınıfı'nda rastlamaktayız ve hemen hepsinin kulak yapısı, anatomik bazı farklılıklar haricinde birbirleriyle büyük ölçüde benzerdir. Dolayısıyla bu sınıfa ait tek bir hayvan türünü incelersek, bütüm sınıfı az çok incelemiş olacağız. Bu hayvan olarak da, oldukça iyi tanıdığımız bir türü seçeceğiz: insan.

İnsan kulağının şekli, kabaca aşağıdakine benzer:

Bu kısımların çoğunun ne işe yaradığını az çok bildiğinizi sanıyoruz, kısaca üzerlerinden geçecek olursak:

Kulak kepçesi (pinna), etrafta, hava ortamında sürekli olarak yayılmakta olan ses dalgalarını yakalayıp toplamak ve kulak kanalına yönlendirmek için özelleşmiş bir "çanak anten" gibidir. Gerçekten de, kulak kepçesine çarpan ses dalgaları fizik kuralları dahilinde kırılarak kulak kanalına yönlendirilirler. Üstelik kulak kepçesinin, kulağa ulaşan sesin 10-15 dB kadar şiddetlenmesini, 1.5-7 kHz kadar ise frekansının artmasını sağladığı tespit edilmiştir. Dolayısıyla kulak kepçesi kopan kişilerde duyma çok daha zayıf olmakla birlikte, kepçe kulaklılık durumunda seslerin kulak kanalına iletilmesi çok daha başarılı olabilmektedir. Zaten kepçe kulaklılığın varlığı da, atalarımızdan bir miras olarak popülasyonumuz içerisinde halen bulunmaktadır. 

Kulak kepçesinden sonra sesin geçtiği yer, kulak (işitme) kanalı (meatus) ismi verilen kanaldır. İnsanlarda 35 milimetre kadar uzunluğunda ve 5-10 milimetre çapındadır. Genel olarak bu kanal iki kısımdan oluşur. Dışarıdan içeriye doğru girildiğinde, ilk üçte birlik kısım fibrokıkırdaklı bir yapıdadır; yani duvarlarının bir kısmı ipliksi bir yapıdayken, geri kalan kısmı kıkırdaklıdır. Zaten bu kısmın dışarıya doğru devamında, yukarıda açıkladığımız ve büyük oranda kıkırdaktan oluşan kulak kepçesi bulunur. Kulak kanalının geriye kalan üçte ikilik kısmı ise kemiktir. Çocuklarda bu kısım bir halka olacak kadar kısadır; büyüdükçe bu kısım da uzar. Bu kısımda "kulak kiri" olarak anılan, aslında kir olmanın tam tersine, bakteriyel enfeksiyonlara, virüslere ve mantarlara karşı kulağı koruyup, aynı zamanda kayganlaştıran ve temizleyen yapı olan, sarı renkteki serumen (cerumen) bulunur. Eğer herhangi bir hastalıktan dolayı bunun salgısı artarsa, o zaman sorun teşkil eder ve kulak zarına baskı yaparak delebilir. Bu kanalın varlığının temel sebebi ise, dış ortam ile vücudun içine gömülü işitme organları arasındaki iletişimi sağlayabilmektir.

Kulak kanalından geçen ses, nihai olarak kulak zarı (timpanik zar; tympanic membrane) denen ve işitme için en fazla önem arz eden parçalardan biri olan yapıya ulaşır. Bu yapı da, bütün tetrapodlarda bulunan bir yapıdır. İnsanlarda embriyonik dönemin 30. gününde oluşur. Temel olarak 3 ardışık zar yapısından oluşur ve iç kulağa dönük bir koni şeklindedir. Bu zarın, dışarıya bakan yüzeyinden başlayaran, kulak kepçesine kadar olan kısma dış kulak adı verilir. Yani kulak zarı, dış kulak ile orta kulak arasındaki bir geçittir. Kulak zarı, İngilizcesinde (İng: ear drum, Tür: kulak davulu) daha net olarak anlaşılabilir şekliyle, gerçekten de bir davul gibi çalışır. Dışarıdan gelen ses dalgaları, bu zara çarparak yukarıda açıkladığımız sebeple titreşmesine neden olurlar (rezonans) ve bu titreşimler, sistematik olarak orta kulağa iletilir. Kulak zarı esasında, karmaşık olarak gelen seslerin, beynin anlayabileceği elektrokimyasal sinyallere çevrildiği ilk noktadır. Ancak burada sinyaller üretilmez; sadece sinyallere sebep olacak, düzenli titreşimler elde edilir.

Kulak zarının diğer tarafı, orta kulak kısmına açılır ve kulak zarı burada orta kulağın meşhur üç kemiğinden ilkine bağlıdır: sırasıyla çekiç (malleus), örs (anvil) ve üzengi (stirrup). Bu üç kemik, bizlere Evrimsel açıdan çok önemli bilgiler vermektedir; ancak bunlara az sonra değineceğiz. Kulak zarının her bir titreşimi, çekiç kemiğinin titremesine sebep olur, bu titreşimler, sistematik olarak örse, oradan da üzengiye iletilir. Üzenginin bir tarafı örse bağlıyken, diğer tarafı oval pencere (vestibular window) ve yuvarlak pencere (round window) isimli çok önemli yapılara bağlıdır. Ayrıca oval pencere de, dış kulak ile iç kulak arasındaki sınırdır.

Oval pencere ve yuvarlak pencere, üzengiden aldıkları titreşimleri, mekanik olarak güçlendirilmiş (kulak zarına gelen titreşimlere göre yaklaşık 20 kat güçlendirir) bir şekilde ve titreşimlerin fazlarını düzenleyerek (zıt olarak) iç kulakta bulunan giriş/açıklık (İng: vestibule, Türkçede vestibül olarak da anılır) kısmına iletirler. Vestibülde bulunan kanallardaki sıvılar, oval pencere ile yuvarlak pencerenin birbirlerine zıt olan hareketi sayesinde hareket ederler. Bu hareket, doğrudan iç kulakta bulunan salyangoz (cochlea) kısmına iletilir. Salyangoz, sesin mekanik olarak ulaşabildiği son noktadır. Burada, Korti Organı (Organ of Corti) adında bir yapı bulunur ve bu yapı içerisinde bulunan kılsı hücreler, sıvının hareketiyle titreşirler ve bu titreşimler, bu hücrelerin hemen arkasında bulunan işitme siniri (auditory nerve) üzerinde elektrokimyasal atımlar oluşmasını sağlar. Böylece dışarıdan gelen ses, beyne elektrokimyasal sinyallere dönüştürülmüş olarak iletilebilir. 

Görüldüğü gibi işitmenin sağlanabilmesi oldukça karmaşık bir sistem aracılığıyla sağlanabilmektedir, üstelik biz sadece genel hatlarından bahsettik, arka planda daha pek çok yapı bulunuyor. Örneğin vestibüller, içerlerindeki taşçıklar sayesinde dengemizi kurabilmemizi sağlıyorlar. Ancak biz işitmeden bahsedeceğimiz için, bu konuya pek fazla girmeyeceğiz. 

Açıkçası, kulağın bu karmaşık yapısının özüne bakıldığında, o kadar da karmaşık olmadığı görülmektedir. Sesin kulak kanalıkdanki gidişatını, bir suyun akışına benzetebiliriz. Kimi noktalarda, suyun hızlandırılması, kimi noktalarda yavaşlatılması, kimi noktalarda basıncının arttırılması, kimi noktalarda basıncın azaltılması gerekmektedir. İşte işitme yolu boyunca ses dalgalarının karşılaştığı pek çok durak, bu suyun akışını ayarlayan bariyerler ve rampalar gibidir. Ses, farklı noktalarda şiddetlendirilir, farklı noktalarda şiddeti azaltılır, yeri geldiğinde frekansı arttırılır ve sonunda mekanik olan ses, elektrokimyasal bir iletiye dönüştürülebilir. Elbette bir mühendis, bundan çok daha iyi bir tasarım yapabilecektir; ancak doğa bir tasarımcı olmadığı için ve eldeki malzeme, ortama en uygun olacak şekilde kullananların seçimi sonucu değiştirilebildiği için, Evrimsel süreçte "mükemmeliyet" değil, kötü tasarımların en iyi şekilde kullanılması rol oynamaktadır. Yoksa bir insan, tek bir organ ile ses dalgalarının elektrokimyasal iletime dönüştürülebilmesini sağlayabilir ve mantıklı bir tasarımcıdan da böylesine bir dizayn beklenir.

İşitmenin Evrimi

Bildiğimiz modern anlamıyla işitmenin evrimi çok eskilere, ilk kara omurgalılarına kadar dayanmaktadır. Bilindiği gibi amniyotik kara omurgalıları (kuşlar, memeliler ve sürüngenler), daha ilkin amfibilerden (çiftyaşamlılar) evrimleşmiştir ve amfibiler de onlardan da önce gelen balıklardan evrimleşmişlerdir. 

Canlılarda, kulak yapılarının içten dışarıya doğru evrimleştiği bilinmektedir. Günümüzdeki iç kulak yapısına evrimleşecek olan ilkin yapıların ilk defa Devonyen Dönem'de, en erken amfibilerde evrimleşmeye başladığı düşünülmektedir. İç kulağın evrimsel kökenine ait iki ayrı teori bulunmaktadır:

İlki, balıklarda ve amfibilerin bir kısmında bulunan ve yanal çizgi sistemi (lateral line system) adı verilen ve basınç değişimlerine duyarlı bir duyu organı olan yapının iç kulağa doğru evrimleştiği üzerine kurulu bir kuramdır. İkinci kuram ise iç kulağın bu yapıdan bağımsız olarak evrimleştiğini ileri sürmektedir ve 1974 yılında Wever, 1980 yılında Northcutt ve 2001 yılında Streit tarafından desteklenmiştir. İki durumda da ilkin amfibiler ile balıkların kulakları benzer şekillerde çalışmaktadır.

Yukarıdaki şekilden de basitçe görülebileceği gibi, sağ yüzeydeki kemik (dense bone) yapısı sayesinde, yerden ve havadan alınan titreşimler doğrudan elektriksel sinyale dönüştürülmektedir. Günümüzde, bazı semenderlerin halen buna benzer bir kulak yapısı bulunmaktadır. İlginç bir şekilde, titreşimler bu hayvanda sadece kulak bölgesine ait kemiklerle değil, vücudun her yanındaki kemiklerle alınıp, birbirleri üzerinden bu yapıya iletilmektedir. Vücudun her bir yanından alınan titreşimler, sıvı dolu boşluk (fluid-filled cavity) içerisinde bulunan ilkin kılsı hücreler (primitive hair cells) tarafından, elektrokimyasal sinyallere dönüştürülmektedir. Bu da aslında bir yerde günümüz modern kulağında hala neden pek çok kemik yapısının bir arada çalıştığını açıklamaktadır. 

Bu modelin bir diğer açıklayıcı gücü, yukarıdaki sistemin su içerisinde oldukça iyi şekilde çalışabilmesidir. Dolayısıyla balıklar ve genellikle su civarında yaşayan amfibiler için bu kulak yapısı yeterince iyidir. Ancak tamamen kara yaşamına geçildiğinde, kulak yapısının da evrimleşmesi şarttır. İlkin semenderlerin, karada yaşamalarına rağmen topraktan titreşimleri alarak, yine vücutlarındaki kemikler üzerinden bu titreşimin kulağa iletildiği bilinmektedir. 1998 yılında Manley'nin de belirttiği gibi, bu ilkin kulak yapısı kara hayvanlarının iç kulaklarının ilk adımlarını atmıştır.

Sürüngenler, dolayısıyla ilk zarsı yapılara sahip (amniyotik) canlılar Orta Karbonifer Dönemi'nde, amfibilerden evrimleşmiştir. Bu kara hayvanlarındaki işitme organı olan basilar papilla, yukarıda gösterilen ilkin amfibi kulak yapısından evrimleşmiştir. Kara hayvanlarının çeşitlenmesiyle birlikte, kulak yapısı da gittikçe karmaşıklaşmıştır. Yine de, hala ilkin bu kulaklar karada duyabilmek için yeterince iyi değildir. 

Aşağıda, sürüngenlerin kulak yapısını görmekteyiz.

Görüldüğü gibi, sürüngenlerde kulak zarından, kohlear kanala iletim tek bir kemikle (stapes = üzengi) ile sağlanmaktadır. Evrimsel süreçte, ilkin sürüngenlerin kulak yapısı, yukarıda görünenden de basittir; ancak gittikçe karmaşıklaşmıştır: öncelikle, yukarıda belirtilen basilar papilla yapısı farklılaşmış ve hatta kimi billim insanına göre gelecekte salyangoz yapısını oluşturmuştur. Kimine göre ise bu yapı sonradan, bağımsız olarak evrimleşmiştir. Bu konulardaki araştırmalar halen sürmektedir. Zaman içerisinde, bu bölgede bulunan hücrelerin seçilim sonucu özelleşmesiyle daha fazla kılsı yapı işitmeye katılmış ve sesler daha net olarak algılanabilmeye başlanmıştır. Sonunda, Triyasik Dönem'de ise ilk defa kulak zarı yapısı evrimleşmeye başlamıştır ve bu, kara ortamında seslerin iletilebilmesinde çok ciddi bir adım olmuştur. Ayrıca böylece ilk defa orta kulak yapısı evrimleşmeye başlamıştır. Bu sayede kulağın içi ile dış dünya birbirinden ayrılabilmiştir ki bu da canlının hem sağlığı bakımından, hem de seslerin algılanabilmesindeki netlik bakımından çok önemli bir avantaj sağlamıştır.

Karbonifer Dönem'de ilk defa memeli benzeri sürüngenler görülmeye ve evrimleşmeye başlamıştır. Ancak bu "ilkin-memeliler", memelilerden çok sürüngenlerin özelliklerini taşımaktadırlar. Gerçek anlamda memelilerin evrimleşebilmesi için, birkaç on yıl daha beklenmesi gerekmektedir. Gerçek memlileri, ilkin memelilerden ayıran en temel özellik, üç kemikli orta kulak yapısının evrimleşmesidir. Bu yeni adaptasyon sayesinde memeliler çok geniş bir frekans aralığını duyabilmeye başlamışlardır. Ayrıca kohlear kanalın kendi üzerine sarılıp salyangoz yapısına ulaşması, bu sayede daha fazla sıvı barındırabilmeye başlaması da bu döneme denk gelmektedir. Bundan bir süre sonra ise, ilk defa dış kulak yapısı evrimleşmiştir ve kulak kepçeleri özelleşmeye başlamıştır. Bu da, yukarıda açıklandığı gibi dış seslerin toparlanmasında çok büyük önem arz etmiştir.

Kolayca anlaşılabileceği gibi, kulağın evrimi içten dışa doğru, kademeli ve on milyonlarca yıl süren bir zaman dilimin evrimleşebilmiştir. Her şey adım adım ilerlemiş ve her bir adaptasyon, duyma konusunda, özellikle de kara ortamında duyma konusunda bir önceki basamağa göre canlıya daha fazla avantaj sağlamıştır. 

Orta Kulak'ın Üç Kemiği: Çekiç, Örs, Üzengi

Her ne kadar adlarının şiirselliği ve öğrenim hayatımızda sınavların yapısından ötürü bu kemikler oldukça ünlü olsalar da, aslında Evrimsel Biyoloji'nin en ilgi çekici, net bir şekilde tespit edilmiş ve Evrim'in gerçekliğini tartışılmaz bir şekilde ortaya koyan örneklerinden birini de teşkil etmeleri açısından önemlidirler. 

Daha önce de açıkladığımız gibi sürüngenlerde kulak zarı iç kulağa sadece üzengi kemiği ile bağlıdır ve memelilerden farklı olarak sürüngenlerde alt ve üst çenelerde birden fazla kemik bulunur. Memelilerde ise hem alt hem de üst çenede sadece bir tane, kalıp halinde çene kemiği bulunmaktadır. Evrimsel süreçte, sürüngenlerde bulunan bu fazladan çene kemikleri, küçülüp özelleşerek memelilerin evriminde kulak yapısına dahil olmuşlardır. Farklılaşan bu kemiklere günümüzde çekiç ve örs kemikleri diyoruz. İşte Evrimsel süreçte, bir organın bu şekilde görevinin değişmesine ekzaptasyon (exaltation) denir. 

Sürüngenlerin çene kemiklerinin, günümüz memelilerinin kulak yapısında bulunması hem embriyonik olarak, hem de fosillerle net bir şekilde ortaya konmuştur. Aşağıdaki fotoğraflarda, kemiklerin renklendirilmesiyle bu Evrimsel süreç oldukça anlaşılır bir şekilde gösterilmiştir:

Alt tarafta, memeli olmayan bir amniyot olarak sürüngenlerin çene yapısı gösterilmiştir. Üst tarafta ise, günümüz modern memelilerine ait bir kafatası görmekteyiz. Kemik yapıları ve dağılımları incelenir ve anatomik bir gözle araştırılırsa, bu kemikler arasındaki homoloji (benzerlik) net bir şekilde görülecektir. 

Sürüngenlerdeki bu çene kemiklerininin küçülmesini ve evrimleşmeye başlamasını, en ilkin memelilerden biri olan Morganucodon türünde görmekteyiz. Bu türde çift çene eklemi olarak anılan bir yapı bulunmaktadır ve sürüngenlerdeki çoğul çene kemiklerinden iki tanesi küçülmeye başlar ve birbirlerine doğru yaklaşırlar. Bu sırada sürüngenlerde daha küçük olan ancak memelilerde bütün alt çeneyi oluşturan "dentary" kemiği gittikçe büyümektedir. 

Triyasik Dönem devam ettikçe, Multitüberküller ailesi evrimleşmeye başlamıştır ve bu türlerde çift çene eklemi işlevini yitirmeye başlamış, küçülen "sürüngen çene kemikleri" (daha bilimsel adlarıyla quadrate ve angular kemikleri) boşluk içerisinde süzülen kemiklere evrimleşmiştir. Ancak kısa bir süre sonra, seçilim baskısı altında bu kemikler, halihazırda var olan üzengi ile birlikte çalışmaya başlamışlardır. Bu, üç kemikli orta kulak yapısının ilk defa evrimleştiği noktadır.

Günümüz memelilerindekine benzeyen orta kulak yapısı ilk defa günümüzden 195 milyon yıl önce yaşamış Hadrocodium türünde görülmektedir. Artık bu türde kulak, kafatasının bir parçasıdır ve üç kemikli ortakulak yapısı tamamlanmaya başlamıştır. Ancak alt çene kemiği hala tam olarak memelileri temsil etmemektedir ve evrimi sürmektedir. 

Son olarak, günümüzden 125 milyon yıl önce yaşamış olan Yanoconodon türünde artık üç kemikli ortakulak tamamen evrimleşmiştir, alt çene günümüzdeki memelilerinkine benzer şekilde uzamış ve yayvanlaşmıştır ve orta kulağın işleyişi günümüzdekine oldukça benzer bir hal almıştır. Ancak tabii ki hala evrimi tamamlanmamıştır (ve Evrim zaten asla tamamlanmaz); günümüzde halen evrimi sürmektedir ve son 125 milyon yıldır da evrimleşmektedir. Örneğin, yukarıda kulak yapısını anlatırken değinmediğimiz bir yapı olarak çözünmüş Meckel'in kıkırdağı yapısı bu türde görülmez; halbuki günümüz memelilerinin ayırt edici özelliklerinden biridir.

Görüldüğü gibi, fosil kayıtları da kademeli bir evrimi net bir şekilde ortaya koyabilmektedir. Bu, Evrimsel Biyoloji'nin en güzel örneklerinden biri olduğu gibi, oldukça öğreticidir de.

Vokalizasyonun Evrimi

Yukarıda ayrıntısıyla anlatıldığı gibi, etrafta her an titreşen, hareket eden, yer değiştiren cisimlerin yaydığı titreşimleri duymak, bir canlı için hayati olabilmektedir. Ancak etraftaki cisimleri duymak haricinde, kontrollü bir şekilde titreşimler yayarak hemcinsler ile iletişim kurabilmek, avcıları korkutabilmek veya karşı cinsiyeti cezbetmek gibi işleri başarabilmek de, bir canlı için çok büyük önem arz etmektedir. Çünkü görsel bilgi iletiminden sonra en hızlı iletişim biçimi sese dayalı iletişimdir. Üstelik görsel iletişimin aksine işitsel iletişimde, görüş alanında olmak gerekmez; görüş alanının olabileceğinden çok uzaklardan iletişim kurulabilir. Bunun en güzel örneği binlerce kilometre uzaktan birbiriyle iletişim kurabilen balinalardır.

İşte bu sebeplerden ötürü canlılar kontrollü bir şekilde sesler çıkarabilecek şekilde özelleşmişlerdir. Bu özelleşme sadece ses kutusu gibi sesin kaynağı olan bölgelerin evrimiyle değil, hemen her olayda olduğu gibi beynin evrimiyle de gerçekleşebilmiştir.

Vokalizasyonun evrimi üzerine çalışan ünlü Evrimsel Psikologlardan biri olan Bart de Boer'in aktardığına göre, kontrollü bir şekilde sesler çıkarabilmek için gereken birkaç adaptasyon mevcuttur:

• Nefes alıp vermeyi bilinçli olarak kontrol edebilme
• Ses tellerinin anatomisi
• Sesleri taklit edebilecek düzeyde zeka
• Çıkan sesleri bilinçli şekilde kontrol edebilecek düzeyde zeka
• Yuvarlak bir dil
• Ses kutusu ve ağız arasında belirli bir açının bulunması

Tüm bunlar, oldukça teknik ayrıntıları olan, Fizik'in de işin içerisine katılması gereken adaptasyonlardır. Üstelik yukarıdaki liste, insan gibi karmaşık ses dizilimlerini çıkarabilmek için gereken adaptasyonlardır. Genel manada, herhangi bir ses çıkarabilmek için ilk dört adaptasyonun bulunması yeterli olacaktır.

2008'de Nature dergisinde yayınlanan bir makalede, balıkların beyinlerindeki vokalizasyon bölgesinin, diğer tüm omurgalılarla aynı yerde bulunduğu ve benzer şekilde özelleştiği ortaya konulmuştur. Bu da, vokalizasyonun ilk olarak diğer tüm omurgalıların evriminden önce, balıklarda evrimleştiğini göstermektedir. Zaten bilgilerimiz dahilinde balıkların, amfibilerin, sürüngenlerin, memelilerin ve kuşların ses çıkarabildikleri kesindir; bu da hemen hemen tüm omurgalıların ses çıkarabilmesi demektir. Omurgasızların da büyük bir kısmında (böcekler gibi) vokalizasyon mevcuttur. Bu durum, vokalizasyonun evrimsel kökenlerinin çok eskilere gittiğini göstermektedir. Belki de, henüz bir araştırmayla doğrulanmamış olsa da, balıklardan bile eskilere dayanıyor olabilir vokalizasyonun kökenleri.

Zaten Evrimsel Süreç incelendiğinde, duyu organlarının parçalarının ya da en azından temelleri sayılabilecek yapıların çok eski zamanlarda bulunduğunu görmekteyiz. Bir göz bulunmasa bile, en ilkin hücrelerde bile ışığa duyarlı yapılar bulunmaktadır. Bir ses kutusu bulunmasa bile, günümüzdeki hücrelerin yaptıkları titreşimlerle birbirleriyle fiziksel iletişim kurabildikleri bilinmektedir. Dolayısıyla vokalizasyon için bazı hücrelerin kaslarla karşılıklı evrimi sonucunda ses tellerine evrimleşmiş olmaları, oldukça anlaşılır bir durumdur.

İnsan'da Vokalizasyon ve Konuşma

Duyma konusunda yaptığımız gibi, bir hayvan türü olarak insanda vokalizasyon, daha doğrusu konuşma üzerinden gidilerek vokalizasyona sahip canlıların geneliyle ilgili sonuçlara varılacaktır. Unutmamak gerekir ki, insan türünün karmaşıklaşan sosyal ilişkileri ve zekasının buna paralel olarak evrimleşmesi, ses çıkarabilme konusunda da becerisinin artmasına sebep olmuştur. Dolayısıyla insanda vokalizasyon, pek çok diğer hayvan türünden daha ileri düzeyde ve karmaşıktır; ancak fiziksel mekanizma üç aşağı beş yukarı aynı olarak görülebilir; zira insan da kendisinden önceki hayvan türlerinden evrimleşmiştir ve Darwin'in deyimiyle "daha ilkin atalarının izlerini bir damga gibi üzerinde taşımaktadır".

Öncelikle ses oluşumuna katılan yapı ve organları görelim:

Bir canlıda vokalizasyon üç ana aşamadan oluşmaktadır.

1) Algı ve Karar: Sıklıkla hatırlattığımız gibi bir beyni ve sinir sistemi olan her hayvan türünde zeka ve algı bulunmaktadır. Çevresini analiz eder, değerlendirir ve kararlar alır. Çoğu zaman vokalizasyonda da bu geçerlidir. Canlı, içerisinde bulunduğu duruma göre çıkarması gereken sese karar verir. Kimi refleksif durumlarda ise bu karar beyin tarafından, bilince yer verilmeksizin, otonom olarak alınır ve uygulanır (şiddetli acı duyduğumuzda istemsiz olarak bağırmamız gibi). Bu kararın alınması, beynin ilgili bölgelerinde bazı biyokimyasal tepkimelerin meydana gelmesini tetikler ve bunun sonucunda, farklı elektrokimyasal sinyaller üretilir ve ses kutusuna ya da ses tellerine iletilir.

2) Sesi Şekillendirme (Linguistik): Bu durum, temelde vokalizasyona sahip bir çok canlıda görülür; ancak insanda en ileri boyutlardadır. Örneğin bir goril sinirlendiğinde öfkesini giderek şiddetlenen bir şekilde ifade edebilir ve bu, vokalizasyonun linguistik kısmıdır. İnsanda ise ses telleri o kadar incelikli kullanılabilir ki, ses tonunun oldukça ince ayrıntılarına kadar ses şekillendirilebilir, şiddeti ayarlanabilir ve "sintaktik çerçeve", "fonolojik kodlama", "fonetik formasyon" gibi bazı özel işlemler uygulanabilir.

3) Dile Getirme (Artikülasyon): Bu kısımda ciğerlerin, ses kutusunun, gırtlağın, küçük dilin, dilin, dudakların, çenenin ve kimi zaman vücudun diğer bölgelerinin ses oluşumuna dahil olmasıyla sese son hali verilir. Artık ses, alıcıya iletilecek son şeklini alır ve ağızdan sıkıştırılmış hava molekülleri olarak çıkar. 

Bu şekilde üretilen sesler, havada saniyede yaklaşık 340 metre hızla alıcısına iletilir ve yukarıda izah ettiğimiz şekillerde algılanır. Kolaylıkla görülebileceği gibi, duyma ile vokalizasyon karşılıklı olarak evrimleşmiştir. Bu Evrim'e, beynin aktif olarak dahil olması, canlıların zekasını anlayabilmemize ışık tutmaktadır. Bu konuyu biraz daha derinlemesine incelemekte fayda görüyoruz.

Vokalizasyon ve Zeka

Canlıların duyma duyularının evrimine paralel olarak ses çıkarmaya başladıklarını, bunun onlara sağladığı avantajları ve Evrimsel süreçte geçirmeleri gereken adaptasyonları yukarıda izah ettik. Şimdi, bunlardan belki de en önemlisi olan, beynin konuşma veya en azından vokalizasyon üzerindeki etkisini ele almalıyız. Bundan önce, bir ayrımın altını çizmekte fayda var:

Konuşma, bilim dilinde insanın yaptığı gibi nesneleri sese dayalı olarak oluşturulan sözcüklerle isimlendirme ve buna bağlı sesler çıkararak iletişim kurmak demektir. Vokalizasyon ise, herhangi bir nesneye anlam yüklemeden, içerisinde bulunulan duruma göre özel, konuşmaya göre çok daha basit ve yüzeysel sesler çıkarabilmek demektir. Yani konuşma, vokalizasyonun bir sonraki adımı olarak görülebilir.

Evrimsel süreçte de konuşabilmenin ancak ileri düzeyde vokalizasyon becerisine sahip türlerde görmekteyiz. Papağanlar gibi kuşlar ve bir diğer hayvan türü olarak insan, bunun güzel örnekleridir. Bu tip konuşabilen hayvan türlerine baktığımızda, beynin bu işte çok büyük rol oynadığını görmekteyiz. Beynin, belirli bölgeleri (insanda Broca Bölgesi, Wernicke Bölgesi, Arcuate fascilicus bölgeleri), ses tellerinin ya da genel olarak ses kutusunun kontrolünde özelleşmiştir. Bu bölgeler, sürekli olarak nörofizyolojik olarak ses kutusunu ve ses tellerini kontrol ederek, gerektiği zamanlarda, gereken titreşimleri sağlar ve istenilen seslerin çıkarılmasına sebep olur.

Yukarıda da belirttiğimiz gibi, ses çıkarabilmek yeterli değildir; anlamlı ve işe yarar sesler çıkarmak şarttır. Bu da salt olarak doğuştan gelen becerilerle değil, öğrenilmiş ve gelişen becerilerle başarılabilmektedir. Yani pek çok canlı, hangi sesleri hangi durumlarda çıkarması gerektiğini doğumdan sonra, deneyimleyerek öğrenir. Bir kısım vokalizasyon ise genetik kökenlere dayanır ve doğuştan canlılarda bulunmaktadır (insanlarda doğuşta "zırlamak", kuşlarda "cikciklemek" gibi). 

İşte bu öğrenme becerisi, zekanın birebir ölçütlerinden biridir. Sıklıkla belirttiğimiz gibi, bir beyni olan her canlının, belirli ve kendi işini görecek kadar zekası bulunmaktadır. Dolayısıyla vokalizasyonu öğrenme becerisi de, zekanın bir parçası olarak görülmelidir.

 Canlılar, evrimsel süreçlerinde sürekli olarak ortamlarına adapte olma ve karşıt cinsiyeti üremeye ikna edebilme yarışı içerisindedirler. Bu yarışta kimi başarılı olurken, kimi elenmektedir. Bu süreçte, iletişim çok önemli bir rol oynamaktadır ve bu yazımızda duyma ile vokalizasyonun bu yarışta canlılara nasıl bir avantaj sağladığını ve nasıl evrimleştiğini açıklamaya çalıştık.

Ana Görsel: Pixabay