Evrimde Türler Arası Benzerlikler ve Köken İlişkisi: Homoloji Nedir? Homoplazi Nedir?

Görselde, birbirinden oldukça uzak 4 memeli hayvan türünün uzuvları görülmektedir: bir insan, bir kedi, bir balina ve bir yarasa. Bu canlılar, dışarıdan bakıldıklarında birbirinden tamamen farklı gözükseler de, içlerine baktığınız zaman aynı atadan geldiklerini haykıran yüz binlerce veri bulmak mümkündür. Bunların en net olanlarından biri de, kemiklerinde yapacağınız bir analizden gelecektir.

Bu apayrı 4 memelinin (ve diğer memelilerin de) bütün uzuv kemikleri birbiriyle eştir. Bilimde biz aynı atadan gelen ve farklı torun türlere dağılan bu yapı ve organlara homolog (eş) organlar adını veriyoruz. Bu kadar farklı yapılarda olmalarının tek sebebiyse, evrimsel süreç içerisinde aynı kemiklerin farklı ortamlara adapte olan uzuvlarla birlikte evrim geçirmiş olmalarıdır. Görselde, sırasıyla humerus, radius, ulna, karpallar, metakarpallar ve falanjlar görülmektedir. Tüm memeli türlerinde bu kemikler birbirinin aynı yapıdadır; sadece şekilsel farklılıklar bulunmaktadır. Dolayısıyla, birbirinden tamamen farklı görünen canlıların evrimsel süreçte ortak bir atadan geldiği anlaşılabilir. Bunu bir diğer şekilde sınama yöntemi, memeli olmayan canlılara bakmaktır.

Gerçekten de, sürüngen ve amfibilere, balıklara gittiğimizde, bu yapıların giderek farklılaştığını (ama tamamen bambaşka bir hal almazlar; sonuçta bu canlılar da memelilerle ortak ataları paylaşıyorlar) ve yabancılaştığını görürüz. Ancak bu canlılarda bile bu kemik dizisi birbirine son derece yakındır, hatta birçok sürüngen, amfibi ve lop yüzgeçli balıkta bu kemikleri büyük oranda aynı şekilde görürüz. Fakat kemikli balıklarla kemiksiz balıkların atalarına ulaştıkça, yani kemik yapısının ilk oluşmaya başladığı canlılara gittikçe, bu ortaklığın giderek ortadan kalktığını görmeye başlarız. Çünkü evrimsel süreçte ortak atadan gelen özellikler, kademeli olarak farklılaşmaktadır, var olan özellikler değişebilmekte, yeni özellikler oluşabilmekte veya bazı özellikler yok olabilmektedir. Unutmamak gerekiyor ki evrimsel süreçteki ufak değişimler birikerek o kadar ciddi biçimsel farklılıkları yaratabilir ki, milyonlarca yıllık evrimden sonra günümüze ulaşan canlı türleri birbirleriyle alakasız olacak kadar farklılaşmış hale gelirler. Zaten evrim dediğimiz de tam olarak budur.

4 Ayrı Sınıfta Tek 1 Kemik Düzeni Görmek...

Aşağıdaki görselde hazırlanan çizim, evrimin neden tartışmasız bir gerçek olduğunu göstermektedir. Hayvanlar Alemi'ni birçok farklı şekilde kategorize etmek mümkündür. Ancak çok genel ve yüzeysel bir ayrım olarak, bazı canlı gruplarını dışarıda bırakmak pahasına, Omurgalılar ve Omurgasızlar olarak ikiye ayırmak mümkündür. Adı üzerinde, bir omurgaya sahip olan hayvanlardan oluşan "Omurgalılar" ise kendi içinde 5 sınıfa ayrılır: Balıklar, Amfibiler, Sürüngenler, Kuşlar ve Memeliler. İnsan, Memeliler Sınıfı içerisinde bulunan bir hayvan türüdür. Daha spesifik olarak Primatlar Takımı'nda, Simiyenler (Maymunlar) infratakımında, Kuyruksuz Maymunlar (Hominoidea) süperailesinde yer alan omurgalı bir hayvan türüdür.

Birbirinden son derece farklı gözüken bu 5 sınıf, aslında aynı evrimsel sürecin ürünüdür. Evrim tarihine aşırı hızlandırılmış şekilde göz attığımızda, şunu görmekteyiz: omurgasızlardan ilk olarak çok basit yapılı balıklar evrimleşti. Bu balıkların henüz tam gelişmiş kemikleri bile yoktu (kıkırdaklara sahiptiler). Dolayısıyla, çeneleri de yoktu. Sonrasında, bugün daha yakından tanıdığımız kemikli balıklar evrimleşti ve kıkırdaktan evrimleşen kemik, çene gibi basınç uygulayabilen güçlü bir yapının evrimini mümkün kıldı. Balıkların tipik özelliklerinden biri olan hava keseleri (ki su içerisinde derinliği ayarlamalarını sağlar), çok ilkel yapılı akciğerlerden evrimleşmiştir. Bunun gerçekleştiği grup, Lop Yüzgeçli Balıklar olarak bilinen bir gruptan ayrılan, Akciğerli Balıklar'dır. Bu balıkların, bildiğimiz anlamıyla çalışan, ancak çok daha ilkel yapılı olan akciğerleri vardır! Ama bugün yaşasalardı, onlara "balık" derdik!

Bu balıklar içerisinden sığ sularda yaşayanlar, 400 milyon yıl kadar önce karalara ilk adımları atmaya başladılar. Bu ilkin adımlar, karalarda yaşamak amaçlı değildi. Çoğu zaman üremek için güvenli bir yerde bulunma (karalarda daha böcekler hariç hiçbir hayvan yoktu), peşi sıra kovalayan avcılardan kaçacak bir sığınak olması, vb. sebeplerle karalara çıktılar. Ancak her nesilde bazıları, diğerlerinden daha uzun karalarda kalabilecek akciğerlere sahipti ve radyasyona biraz daha fazla dirençliydi. Gerçi bu balıklar zaten yüzeye çok yakın yaşadıklarından, sulara kıyasla karalarda daha yoğun olan radyasyona adapte olmuşlardı. İşte karalarda daha uzun kalabilen, dolayısıyla yepyeni bir yaşam alanını işgal edebilen bazı soy hatları, giderek karalara daha adapte olabilmeye başladı. Bunlar sürekli karalarda yaşayamıyorlardı ve suya dönmeye ihtiyaçları vardı; ancak ataları olan tamamen suya bağımlı balıkların yüzgeçleri, onlarda vücudu kaldırabilecek ve paytak adımlar atacak ayaklara evrimleşmişti. Bu uzuvlar da çok ilkeldi ve hala yüzgece benziyordu; ancak tam bir yüzgece göre karalarda müthiş avantaj sağlıyordu. Bu grup, İkiyaşamlılar olarak bilinen Amfibilere evrimleşti.

Amfibiler, karalarda yaşamaya giderek daha adaptif hale geldiler. Evrimleri devam ettikçe, karaların avantajları ağır basmaya başladı: müthiş miktarda bitki örtüsü tüm karaları kaplıyordu, bu bitkilerle beslenen hiçbir hayvan yoktu, hiçbir tehdit unsuru avcı bulunmuyordu. Dolayısıyla amfibiler içerisinde karasal yaşama daha uygun olanlar, ciddi bir avantaj sağlamaya başladılar. Bunların yumurtalarının, amniyotik zar denen koruyucu bir yapının daha kapsamlı bulunan versiyonları, karalarda çok daha kolay hayatta kalabiliyordu. Artık nemli topraklara veya suya ihtiyaçları yoktu, doğrudan karalarda yumurtlayabilen soy hatları evrimleşmeye başladı. Bunlar, bugün Sürüngenler olarak biliniyor.

Sürüngenler içerisinde hareket kabiliyeti, anatomi, dayanıklılık gibi faktörlerden ötürü, bu yepyeni yaşam alanında (karalarda) çok fazla dallanma yaşandı. Bunlardan bir dal, Dinozorlar olarak bildiğimiz süperailenin evrimleşeceği yola girdi (hatta bu koldan ayrılan bir diğer kol da günümüzdeki timsahların atası olacak türlere evrimleşti). Bir diğer dal ise, çok daha küçük boyutlarda kalan, vücutları kaplayan kıllar ve yavrularını beslemek konusunda avantaj sağlayan süt bezleri bulunan Memeliler Sınıfı'na evrimleşti. Geri kalanı ise Sürüngenler'in bin bir türüne evrimleşti. Dinozorlar içerisinden bir kol, bugün Kuşlar olarak bildiğimiz sınıfa evrimleşti. Dinozorların kuşlar haricindeki tüm türleri, 65 milyon yıl önce tükendi. Ancak torunları, halen aramızda yaşıyor.

InfoCacto

Bu yumuşak ve kademeli süreçte, evrim hiçbir zaman baştan ve sıfırdan başlamadı, zira böyle bir şey yapacak güce sahip değildir. Sadece elindeki malzemeyi kullandı. Bulunduğu ortama ve değişen ortamlara en uyumlu olanlar daha fazla hayatta kaldı, daha fazla üredi. Kendilerini avantajlı kılan özellikleri kodlayan genleri gelecek nesillere daha fazla aktardı. Diğerleri tamamen elendi ya da çok daha az hayatta kalıp, çok daha az üreyebildi. Böylece sürekli bir uyguna ulaşma (optimizasyon) süreci yaşandı. Bu süreçte kemikler de, diğer her özellik gibi kademe kademe değişti. Ve bugün, balıklardan memelilere ve kuşlara kadar olan bütün geçişlerde, kemiklerin az miktarda değişimle, yumuşak ara basamaklardan geçerek günümüzdeki türlerdeki hallerini aldığını görüyoruz. Bunu sadece kemikler söylemiyor! HOX genlerinden, Sonik Kirpi Proteinleri'ne kadar birçok moleküler yapıtaşımız da, bu evrimsel geçişi birebir doğruluyor. Fosiller, tam da aradığımız geçiş formlarını bizlere sunuyor. Balıklardan amfibilere, amfibilerden sürüngenlere, sürüngenlerden dinozorlara ve memelilere eksiksiz geçiş türlerimiz bulunuyor. Bunlar hem fosillerle, hem paleobiyolojiyle, hem morfolojiyle, hem genlerle doğrulanıyor.

Hangi canlıya, hangi açıdan yaklaşırsanız yaklaşın, bu kademeli geçiş net bir şekilde görülüyor.

Homolog Organlar Nasıl Keşfedilir?

Homolog organların keşfi, detaylı anatomik çalışmalar ile yapılmaktadır. Günümüzde, yükselen embriyoloji ve genetik teknolojileri sayesinde, eskiden sadece anatomik benzerliklere dayanılarak iddia edilen homoloji bilgileri test edilebilmekte ve geçerlilikleri ispatlanmaktadır. Örneğin homolog organların embriyolojik dönemdeki oluşumları birbirlerinden ayırt edilemez bir biçimde gerçekleşmekte; sonrasında ise embriyo geliştikçe okunmaya başlayan türe has genler sayesinde bu yapılar birbirlerinden farklılaşmaktadır. Ancak homolog olmayan organlarda, daha embriyo evresinde de ciddi farklılıklar görebilmek mümkündür. Benzer bir biçimde, homolog organların oluşumuna etki eden genler üzerinde de çalışmalar yürüterek, farklı bilim dallarının kullanımı sonucu evrimsel öngörülerin doğruluğu ispatlanabilmektedir.

Zaten homolojinin doğrudan evrimi gösterdiğini de bu şekilde anlayabilmekteyiz: Homolog olduğu, yani ortak bir atadan gelerek farklılaştığı iddia edilen organlar, ilk etapta sadece morfolojik olarak iddia edilirler. Ancak sonrasında, genetik testlere tabi tutarak bu organları oluşturan genlerde biriken mutasyonlara, bu mutasyonların oranlarına, bu canlıların embriyolojilerine ve daha nice veriye bakarız. Eğer bu yeni veriler, evrimin öngörü gücüne dayanarak yapılan tahminlerimizi doğruluyorsa, başarılı bir öngörüde bulunmuşuz demektir. Zaten evrimsel biyolojiyi çok güçlü bir bilim dalı kılan özelliği de budur. Güçlü bir altyapıya sahip olduğu için, neredeyse her zaman evrimsel biyolojiyle yaptığımız öngörüler, genetik ve diğer dallardan gelen verilerle doğrulanmaktadır. Bu sebeple evrim, geçmişte canlıların birbirleri arasındaki ilişkileri ve canlıların nasıl değiştiklerini anlamamızı ve bunu gerçeğe oldukça yakın bir şekilde yapabilmemizi sağlayan bir araçtır ve bir doğa yasasıdır. 

Türler Arası Benzerlikler Neden Evrime İşaret Ediyor?

Bu noktada karşımıza sık çıkan bir soru şudur: "Türler arası benzerlikler neden evrime işaret etsin ki?" Bu konuya buradaki makalemizde cevap vermiştik; ancak video olarak da sorunun cevabını aşağıda bulabilirsiniz:

Her Benzerlik Ortak Ataya İşaret Etmez!

Ancak burada dikkat edilmesi gereken kritik bir nokta vardır: Her benzerlik, ortak bir evrimsel ataya işaret etmez! Kimi zaman önüne gelen iki canlı arasındaki benzerliği evrimle açıklamaya çalışan "abartılı evrim savunucuları" görürsünüz. Bu da, evrimi reddetmek kadar tehlikeli ve hatalı bir tutumdur. Çünkü evrimsel bir analiz, sadece fiziki benzerlikler üzerinden yapılamaz. Homoplazi adını verdiğimiz bir evrimsel olgu, benzerlikler üzerinden yapacağınız bir analizi büsbütün hatalı kılabilir.

Homoplazi, ortak bir atadan gelmiyor olmasına rağmen birden fazla türde aynı özelliklerin benzer (ve hatta çok benzer) şekilde evrimleşmesidir. Örneğin yazımızın başında söz ettiğimiz memelilerin veya bu yazıda gösterdiğimiz diğer görseldeki canlıların kemiklerinin benzer olmasının nedeni homolojidir. Yani ortak atalarının kemikleri bu şekilde olduğu için, bu torun türler de aynı kemik düzenine sahiptir. Bu özellikler, her bir türde birbirinden bağımsız olarak evrimleşmemiştir.

Ancak örneğin yine bu görselde gösterilen kuş ile yarasanın kanatları eş (homolog) organlar değildir! Aynı görevi görüyor olmasına; hatta birbirine oldukça benzemesine rağmen, bu iki yapı ortak bir ataya işaret etmemektedir. Kuşların kanatları ile yarasaların kanatları, birbirlerinden tamamen bağımsız olarak evrimleşmiştir. Kuşlar ve yarasaların son ortak atası muhtemelen ufak sürüngenlerdi ve kanatları yoktu. Daha sonradan memeliler ve kuşlar bu ortak atadan evrimleşti, dallanıp budaklandılar ve iki bağımsız kolda bu kanatlar ayrı ayrı evrimleşti. Tıpkı böceklerin kanatlarının da, kuşlar ve yarasalardan bağımsız olarak evrimleşmesi gibi.

Bu da, aslında evrimin ne kadar tutarlı ve kendini tekrar eden bir süreç olduğunu bizlere göstermektedir. Evrimsel süreç içerisinde bazı özellikler, bağımsız olarak birden fazla defa evrimleşebilirler. İşte bu şekilde, ortak atadan gelmemesine rağmen, aynı veya benzer olan yapıların varlığına homoplazi adı verilir.

Homoplazi Türleri

Temel olarak 3 çeşit homoplazik süreç vardır: geri evrim, paralel evrim ve yakınsak evrim.

Geri Evrim

Geri evrim, evrimsel süreç içerisinde bir torun türün, çevre koşullarına bağlı olarak çok önceki atalarında görülen bazı özellikleri yeniden kazanması durumudur. En klasik örneği denizel memelilerdir. Aslında denizel memelilerin yüzgeçlerinin balıkların yüzgeçleri ile bir alakası yoktur, ortak bir atadan gelmemiştir. Denizel memeliler, sürüngenler ve memeliler karalara adapte olduktan sonra, yeniden denizlere uygun biçimde evrimleşmiş ve atasal özellikleri geri kazanmış canlılardır. Benzer koşullarda, yeterli genetik çeşitlilik varsa, benzer yapılar oluşur. İşte bu yüzden denizel memeliler, atalarımızın özelliklerini yeniden kazanmışlardır. Bu konuyla ilgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Paralel Evrim

Paralel evrim, genelde daha az gördüğümüz bir olgudur. Aslında ortak ata olan türde bir özellik bulunmuyor olmasına rağmen, o atadan evrimleşen torun türlerde birbirlerinden bağımsız olarak belli bir özellik evrimleşebilir ve paralel bir biçimde bu özellik gelecek nesillere aktarılabilir. Dolayısıyla ortak atadan alınmamış olmasına rağmen, paralel olarak, yaklaşık aynı zamanlarda, yaklaşık aynı özelliklerin evrimleşmesi, torun türlerde benzer özelliklerin görülmesine neden olabilir. Bu konuyla ilgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Yakınsak Evrim

Son olarak yakınsak evrim, evrimsel sürecin en sık görülen özelliklerinden birisidir. Birbirinden tamamen ayrı olan ve çok uzak ortak atalardan gelen canlılarda, kimi zaman benzer çevre şartlarından ötürü benzer özellikler tekrar tekrar, bağımsız olarak evrimleşebilir. Örneğin görmeye yarayan organ olan göz, birçok farklı defa, evrim ağacının farklı dallarında evrimleşmiştir. Benzer şekilde, az önce bahsettiğimiz uçmaya yarayan kanatlar da, birbirinden bağımsız olarak evrimleşmiştir. Bu özellikler, sonradan birbirlerine doğru "yakınsamış" yapılardır. Bu yüzden bu evrim sürecine "yakınsak evrim" denir. Bu konuylailgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Sonuç

Görülebileceği üzere, yarasaların ve kuşların kanatlarını destekleyen kemik yapıları homolog olmasına rağmen, kanatların kendileri (dış yapıları) homoplaziktir. Bu da, bir yapıyı oluşturan alt birimlerin birbirinden farklı evrimsel özellikler taşıyabildiğini gösterir. Tüm bunlar, son derece detaylı ve titiz olarak yapılan evrimsel analizlerle ortaya çıkarılabilir.