Evrim Mekanizmaları - 3: Yapay Seçilim

Geçtiğimiz yazımızda sizlere doğanın en güçlü yasalarından biri olan Doğal Seçilim'i mümkün olduğunca ayrıntısıyla anlatmaya çalıştık. Bunu, Yapay Seçilim'in önüne alma sebebimiz, öncelikle bir doğa yasasını sizlere tanıtıp daha sonrasında onun pratik bir uygulaması olan Yapay Seçilim'i tanıtmak istememizdir. Ancak şu bir gerçektir ki, yüzyıllardır insanların farkında olmadan ya da tam olarak anlamadan kullandıkları Yapay Seçilim'i anlatarak evrimi izah etmeye çalışmak, insanların gözünde bir imge yaratmak amacıyla daha kolay olabilmektedir. Bunu bilen Darwin de, Doğal Seçilim Kuramı'nı ileri sürmeden önce, bütün ayrıntılarıyla Yapay Seçilim'i okurlarına ayrıntısıyla anlatmaktadır. Zaten Darwin'in de doğadaki seçilimi fark edebilmesinin ana sebebi, Yapay Seçilim'i çok iyi bir şekilde biliyor ve uyguluyor olmasıdır. Biz yine de, öncelikle Doğal Seçilim'i sizlere sunmak istedik, şimdi bu gerçeğin keşfine ön ayak olan diğer bir yasa, Yapay Seçilim'e bir göz atalım.

Yapay Seçilim Nasıl Uygulanır?

Bu uzun girişten de anlayabileceğiniz gibi Yapay Seçilim, özellikle bazı hayvanlar tarafından diğer canlılar üzerinde bilinçli olarak uygulanan seçilme denmektedir. Doğal Seçilim'i anlayan birinin, Yapay Seçilimi anlaması oldukça kolay olacaktır. Çünkü Yapay Seçilim bir canlının, bir diğer canlının üremesini ve hayatta kalmasını (canlılığın iki temel zorunluluğunu hatırlayınız) kendi istekleri doğrultusunda sınırlandırarak ve/veya yönlendirerek belirli özelliklerin nesiller boyunca seçilimi sonucunda, seçen tür tarafından en "arzulanır" bireylerin elde edilmesini hedefler. Bunun en basit ve en temel örneği, insanın kendi amaçları doğrultusunda diğer türleri evcilleştirip, değiştirerek yeni türler elde etmesidir. Ancak örneklere sonra geleceğiz. Yapay Seçilim'i biraz daha açıklayacak olursak:

Dediğimiz gibi, Doğal Seçilim, doğadaki çeşitlilik dahilinde ortama adapte olmak açısından en avantajlı bireylerin seçilip üreyerek kendilerindeki bu avantajlı genleri yavrularına aktarması demektir. Bu, yapay yollarla, seçici etmen doğa koşulları olmadan, bir türün salt istekleri veya amaçlarına yönelik olarak da yapılabilir. İşte bu şekilde türlerin değişimine sebep olan doğa yasasına Yapay Seçilim denir.

Yapay Seçilim, temel olarak öncelikle belirli bir özelliğin bir canlı grubunda istenmesiyle başlar. Tabii ki, arzulanan bu özelliğin en azından öncül bazı niteliklerinin popülasyonun genetik havuzu içerisinde var olması beklenir. Bir ineği, uçacak şekilde seçmeyi hedeflerseniz, uçuk bir Yapay Seçilim hedefliyorsunuz demektir. Bu, milyonlarca yıllık Yapay (veya Doğal) Seçilim sonucunda elde edilemez demek değildir. Evet, eğer gerekli seçilim yapılırsa bu elde edilebilir. Ancak bu o kadar uzun sürer ki, muhtemelen insanlığın artık var olmadığı bir zamana kadar uğraşmak gerekir. Çünkü inekler uçabilecek özellikte olmadıkları gibi, uçmaları için gerekli olan ön koşulların da hiçbirine sahip değildirler (ön uzuvların boşta olması, arka uzuvlar üzerinde hareket etme, aerodinamik yapı, vs.). Ancak örneğin vahşi kaplanların ev içerisinde daha sakin, daha ufak, daha çelimsiz olacak şekilde seçilmesi ve bu yönde bir evrim sağlanması mümkündür. Çünkü bu, hem bir kara hayvanının uçmaya başlaması kadar büyük bir atılım gerektirmez; hem de günümüz kaplan popülasyonu içerisinde halihazırda bu emellerimize uygun genetik ve fiziksel özelliklere sahip bireyler bulunur. Kısaca, Yapay Seçilim ile bir türü evrimleştirmeden önce, ömrünüzün buna yeteceğinden emin olmanız gerekir. Çünkü evrim genellikle çok yavaş bir süreçtir.

Daha sonra, o popülasyon dahilindeki çeşitlilik içerisinde bu özelliği taşıyan bireyler seçilir ve kendi aralarında çiftleştirilirler. Yani çelimsiz ve ufak kaplanların sürekli birbirleriyle çiftleştirilmesi gibi. Vahşi doğada bu mümkün olmayabilir. Örneğin vahşi doğa içerisinde çelimsiz ve ufak bir kaplan, çok zor bir şekilde avlanarak en erken ölenlerden biri olabilir. Üstelik çelimsiz bir kaplanın, vahşi doğada yine kendisi gibi çelimsiz bir kaplanla çiftleşeceği garanti edilemez. Ancak Yapay Seçilim, doğal ve vahşi hayatın bu öngörülemezliklerini es geçerek, doğrudan hedefe yöneliktir. Bilinçli ve seçme gücüne sahip bir tür (örneğin insan), sürekli yönlendirilmiş bir seçilim uygulayarak, çelimsiz ve ufak kaplanların sürekli birbirleriyle çiftleşmesini ve yavrular içerisinden de en çelimsizlerin büyüdüklerinde sürekli olarak yine çelimsizlerle çiftleşmesini sağlayabilir ve garanti edebilir.

Bunun dışında kalanların ise çiftleşmesine izin verilmez veya sınırlandırılır. Böylece gereksiz enerji ve zaman kaybı önlenmiş olur. Nesiller boyu doğan yavrulardan, istenen özelliği en çok taşıyanlar yetiştirilerek kendileri gibi bu özelliği çok taşıyan karşıt cinsiyetteki bireylerle çiftleştirilirler. Bu şekilde, nesiller geçtikçe istenen özellik daha da yoğun olarak gözükmeye başlar ve bir süre sonra bu şekilde yapay olarak izole edilen bireyler daha önce anlatılan yöntemler dahilinde atalarıyla çiftleşemez hale geldiklerinde türleşme ve dolayısıyla evrim gerçekleşmiş olur. Genellikle Yapay Seçilim sonucunda türleşme gerçekleşmez. Çünkü kontrollü seçilim sebebiyle, seçilen genler havuz içerisinde sabitlenmeden, sürekli olarak bir yöne doğru sürüklenirler. Bu da, Yapay Seçilim ile elde edilmiş popülasyonlar kendi hayatlarına bırakıldığı anda, o popülasyonların sadece birkaç nesil içerisinde eski özelliklerine yeniden dönmelerine neden olur. Ancak daha bilinçli, istikrarlı ve kontrollü olarak yapılan seçilim sonucunda, bir daha asla geri dönemeyecek türler elde edilebilir. Bu tamamen, seçmeyi yapan türün yönlendirme becerisine kalmış bir unsurdur.

Tarihte Yapay Seçilim...

Yapay Seçilim, ilk olarak Romalılar'da kullanılmıştır ve tarımla uğraşanlara belirli özelliklere sahip hayvan ve bitkilerin kendi aralarında çiftleştirilmesiyle, istenen özellikteki yavruların doğma şansının arttırılabileceği öğütlenmiştir. Daha sonradan Persli Ebu Reyhan Biruni, 11. yüzyılda yazdığı Hindistan isimli kitabında Yapay Seçilim'e pek çok örnek vermiştir. Son olarak Darwin, konu üzerinde çok uzun yıllar çalışmış ve pek çok evcilleştirme işlemi gerçekleştirmiş bir uzman olarak, Türlerin Kökeni isimli eserinde ve Evcilleştirme Altında Bitki ve Hayvanlardaki Çeşitlilik isimli kitaplarında bu konuya geniş yer ayırmış; Doğal Seçilim Kuramı'nın da başlangıcına Yapay Seçilim bilgisini yerleştirmiştir. Zaten "Yapay Seçilim" kalıbını ilk ortaya atan da, Darwin olmuştur. Darwin, Yapay Seçilim'in ve dolayısıyla evrimin gücünü, Türlerin Kökeni'nde şöyle anlatmaktadır:

Seçilim süreci yavaş olabilir; ancak insanın yapay seçilimin gücünü kullanması halinde, olası değişimlerin herhangi bir sınırını göremiyorum.

Yapay Seçilim Örnekleri

Yapay Seçilim'e pek çok örnek vermek mümkündür. Burada birkaçını ele alacak olursak:

1) Vahşi Lahana'dan Yapay Seçilim İle Elde Edilen Yeni Türler

Vahşi Lahana (Brassica oleracea), Yapay Seçilim sonucu meydana gelen evrimin en güzel örneklerinden bir tanesidir. Brassica cinsi güney Avrupa kıyılarında ve batı Avrupa'da yaşar. İnsanoğlu, bu lahana cinsinin farklı özelliklerini kendi istekleri dahilinde Yapay Seçilim kullanarak seçmiş ve kendilerinin belirlediği yönlerde evrim geçirmesini sağlamıştır. Bunun sonucunda, günümüzde hepimizin son derece aşina olduğu ve sıklıkla kullandığımız ve bu seçilimden önce doğada hiçbir zaman var olmamış şu sebzeler elde edilmiştir: lahana, brokoli, karnabahar, Brüksel lahanası, kara lahana, kıvırcık lahana, yer lahanası ve Çin lahanası. Tüm bunlar, doğada bulunan tek bir bitki olan vahşi lahana ve bunun sürekli seçiliminden elde edilmiştir.

2) Mısır

Mısır da, doğada normal olarak bulunan teosinte isimli bir bitkinin sürekli olarak Yapay Seçilim'e uğratılması sonucu elde edilmiştir. Teosinte, normal olarak çok az taneye sahip olan bir bitkidir (görsellerde solda gözüküyor). Sürekli olarak bol taneliler kendi arasında çaprazlanarak günümüzdeki bol taneli mısırlar elde edilmiştir.

3) Büyük Baş Hayvanlar ve Yapay Seçilim Uygulaması

Günümüzde kasaptan alıp yediğimiz etler, genellikle her zaman en çok ve kaliteli ete sahip olan inek, koyun, domuz, vb. hayvanların sürekli olarak kaliteli ete sahip olan diğer bireylerle çiftleştirilmesi sonucu elde edilmektedir. Böylece besi hayvancılığıyla uğraşan kimselerin tek bir hayvandan edindikleri verim çok daha yüksek olabilmektedir. Evcil büyükbaş hayvanların tamamı, günümüzden 10.200 yıl öncesinden itibaren, vahşi doğadaki 80 civarında Avrupa Bizonu'nun yapay seçilimi sonucu evrimleştirildiği genetik olarak gösterilmiştir. Günümüzde bu atasal türün soyu tükenmiş olsa da, bu atanın çok sayıda tam fosili elde edilebilmiştir.

Yöntem oldukça işlevseldir ve türlerin çok hızlı bir şekilde, sadece birkaç nesilde, atasal özelliklerini yitirmesi veya bu özelliklerin tamamen değişmesi ile sonuçlanır. Örneğin evcil ineklerin ataları olan Bos primigenius türü inekler, yavruladktan sonra ortalama olarak günde 4-5 litre arasında süt verebilmekteydiler ve bu miktar onlar ve yavruları için fazla- sıyla yeterliydi. Ancak günümüzde Yapay Seçilim kullanılarak bu ineklerden evrimleştirilen Bos taurus türü evcil inekler yavruladıktan sonra günde ortalama 50 litreye kadar süt verebilmektedir. Aradaki fark gerçekten inanılmazdır. Bunu mümkün kılan tek şey, sürekli olarak daha fazla süt verebilen bireylerin üremesine izin verilmesi, diğerlerinin ise elenmesidir. 

Yöntem basittir: her inek, birden fazla yavru doğurmaktadır ve bu yavruların genetik yapıları birbirlerinden farklıdır. Bu farklılık, yetişkin olup üredikleri zaman verebilecekleri süt miktarını da etkilemektedir. Örneğin, günlük 10 litre süt verebilen bir annenin yavrularının tamamı günde 10 litre süt verecek özelliklerde olamayacaktır. Kimisi günde 8-9 litre, çoğu anneleri gibi 10 litre civarında, bazılarıysa annelerinden bile fazla 11-12 litre süt verebilecektir. İşte bu “bazı” yavruların üremesine izin verilmesi sonucu, sürekli artan (zaman zaman başarısız olan ve azalan) süt üretim kapasitelerine ulaşmak mümkündür. Bunu yapan yapay seçilimdir. Bu yeni nesiller, atalarından öylesine farklıdırlar ki bir araya getirilecek olsalar artık birbirleriyle çiftleşmeyi tercih etmeyecek kadar ayrılmış olabilirler. İşte biz bunu türleşme başlangıcı olarak tanımlarız.

4) Evcil Köpekler

Günümüzdeki bütün evcil köpekler, iki alt türe aittir: Canis lupus familiaris ve  Canis lupus dingo. Bunların tümü, vahşi kurt olarak bildiğimiz Canis lupus'un alt türleridir. Binlerce yıldır insanlar, yaşadıkları bölgelere en çok yaklaşan, en az saldırgan olan, en güçlü olan, vb. özelliklere göre seçtikleri vahşi kurtları evcilleştirmiş ve bu özelliklerine göre seçilim uygulamıştır. Günümüzdeki bu çok farklı köpek çeşitliliği, işte binlerce yıldır uygulanagelen bu insan seçiminden kaynaklanmaktadır. Bu köpek türlerinin tamamı kendi arasında çiftleşebilir (bunun sebeplerinden biri sürekli olarak karışmalarıdır) ve günümüzde halen pitbul gibi kırma köpekler elde etmek için istenen özelliklere sahip köpekler kendi aralarında çiftleştirilmektedir. Örneğin bir Golden Retriever ile bir Rottweiler, birbirlerinden ne kadar farklı görünürlerse görünsün, aynı alt türe aittirler (Canis lupus familiaris), birbirleriyle çiftleşebilirler ve bir popülasyon içerisindeki varyasyon olarak görülmektedirler. Elbette daha uzun ve sert izolasyonlar sonucu türleşme olabileceği açıktır.

5) Koşu Hayvanları

Dünya'nın en saygın atları olan İngiliz atları da, Arap atlarının sürekli olarak en hızlı ve güçlülerinin seçilmesi sonucunda elde edilmiştir. Günümüzde bu seçilim halen yapay olarak sürdürülmektedir.

6) Güvercinler

Darwin’in Yapay Seçilim’i keşfetmesini sağlayan canlılar inekler veya diğer örnekler değil, dönemin aristokratlarının yaygın hobisi olan güvercinlerdi. Darwin, var olan çok sayıda ve birbirine hiç de benzemeyen güvercin çeşitlerinin hepsinin Columba livia isimli kaya güvercininden, hobicilerin istekleri doğrultusunda nesiller içerisinde evrimleştiğini fark etmişti. Bolle’nin güvercininden (Columba bolii) Kamerun zeytin güvercinine (Columba sjostedti), Nilgiri tahta güvercininden (Columba elphinstonii) limon güvercinine (Columba larvata) kadar onlarca farklı tür güvercin, kaya güvercininin belli özelliklerinin seçilmesi sonucu evrimleştirilmiş olmalıydı. 

Darwin bu konu üzerine yıllarca özenle eğildi, birçok farklı evcilleştirme ve çaprazlama uzmanıyla güvercinler hakkında yazıştı ve görüştü. Bunların ve yaptığı hassas deneylerin sonucunda, türlerin insan isteğiyle evrimleşebileceğini ve atalarından tamamen farklı özellikler kazanabileceğini, hatta belli bir noktadan sonra artık atalarıyla çiftleşemeyecek kadar farklılaşabileceğini keşfetti. Bunu mümkün kılan ilkeye (yasaya) Yapay Seçilim adını vermişti, çünkü yapay yollarla, doğanın yapmayacağı bir şekilde yapılmaktaydı.

Görebileceğimiz gibi, Yapay Seçilimin pek çok kullanım alanı vardır. Günümüzde, bakteriler arasında Yapay Seçilim uygulanarak bazı ilaçlar üretilebilmektedir. 

Yapay Seçilim'in bir olumsuz etkisi, tür içi çeşitliliği azalttığından dolayı (sürekli istenen özelliklere sahip bireyler seçilmekte ve diğerleri doğa koşulları gözetmeksizin göz ardı edilmektedir) hastalıklara, salgınlara ve bazı zayıflıklara sebep olabilmektedir. Örneğin sürekli bol et veya süt vermesi yönünde seçilim yapılan bir canlının doğada serbest bırakıldığında yaşayabilmesi mümkün olmamaktadır. Bu sebeple Yapay Seçilim'in uygulandığı yerlerde, çok ciddi bir bakım ve takip de uygulanması gerekmektedir.

Yapay Seçilim ile evrimin gerçekeleşebileceğinin ispatlandığı deneylerden biri olan ve tilkiler (Vulpes vulpes) üzerinde yapılan bir deney için şu makalemizi okuyabilirsiniz.

Dünya üzerindeki canlılar arasında Yapay Seçilim uygulayan tek canlı insan değildir. Örneğin Atta columbica türü karıncalar, yuvalarında üreyen sayısız farklı mantar grubundan en sık olarak basidiyomiket grubu mantarları hayatta tutmakta ve diğerlerini yok etmektedir. Bunun sebebi, basidiyomiketlerin salgıladıkları kimyasalların karıncaların düşmanlarını yuvadan uzak tutmasıdır. Tıpkı bizlerin süt verimliliği açısından inekleri seçmemiz gibi karıncalar da, salgılanan kimyasal bakımından mantarları seçmekte ve yapay olarak, istekleri doğrultusunda evrimleştirmektedir. Bu örnek, doğada da ihtiyaçlardan doğan seçilim baskısının olabildiği net bir şekilde göstermektedir.

İnsanlar Türleşmeyi Nasıl Yönlendiriyor?

Makalemizin bundan sonraki noktasında, Bilimsol'da yazan Zeynep Ersoy'a kulak veriyoruz: Biyoçeşitliliği anlamak ve korumak insanlar için zorlu bir süreç. Son on yıldır koruma biyolojisinde, koruma uygulamalarının mutlak tür çeşitliliğini değil de net tür çeşitliliğini dikkate alması gerektiği vurgulanıyor. Yani insan müdahalesinin, kazanımları ve zararlarının birlikte analiz edildiği bir koruma bakiyesi olarak ifade edilmesinin önemi belirtiliyor. Fakat dünyada genel olarak bakıldığında biyoçeşitliliğin azalması olarak mutlak tür çeşitliliği, yani zaman içerisinde yok olan tür sayısı bir gösterge olarak kullanılmaya devam ediyor.

Türlerin yok olma hızı, her on yılda toplam tür sayısının yüzde 1-2’si olarak tahmin ediliyor. Fakat insan müdahalesi sadece türlerin yok olmasına neden olmuyor. Türlerde karakter değişiminin görüldüğü 198 çalışmanın 162’sinde insan faktörünün önemli bir yeri var. Ayrıca çok sayıda çalışmada insanların bitki türleşmesinde önemli bir aracı olduğu gösteriliyor. Bütün bu bilgiler akla şu soruları getiriyor: İnsan müdahalesi hangi yollarla türleşmeye yol açıyor ve insanın biyoçeşitlilik üzerindeki net katkısı ne kadar? Ve eğer biyoçeşitlilik üzerindeki net etkimizin nötr olduğu ortaya çıkarsa bu kabul edilebilir bir şey midir?

İnsan Kaynaklı Türleşme

İnsan aktivitelerinin doğrudan ya da dolaylı yollarla coğrafi ya da fiziksel üreme bariyerleri oluşturduğu görülebiliyor. Bu durum aynı türün alt popülasyonlarına farklı seçici baskıların etki etmesine ve yeni karakterlerin gelişmesine neden oluyor. Yeterince uzun süre geçtiğinde ise yeni karakterlerin oluşması ve tam türleşmeye neden olabiliyor.

Yer Değiştirme

İnsanlar tarih boyunca yer değiştirirken kendileri için yararlı olan türleri de beraberlerinde taşımışlar. Yer değiştirme (relokasyon) de türleşme potansiyeline yol açan önemli bir mekanizma. Yer değiştiren türler yeterli zaman verildiğinde hızlı evrim geçiriyorlar. Avustralya’da yapılmış bir çalışmada yerdeğiştirmiş bitki türlerinin yüzde 70’inin yaklaşık 150 yıllık bir sürede en az bir fiziksel karakterini değiştirdiği görülüyor. Hibritleşme (doğal ve yerdeğiştirmiş türlerin melezleştirilmesi) ise yeni taksonların oluşmasına yol açabiliyor. Yer değiştirme ve hibritleşme sonucu Avrupa’da oluşan yeni bitki türü sayısı son 3 yüzyıldır yok olan tür sayısından daha fazla.

Evcilleştirme

İnsanlar son yüz bin yılda 474 hayvan ve 269 bitki türünü evcilleştirdi. Evcilleştirmenin yeni önemli türlerin oluşmasına katkı sağladığı biliniyor. Dünyanın en önemli 40 tarım mahsülünden 6-8 tanesi evcilleştirilmiş yeni tür olarak sayılabilir. Evcilleştirilmiş türler içinde yeni karakterler de oluşabiliyor. Örneğin, evcil köpek Canis lupus familiaris yaklaşık 400 çeşidi bulunan ve en fazla çeşitliliğe sahip omurgalı türleri arasında.

Avlanma

İnsan avlanma baskısından etkilenen 40, doğal baskılara maruz kalan 20 ve diğer insan müdahalelerinden (kirlenme vb) etkilenen 25 popülasyonun karşılaştırıldığı bir çalışmada ise fiziksel değişimin avlanma baskısıyla karşı karşıya olan popülasyonlarda diğerlerinden yüzde 300 daha fazla olduğu görülüyor. Ticari balıkçılık, evrimsel değişim hızına yılda yüzde 0.1- 0.6 oranında katkıda bulunuyor.

Bütün bunlara ek olarak, yeni ekosistemlerin oluşturulması, genetikteki gelişmeler (GDO vb.), mikroorganizmaların insanlarla birlikte evrimi gibi etkiler de insan müdahalesinin türleşmeye olan katkılarına birer örnek.

Peki, eğer insan müdahalesi yeni türlerin oluşmasını türlerin yok olması ile aynı hızda etkiliyorsa, insan müdahalesinin yok edici etkilerini kabul edebilir miyiz? Eğer sadece türlerin sayısını düşünürsek bu etki tabii ki de kabul edilemez ve yok olan türlerin bu şekilde telafi edilmesi mümkün değil. Nesli yok olan tür sayısı ve tür çeşitliliği, biyoçeşitlilik ve koruma biyolojisinde bir gösterge olarak kullanılsa bile, ekosistem faaliyetleri ve servisleri, popülasyon yoğunluğu ve yayılmasındaki azalmayı göstermekten çok uzak. Bu yüzden sadece tek bir ölçüt kullanarak biyoçeşitlilikte net kayıp olmadığı çıkarımı yapmak kabul edilebilir değil. Koruma biyologlarının ve toplumun aslında biyoçeşitiliğe dair neyi ve neden korumak istediğine karar vermesi ve uygulaması için yeni ölçütlerin belirlenmesi şart.