Evrimin İşleyişi - 1: Genel Kavramlar, Mekanizmalar ve Yöntemler

Evrimin tam olarak nasıl işlediğini anlamak birçok insana zor gelmektedir. Ancak yıldan yıla incelediğimizde gördüğümüz şudur: Evrimle ilgili cehalet ve kafa karışıklığımız bile zaman içerisinde evrimleşmektedir. Bundan birkaç yıl öncesine kadar motomot bir şekilde "Evrim diye bir şey yoktur." diyen insanlar, bugün "Seçilim sonucu elenme adaptasyondur; evrim demek değildir." düzeyine gelmişlerdir. Umuyoruz ki bu yazı dizimiz sayesinde, halkımızın evrime yönelik algılarına bir nebze daha katkımız olacaktır. Çünkü aslında gelinen nokta, olduğumuz noktadan iyi olsa da, evrimle ilgili olarak halen halk arasında yaşatılmaya çalışılan kafa karışıklığı, birçok hatalı algıyı da beraberinde getirmektedir. Örneğin, canlıların belli özelliklerine göre seçilip elenmesi sonucu oluşan durumun "adaptasyon" olduğunu ama "evrim olmadığını" söylemek, konuyla ilgili ciddi bir yanlış anlaşılmaya işaret etmektedir. Adaptasyon, zaten Doğal Seçilim yoluyla olan evrimsel değişim demektir. Her evrimsel değişim adaptasyon değildir; çünkü evrimin tek mekanizması Doğal Seçilim değildir. Ancak her adaptasyon, evrimsel bir değişim olmak zorundadır. Dolayısıyla adaptasyonları anlayıp, evrimi görmezden gelmek gibi bir tutum mümkün değildir. İşte bu kavramları ve evrimin genel olarak nasıl işlediğini daha iyi anlamak, halkımızın evrim konusunda modern standartlara ulaşmasına katkı sağlayabilecektir diye ümit ediyoruz.

İşte bu nedenlerle "Evrimin İşleyişi" başlıklı bu yazı dizimizin, "Evrim nasıl yeni türler yaratıyor?", "Seçilim ile evrim aynı şey midir?", "Mikroevrim var ama makroevrim var mı?", "Benim çocuğum da insan, ebeveynlerim de insan, nasıl olur da yeni türler evrimleşebilir?" gibi sorulara temel düzeyde yanıt vermek açısından çok önemli olduğu kanısındayız. Bu sorular, "Madem insanlar maymundan geliyor, neden maymunlar insan olmuyor?" sorusunun evrim geçirmiş, modern versiyonudur. Buna rağmen, bu sorular yönündeki evrimin, doğru yönde atılan doğru adımlar olduğu aşikardır. Bu nedenle Evrim Ağacı olarak, bu soruları alaya almak yerine, modern bilim ışığında cevaplanması gerektiği kanaatindeyiz.

Yazı dizimizin bu ilk makalesinde, kısaca birkaç Evrim Mekanizması'na değineceğiz ve sonrasında bunları birbirine bağlayarak değişimin ve gelişimin nasıl gerçekleştiğini anlatacağız. Bu yazı, bilinen evrim mekanizmalarını oldukça sınırlı bir şekilde ele alırken, evrim hakkında genel olarak hiçbir fikri olmayan okurlarımız için genel işleyişe dair güzel bir anlayış/kavrayış katabilecektir diye düşünüyoruz. Ancak eğer ki mekanizmaları ve evrimin ne olduğunu temel düzeyde, basılı bir kaynaktan öğrenmek isterseniz, "Evrim Kuramı ve Mekanizmaları" kitabımız bunun için biçilmiş kaftandır diyebiliriz. Ayrıca sitemizde bulabileceğiniz "Evrim Mekanizmaları" yazı dizimizi de mutlaka okumanızı tavsiye ederiz. 

Temel Kavramlar ve Terimler

Her ne kadar günümüzde 5 farklı seçilim tipi tanımlanmışsa da, bu makalemizde özellikle yaygın olarak bilinen ve evrimsel açıdan da daha baskın olan 2 seçilim türünden bahsedeceğiz: Doğal Seçilim ve Cinsel Seçilim. Çünkü bunlar anlaşıldığında, diğer mekanizmaların anlaşılması işten bile değildir. Ancak daha fazla ilerlemeden önce, evrimin akıllarımızda daha düzgün bir şekilde yer edebilmesi için, şu uyarıyı yapmakta fayda görüyoruz: Bu makalemizi, daha rahat anlayabilmeniz için, anlattıklarımızı şimdilik insanlar (Homo sapiens) bazında düşünmeyiniz. Çünkü türümüz vahşi hayattan koptuğundan beri, evrimsel analiz açısından diğer türlere nazaran biraz daha farklı incelenmesi gerekmektedir. Modern yaşantımız ve tıbbi becerilerimiz, vahşi yaşamın kurallarını, dolayısıyla evrimin alışageldiğimiz mekanizmalarının yaygın etki miktarlarını ciddi anlamda etkilemiştir. Şunu net bir şekilde belirtmekte fayda var: Evrim, insan üzerinde de her nesilde işlemektedir, bundan kaçamayız. Yine de insanlık avcılarının her birini alt etmeyi başardığı için, evrimsel biyolojiyi anlamaya çalışırken insanı düşünmek, evrimi anlamayı zorlaştırmaktadır. Dolayısıyla bu yazıda anlatacaklarımızı, örneğin bir vahşi kurt (Canis lupus) popülasyonu için düşünmek daha kolay anlamanızı sağlayabilir. Ya da bir tarantula (Brachypelma smithi) için... Çünkü anlamanızı kolaylaştıracak şey, vahşi hayatı, yani normalde bütün hayvanların doğası olan hayatı düşünmektir. Çünkü evrim, doğal hayatta daha hızlı ve aktif işler. İlla ki türümüz üzerinden düşünmek istiyorsanız, bu durumda türümüzün vahşi hayat içerisinde olduğu, günümüzden 15.000 yıl ve öncesindeki zamanlarına odaklanmanızı tavsiye ederiz.

Bu temelde anlaştıysak, evrimi anlamaya da başlayabiliriz:

Bildiğiniz üzere, bütün canlılar vahşi doğada hayatta kalma ve üreme mücadelesi verirler. Tüm canlıların tek biyolojik amacı, hayatta kalmayı başardıktan sonra üreyerek geleceğe yavrularını (dolayısıyla genlerini) bırakmaktır. Evrim, her zaman bu mücadelede "en uyumlu"dan yanadır. Daha doğru bir ifadeyle, bu mücadele içerisinde hayatta kalma ve üreme konusunda en uyumlu olanlar, en başarılı olanlardır. Çevrelerine en uyumlu olanların hayatta kalma ve üreme şansları, uyum başarısı daha düşük olanlara göre daha fazladır. Bu demek değildir ki uyum başarısı düşük bir bireyin hayatta kalma ve üreme şansı hiç yoktur. Elbette vardır! Ancak olasılık ve oran açısından düşünecek olursak, örneğin aşırı uyumlu bir bireyin hayatta kalma ve üreme ihtimali %90'larda gezerken (ve bununla birlikte geleceğe da bir o kadar fazla yavru aktarabilirken), uyum başarısı düşük bir bireyinki %3 veya %5 olabilir. Bu aradaki fark, evrimsel sürece yön veren önemli bir faktördür. Yapılan incelemeler, bundan çok daha ufak farkların bile, canlıların sadece birkaç on nesil içinde köklü türleşme ve evrimsel değişim geçirmelerine neden olabildiğini göstermektedir.

Burada anlaşılması gereken bir diğer nokta, evrimin en "güçlü"den yana olmadığı gerçeğidir. Bu, sıklıkla yanlış ifade edilir. Kas gücü veya genel fiziksel güç, evrimsel başarıyla doğrudan ilişkili değildir. Elbette birçok canlıda fiziksel güç, birçok durumda avantaj sağladığı için seçilir. Bu nedenle, özellikle de avcı konumunda olan hayvanların kaslı ve güçlü olduğunu görürüz. Ancak evrim, sadece hayvanlar üzerinde işleyen bir doğa yasası değildir. Bir bitki, mantar, hatta bakteri türü bile evrimleşmektedir! Bu durumda evrimi kas gücüne bağlamak hatalı olacaktır. Gerçekten de, kimi durumda aşırı kaslı olmanın dezavantajlı olduğu bilinmektedir.

Peki evrim kaslıdan yana değilse, hangi özellikten yanadır? Uyum başarısı (İng: fitness) denen bir kavramdan. Uyum başarısı, bir canlının hayatta kalma ve üreme başarısı olarak tanımlanabilir. Kimi evrimsel analizde, bir bireyin ürettiği yavru sayısı olarak ölçülür; ancak genel olarak herhangi bir özelliği uyum başarısı olarak da seçmek mümkündür (bir diğer yaygın kullanım, canlının hayatta kaldığı yıl sayısını, yani ömrünü "uyum başarısı" olarak almaktır). Her ne kadar daha ileri düzey evrimsel analizde, evrimin sadece uyum başarısını arttırmaya yönelik bir süreç olmadığını görmek mümkün olsa da, en basit anlamıyla evrimsel süreçte uyum başarısının arttırılmasına yönelik bir ilerleme olduğu düşünülebilir. Özellikle de bir canlı, yeni bir yaşam alanına girdiğinde, türün popülasyonu üzerine şiddetle etki edecek olan Doğal Seçilim, uyum başarısını yukarı çekmeye çalışacaktır. Eğer ki tür içerisinde yeterince çeşitlilik varsa ve seçilim, türün yok olmasına neden olacak kadar güçlü değilse, türün popülasyonu içerisindeki gen ve özellik dağılımları yavaş yavaş değişecektir. Böylece tür, nesiller geçtikçe yeni yaşam alanına adapte olacak ve evrimleşecektir. Bu süreçte olan, uyum başarısının her nesilde bir miktar artmasıdır. 

Tüm bu sürecin yaşanabilmesi için, evrimleşecek olan popülasyonda çeşitlilik bulunması gerekir. O nedenle gelin çeşitlilik ile seçilim arasındaki ilişkiye bir bakış atalım:

Çeşitlilik ve Seçilim

Bir popülasyonun bütün bireylerini alıp, milyarlarca da olsa tüm genetik özelliklerini ve hatta yaşadıkları ortamın bütün çevresel özelliklerini ayıklayıp listeleyen bir süper bilgisayarımız olduğunu varsayalım. Örneğimiz, yukarıdaki vahşi kurt (Canis lupus) olsun. Diyelim ki, Kuzey Amerika’da yaşayan, 500 bireyden oluşan bir popülasyon olsun ve süper bilgisayarımız sayesinde bunların her bir bireyinin istisnasız olarak bütün genetik, fiziksel ve çevresel özelliklerini çıkartalım. Elde ettiğiniz bol miktardaki veriye baktığınızda göreceğiniz ilk şey, aynı türden olan bireyler arasında bile çok ciddi farklılıklar bulunduğudur. Gerçekten de, tıpkı her bir insan bireyinin birbirinden farklı genetik yapıya sahip olması, farklı gözükmesi ve farklı davranması gibi; kurtlar gibi ilk etapta benzer gözüken canlılarda da geniş bir çeşitlilik bulunmaktadır. Öyle ki, insanlardaki genetik çeşitlilik miktarı, üyesi olduğu Memeli Hayvanlar içindeki en düşük çeşitlilik miktarlarından birisidir! Dolayısıyla doğadan alacağınız iki kurt bireyi arasındaki genetik farklılık, muhtemelen rastgele seçeceğiniz iki insanın genetik farklılık miktarından daha yüksek olacaktır! Bunu ilk etapta kabul etmesi zor olsa da, doğaya ve kendimize dair ilk izlenimlerimizin ve sağduyularımızın neden hatalı olabileceğine dair güzel bir örnek olduğu kanısındayız.

Kentucky Community & Technical College System

Peki tür içerisindeki bu farklılık neden kaynaklanmaktadır? Esasında birçok nedeni vardır; ancak en yaygın olarak bilinen çeşitlilik kaynağı mutasyonlardır. Mutasyonlar, bir popülasyonun gen havuzu içerisinde durmaksızın değişiklik yaratırlar. Ancak çeşitliliğin tek kaynağı mutasyonlar değildir. En basitinden, bakteri gibi tek hücreliler haricindeki birçok canlı, eşeyli yollarla ürerler. Eşeyli üreme sürecinin bir parçası olan genetik rekombinasyon, yavru üretecek olan ebeveynlerin crossing-over gibi yöntemlerle genlerinin birbirine karışmasını mümkün kılar. Bu sayede yepyeni genetik kombinasyonlara sahip bireyler yaratılabilmektedir. Bir diğer deyişle, bizler ürerken kendimizin birebir kopyalarını çıkarmamaktayız. Üreme sırasında iki bireyin genleri birbirine rastgele karıştırılmakta ve bu sayede yepyeni bireyler doğabilmektedir. Çeşitliliğe katkı sağlayan diğer unsurlar arasında transpozonlar gibi genetik elemanlar ve süreçler de unsur da sayılabilir. Tüm bu süreçler, çok hücreli, gelişmiş canlıların tür içerisinde bile bu kadar farklı bireylere sahip olmalarının temel anahtarıdır. Bu sayede, popülasyonlar içerisinde çok ciddi bir çeşitlilik söz konusu olabilmektedir.

Bireyler arası bu temel farklılıklar, onların ister istemez çevresel baskılara (çevresel strese) tabi olmasına sebep olur. Çünkü bu geniş genetik çeşitliliğin bir kısmı, bu yapısından dolayı o anda bulunduğu çevreye çok başarılı bir şekilde uyumlu iken, bazıları ortalama bir miktarda uyumlu olacak, bazıları ise bir miktar veya tamamen uyumsuz olacaktır. Bunun sonucunda sadece bazı bireyler, kendilerindeki genetik kombinasyonu gelecek nesillere aktarabilecek kadar hayatta kalabilecek ve üreyecek, diğerleri ise ya hayatta kalamayacak, ya da üreyemeyecektir (veya bu çok başarılılara göre çok daha az hayatta kalabilecek ve çok daha az üreyebileceklerdir). İşte canlıların bazılarının daha kolay hayatta kalabilmesi ve diğerlerinin ölerek yok olması sürecine Doğal Seçilim; canlıların sadece bazılarının daha kolay üreyebilmesi ve diğerlerinin daha az üremesi veya hiç üreyememesi sürecine Cinsel Seçilim adı verilir. Bu iki doğa yasası da sayısız defa gözlenmiş, laboratuvar deneyleriyle tekrar edilmiş ve net bir biçimde, matematiksel dinamikleriyle birlikte ortaya konulmuş, evrimleşmeye nasıl katkı sağladıkları detaylı bir biçimde anlaşılmıştır. Çeşitlilik ve evrime nasıl katkı sağladığı ile ilgili olarak buradaki makalemizden detaylı bilgi alabilirsiniz.

Smithsonian Magazine

Seçilim Süreci Bilinçli midir?

Peki bu süreç, nasıl olur da türlerin evrimleşmesine ve türleşmesine neden olabilir? İşte asıl sormamız gereken soru budur. İlerlemeden önce şu noktayı netleştirelim: Yukarıda da izah ettiğimiz gibi, doğadaki hayatta kalma ve üreme mücadelesine insanlar olarak bizler isim vermekteyiz. Yani herhangi bir seçilim türü veya doğanın kendisi, "Şimdi şu türü, bu türe doğru evrimleştireyim." diye bir bilince sahip değildir ve evrim, planları olan bir olgu da değildir. Çevre kaotik olarak değiştikçe, türlerin uyum başarıları da rastgele ama genlerle tanımlanan bir biçimde değişir ve doğal süreçler süregelir. Bu süreçlerin hiçbiri istek, arzu, talep, niyet ile olmaz. Birer zorunluluk olarak ortaya çıkar ve bilinçsiz bir biçimde bazı canlıların seçilmesine, bazılarının elenmesine neden olur. Bu seçilme ve elenme süreci neredeyse hiçbir zaman rastgele değildir ve tamamiyle uyum başarısına bağlı olarak sürer. Dolayısıyla evrimi tek başına "rastgele" veya "rastgele değil" olarak kategorize etmek mümkün değildir. Evrim, doğadaki rastgelelik miktarı kadar rastgelelik faktörü içerir ancak ciddi bir miktarda da sıkı sıkıya tanımlanmış bir kurallar bütünüdür. Şimdi bunun ne anlama geldiğini bir örnekle görelim:

500 bireyden oluşan kurt popülasyonumuzdaki spesifik bir erkek kurdu ele alalım. Kurdumuzun adı X olsun. X’in doğumu sırasında meydana gelen genetik dizilimden veya rastlantısal bir mutasyondan ötürü köpek dişlerinde bir hastalık geliştiğini ve dişlerinin kolayca kırıldığını varsayalım ("hızlı diş eti çürümesi" gibi bir başka olumsuzluk da düşünebilirsiniz). Bu kurt, vahşi doğada diğerlerine göre çok daha avantajsız konumda olacak ve kolay kolay avlanamayacaktır. Çünkü avlanma sırasında dişlerine binen kuvvet altında dişleri kırılacaktır ve belki bir daha asla iyileşmeyecektir. İşte bu durumda Doğal Seçilim, bu kurt için olumsuz yönde işleyecek ve kurt muhtemelen daha üreyemeden, aç kalacağı için ölecektir. Buradan görebileceğiniz gibi, aslında "Doğal Seçilim zayıfa müdahale" etmemektedir, zayıf olan bireyin elenmesi süreci "Doğal Seçilim" olarak isimlendirilmektedir. Yani bu açıdan Doğal Seçilim bir nevi sonuçtur; ancak çoğunlukla neden olarak ifade edilir, çünkü süreci bir şekilde tanımlamak isteriz. Ancak bunun olumsuz bir sonucu vardır: Doğal Seçilim, bir seçimin nedeni olarak ifade edildiğinde, ister istemez bilinç de yüklenir, "Zayıf olduğu için Doğal Seçilim onu eledi" gibi ifadeler kullanılır. Bu da akıllarda hatalı anlaşılmalara neden olabilir. Fakat evrimsel biyolojiyi bir miktar anlamış bir kişi, bundan kastedilmek isteneni anlayacaktır. Seçilimin bilinci yoktur. Çevre, kaotik bir şekilde ve sürekli değişir. Yeni çevre şartları altında, bireylerin sahip oldukları özellikler onlara avantaj ya da dezavantaj sağlayabilir. Bu da, hayatta kalma ve üreme potansiyellerini belirler. Evrim, bu seçilim sonucunda popülasyonların gen dağılımındaki değişimdir. Bu değişim, nesiller içerisinde olur.

Sonradan Edinilen Özellikler (Modifikasyonlar), Genetik Sürüklenme ve Evrim

Başka bir yazımızda bahsettiğimiz gibi, kalıtsal değeri olmayan modifikasyonlar da dolaylı olarak Doğal Seçilim'i etkileyebilir (en klasik modifikasyon örneği güneş altında bronzlaşma veya spor yaparak kas geliştirmektir). Örneğin X isimli kurdumuzun dişini kırma sebebi zayıf genlere sahip olmak değil de, bir diğer kurt ile kavga ederken aldığı bir darbeyse, bunun evrimsel bir anlamı yoktur. Bu kırılan diş, genlerine işlenmeyecektir. Çünkü böyle bir mekanizma bulunmaz. Sonradan gelişen özellikler, genlerimizi etkileyemez (şimdilik, basit anlatım amacıyla epigenetik alanı göz ardı edilmektedir). Evrim, ömrümüz içerisinde kazandığımız özelliklerin genlerimize işlemesiyle olmaz. Evrim, genlerimizden ötürü ortaya çıkan özelliklerimizin, seçilime bağlı elenmesi veya desteklenmesiyle, popülasyon içerisinde o özelliklerin görülme sıklığının artması ya da azalmasıdır. Yani evrime bireysel çabayla müdahale etmek pek mümkün değildir (Yapay Seçilim haricinde). Evrim, tercihe bağlı ve anlık bir olay değildir. Evrim, bir süreçtir. Her canlı, o sürecin içerisindedir.

Köpeğin dişinin kırılmasının, genetik sebeplerle olmasa bile evrime etki edebileceği görülür. Ancak bu, dığrudan bir etki değildir. Diş, ne sebeple kırılırsa kırılsın, evrimin Doğal Seçilim mekanizması karşısında kurdun zayıf düşmesine neden olabilir. Benzer bir şekilde, tamamen şans eseri, diğer bireylerden çok daha kaliteli besinlerin olduğu bir alana düşmesinden ötürü diğer kurtlara göre daha iyi beslenerek vücudunu daha güçlü kılan bir kurdun da bu başarısı, genetik kökenli değildir. Şansı, evrimsel süreçte başarısını arttırmıştır. Fakat bunların ikisi de evrime doğrudan etki etmez. Çünkü yanlışlıkla bir dişin kırılmasının veya yanlışlıkla çok kaliteli besinlere ulaşmış olmanın genler tarafından bir ifadesi ya da belirtisi bulunmamaktadır. İşte bu, doğanın rastgeleliğinin bir sonucudur. Ancak genler etkilenmediği için, hayatta kalma ve elenme doğrudan evrime etki edemeyecektir. Ancak yine de, dolaylı bir katkı olduğu çok açıktır. Yine de, genlerin evrime etkisine kıyasla bu rastgelelik, çok sayıda bireyi barındıran canlı popülasyonlarında çok daha zayıf bir etkiye sahiptir. Dolayısıyla evrimsel bir değişimden söz etmek için, o değişime neden olan genetik kökenler incelenmelidir.

BrightSide

Sonradan kazanılmış özellikler olan modifikasyonlar, genleri değiştirmiyor veya genetik olarak aktarılmıyor olsa da (dişi kırılan bir kurdun yavrusunun dişleri kırık olmayacaktır), edinilen modifikasyonlar kimi durumda dolaylı olarak canlının hayatta kalma ve üreme performansına etki edebilecek, dolayısıyla türlerin evriminde dolaylı olsa bir etkiye sahip olabilecektir. Dişi kırılan kurt, sebebi ne olursa olsun şanssızlığından ötürü elenebilecek; kaliteli besinlerin bulunduğu yere şans eseri düşen kurt ise, sebebi ne olursa olsun daha kolay hayatta kalacak ve belki diğerlerine göre daha zayıf olan genlerini, daha fazla aktarabilecektir. İşte doğanın rastgeleliğinin neden olduğu evrimin en temel mekanizması olan Genetik Sürüklenme büyük oranda bu tip etkilerle ilgilidir. Evrim karşıtları, evrimin sadece tesadüflere dayalı olduğunu, dolayısıyla bilim olamayacağını iddia etmektedirler. Halbuki bu iddianın tamamı hatalıdır. Evrim, burada da net bir şekilde gösterdiğimiz üzere, tamamen anlaşılır ve takip edilebilir bir süreçtir. Evrimin rastgeleliği, çeşitlilik mekanizmalarından kaynaklanmaktadır; ancak bu mekanizmalar, evrimin sadece ilk adımıdır. Bu ilk adım atıldıktan sonra gelen seçilim mekanizmalarının rastgeleliği yok denecek kadar azdır. Dahası, evrim tamamen tesadüflere dayalı olsaydı bile, bu onun bilim olmadığı anlamına gelmezdi. Tesadüfler, bilimsel kavramlardır ve olasılık matematiği çerçevesinde incelenmektedirler. Gerçekten de evrimsel biyolojinin matematiksel altyapısı içerisinde bol miktarda istatistik ve olasılık matematiği bulunmaktadır. Ancak kafanızı şu etapta daha ileri konularla karıştırmamak için bunları bir kenara bırakalım. 

Genetik Sürüklenme'nin etkisi daha ziyade ufak popülasyonlarda etkilidir. Eğer ki incelediğimiz kurt popülasyonu sadece birkaç on bireyden oluşuyorsa, sadece Genetik Sürüklenme etkisiyle bile ciddi anlamda evrimsel değişim gözlemek mümkündür. Popülasyon içi birey sayısı arttıkça, Genetik Sürüklenme'nin etkisi de genelde azalmaktadır. Evrimsel biyoloji o kadar geniş bir alandır ki, türleri tek bir mekanizma açısından analiz etmek, bazı temel bilgiler verebilecek olmakla birlikte, gerçekçi bir evrimsel değişim tablosu çizmek için yeterli olmayacaktır. Bu nedenle, her mekanizmanın, farklı zaman dilimlerindeki etkileri ayrı ayrı analiz edilmeli ve türün üzerindeki evrimsel süreçler bu şekilde değerlendirilmelidir. Fakat şu anda konuyu dağıtmamak adına, seçilim mekanizmalarının dışına çıkmayacağız. Burada göstermek istediğimiz şey, evrimin sonradan kazanılan özelliklerin aktarımıyla değil, genlerin belirlediği özelliklerin seçilimiyle süregelen bir süreç olduğudur.

Eş Bulma, Kendini Beğendirme ve Çiftleşme: Cinsel Seçilim

Bu konuda canlılar üzerinde baskı kuran üçüncü bir nokta, doğada çoğu zaman “eş seçici” konumunda bulunan dişilere kendini beğendirmektir. Hayvanlar davranışlarını ve tercihlerini incelediğimizde, genellikle dişilerin, kendilerine güçlü görünen erkekleri seçtiğini görürüz. Avlanmakta beceriksiz bir kurt, neredeyse hiçbir dişinin seçimi olmayacaktır. Bu sadece dişiyi ve olası yavruları besleme becerisiyle ilgili değildir; aynı zamanda erkeğin vücudunun çelimsiz, postunun soluk gözükmesine neden olacaktır ve dişinin tercihini olumsuz etkileyecektir. Bu da doğrudan, X’in en temel yaşam amacı olan “üreme” fonksiyonunu tehlikeye atmaktadır.

Ambika Kamath

Bir dişi, eşini nasıl seçeceğini nereden bilir? Bu da, evrimsel süreçte genlerin şekillenmesiyle oluşan bir durumdur. Bu konu, evrimsel biyolojinin en can alıcı ve en ilginç konularından birisidir. Dolayısıyla kısaca özetlemek epey güçtür. Fakat birkaç önemli noktadan bahsedelim: öncelikle, bir dişinin belli özelliklerinden ötürü bir erkeği seçmesi, o özellikler erkeğin eşey kromozomunda (Y) taşınmıyorsa, dişi yavrularını da etkileyecektir. Bu cümleyi şöyle açıklayabiliriz: parlak posta sahip olan bir erkekle çiftleşen bir dişinin dişi yavruları da parlak postlara sahip olacaktır. Bu, baskın olarak dişilerin erkekleri seçtiği türlerde bile, dişilerin de erkeklerin avantajlı özelliklerine nasıl sahip olabildiğini açıklamaktadır. Ayrıca dişilerin tercihleri de evrimsel bir süreçten geçmektedir. Her dişi, aynı özelliklere bakmamaktadır. Diğerlerinden daha isabetli tercihler yapabilen eşler, daha sağlıklı yavrular üretmektedir. Bu yavrular, ebeveynlerinin tercihine sebep olan başarılı genlerini de almaktadır ve gelecek nesillere aktarma şansları yüksek olmaktadır. Bu şekilde, dişilerin erkekleri, erkeklerin de dişiler üzerindeki tercihleri şekillenmektedir. Bu, davranışsal bir evrim olarak da değerlendirilebilir.

Konuyu çok fazla uzatmamak adına detaylarına burada girmeyeceğiz; ancak Cinsel Seçilim ve cinsiyetlerin evrimi ile ilgili yazımızdan daha fazla bilgi alınabilir.

Çeşitlilik Nasıl Yaratılıyor?

Bu konuyu Evrim Mekanizmaları yazı dizimizde daha detaylı bir şekilde işledik. Ancak kısaca özet geçelim: Çeşitlilik, evrimin "çeşitlilik mekanizmaları" adı verilen bir diğer dizi mekanizması sayesinde sürekli olarak yaratılmaktadır. Her yavru, ebeveynlerinden farklıdır. Hatta mitozla veya amitozla bölünen canlılarda bile farklılıklar tespit edilebilir. Çünkü her nasıl olursa olsun, DNA kopyalaması kusursuz yapılabilen bir süreç değildir. Bu kusurlar, çeşitliliği yaratan mutasyonların doğmasına neden olur. Mutasyonlar, evrim açısından çok temel bir mekanizmadır; ancak evrime neden olabilecek güçte bir mekanizma değildir. Şöyle ki: 

Mutasyonlar, genlerde ufak değişimler yaratırlar. Bu mutasyonların neredeyse tamamı nötral mutasyonlardır. Bunlar, genellikle "sinonim mutasyonlar" denen bir grupta olan değişimlerdir ve canlıların proteinlerinde, dolayısıyla fiziksel özelliklerinde hiçbir değişim yaratmazlar. Yani ani değişimlere neden olmazlar. Fakat bu mutasyonlardan birkaç tanesi bir araya gelerek, yavaş ve kademeli farklılıkları tetikleyebilirler. Nötral mutasyonların etkisizliği evrim açısından çok önemlidir. Çünkü mutasyon dediğimiz şey, tek bir canlıda olan bir unsurdur. Dolayısıyla popülasyona kolay kolay yayılamaz. Ancak bir mutasyon nötr olduğunda, canlıya herhangi bir zarar vermediği için kolayca gelecek nesillere aktarılabilir. Böylece, popülasyona yayılmaya bol miktarda zaman bulur. Daha sonradan, başka nötral mutasyonlarla bir araya gelerek değişimlere neden olabilir. Bu değişimlerin bazıları zararlıysa bile, aynı nötral mutasyon çoktan birçok bireye yayıldığı için, popülasyondan silinip atılamaz. Aynı nötral mutasyonun başka bireylerdeki kopyaları, başka nötral mutasyonlarla bir araya gelerek, faydalı etkiye sahip değişimlerin doğmasına neden olurlar. Bir mutasyon bir kere avantaj sağladı mı, müthiş bir hızla popülasyona yayılarak baskın hale gelebilir. İşte bu değişimlerin popülasyonda gıdım gıdım birikmesi, türlerin görünümlerini, davranışlarını, özelliklerini değiştirir. Gen bazında meydana gelen, popülasyondaki gen frekansını nesiller içinde değiştiren evrime mikroevrim adı verilir. Bu mikroevrimsel değişimlerin popülasyonlarda birikerek büyük çaplı değişimler yaratmasına ise makroevrim denir.

Bazı mutasyonlar ise, ani etkilidir. Bunlar, mutasyonların çok daha ufak bir kısmını oluştururlar. Ani etkili olan değişimler genellikle zararlı etkilere sahiptir. Çünkü büyük çaplı bir değişim, engellenemez sorunları tetikleyebilir. Fakat her ani değişim zararlı değildir. Özellikle daha basit yapılı canlılarda ani değişimler müthiş faydalı varyasyonların (çeşitlerin) ortaya çıkmasını sağlayabilir. Bunların seçilmesi sayesinde türün özellikleri değişir ve makroevrim görülür: türler, farklılaşır, değişir. Bu süreçte, farklı bölgelerdeki canlıların, farklı seçilim baskıları altında kalmaları sonucu aynı türün farklı popülasyonları üzerine etkiyen evrimin yönü çatallanır, farklı taraflara gitmeye başlar. Bunun sonucunda, 1 atasal türden 2 veya daha fazla torun tür evrimleşir. Buna, türleşme adı verilir.

Mapop

Dahası, çeşitliliği yaratan tek unsur mutasyonlar değildir. Evet, mutasyonlar evrimin "nihai çeşitlilik kaynağı" olarak bilinir; ancak bu, "evrimin kendisi" demek değildir. Hatta matematiksel olarak burada da gösterdiğimiz gibi, mutasyonlar tek başlarına evrime hiçbir etkide bulunamazlar. Mutasyonlar çeşitliliği yaratır; ancak evrimi yaratan Seçilim Mekanizmaları olarak bilinen Yapay, Doğal, Cinsel, Akraba ve Grup Seçilimi olarak kategorize edebileceğimiz 5 seçilim türüdür. Üstelik mutasyonlardan başka crossing-over, transpozonlar, yatay gen transferi, virüsler, plazmidler, vb. mekanizmalar da sürekli olarak çeşitlilik yaratırlar. Mutasyonlar ile crossing-over, çeşitliliğin temel kaynakları olarak düşünülebilir; diğerleri ise daha ikincil mekanizmalardır. Fakat Seçilim Mekanizmaları olmaksızın çeşitliliğin anlamı, çeşitlilik olmaksızın Seçilim Mekanizmaları'nın işlevi olamaz. 

Dolayısıyla mutasyonlar tek araç olarak görülmemelidir. Hele ki evrimin mutasyonlarla gerçekleşen bir süreç olduğunu iddia etmek, tamamiyle asılsız ve gerçek dışı olacaktır.

Bonobolar Üzerinden Evrimi Anlamak

Şimdi bir Bonobo maymununu (Pan paniscus) düşünelim. Bu maymun türü, yalnızca Kongo Cumhuriyeti sınırlarında, Kongo Nehri’nin güneyi ile Kasai Nehri’nin kuzeyinde vahşi olarak bulunan ve soyu tükenmek üzere olan ve insana şempanzelerden bile yakın olan; şempanzenin oldukça yakın kuzeni olan bir maymun türü. Bu türün yaşadığı alan, son derece nemli ve uzun ağaçların yaşaması için elverişli bir ortam. Bir maymun için ağaçlara hızlıca tırmanıp aşağı inebilmek ve atik bir şekilde ağaçtan ağaca zıplayabilmek çok önemli faktörlerdir. Çünkü avcıları, daha iri (ve daha hantal) primatlar, timsahlar, leoparlar ve büyük pitonlardır. Dolayısıyla ağaçlar arasında hızlı bir şekilde hareket edebilmek, Bonobo için hayatidir. Bu da, kaçınılmaz olarak güçlü kollar demektir. Ancak yine, genetik bir farklılıktan ötürü (mutasyonlar, crossing-over ya da transpozonal sıçramalar sebebiyle edinilmiş olabilir), bir veya birkaç bonobo bireyinde kas gerilemesi veya erimesi olduğunu düşünelim. Bu, genetik bir hatadan kaynaklanmıştır. Üstelik bu çeşitlilik illa ölümcül veya aşırı fayda sağlayan bir değişim olmak zorunda değildir:

San Diego Zoo

Süper bilgisayarımız sayesinde, bir Pan paniscus popülasyonunun -örneğin- 100 bireyden oluşan bir kısmını alıp, genetik, çevresel ve fiziksel özellikler açısından çıktısını aldığınızda, çok ciddi farklılıklar görmekteyiz. Kiminin kol kasları diğerine göre daha gelişkin, kimininkisi diğerlerine göre daha az gelişmiştir. Yani kas gücü açısından, minik farklılıklar halinde bir dağılım gözleriz. Bütün bunları bir grafiğe dökersek, edineceğimiz şey bir çan eğrisidir:

Danghetti

Bu çan eğrisi, bir canlının hayatta kalabilmesi için gerekli olan özelliklerin, seçilmiş bir popülasyondaki canlılar arasındaki dağılımını gösterir. Çan eğrisinin ortalarındaki yüksek bölgede kalan (koyu renkle belirtilen) canlılar, popülasyonun normlarını belirlemektedir. Yani bu bölgeye düşen bir canlının kol uzunluğu, kas gücü, fizyolojik gelişmişliği, genetik kod dizilimi, vb. popülasyon için normal olan ve normal şartlarda hayatta kalabilmeyi gerektiren ortalama gereklilikleri belirler. Görebileceğiniz üzere bu alan, tipik olarak popülasyonun %68 (%34 + %34) gibi büyük bir oranını içermektedir. Bu, bu popülasyondan rastgele seçeceğiniz bir Bonobo’nun (aslında tüm türler ve tüm popülasyonlar için genel olarak geçerlidir bu) “normal” olma şansının %68 olduğunu gösterir ki bu gayet makuldür.

Ancak işler, her zaman normal gitmez. Yukarıdaki kurt örneğimizde olduğu gibi, çevresel veya genetik binlerce faktör, canlıların hayatta kalma oranını düşürebilir. Örneğin eğer bu grafik bir kurt popülasyonundaki belirli bir dişin dayanıklılığına dair dağılımı gösteriyor olsaydı, bizim zayıf bir dişe sahip olan kurdumuz, çan eğrisinin sol tarafında, yani turuncuyla gösterilen %13.6'lık kısma düşecektir. Öte yandan sadece normalden düşük özelliklere sahip bireyler yoktur. Kimi genetik kombinasyonlar sonucu, normalin üzerinde de bireyler ortaya çıkabilir. Örneğin bir genetik kombinasyon, bir Bonobo'nun kol kaslarının diğerlerine göre daha güçlü olmasını sağlayabilir; ya da kol uzunluğunun yaşanılan bir ortamdaki ağaçlarda hareket etmeyi daha kolay kılacak şekilde gelişmesine sebep olabilir. Bu durumda, yukarıdaki eğri bir Bonobo popülasyonundaki kol kaslarının güç dağılımını gösteriyor olsaydı, bu bireyimiz eğrinin sağ tarafındaki %13.6'lık alana düşecekti. Farkındaysanız özellikler normalin dışına çıktıkça, doğal olarak, popülasyon içerisindeki sayıları azalıyor. Eğrinin en uçlarında, %2.1'lik birer bölge daha bulunuyor. Bunlar, oldukça ekstrem durumlarda (ve düşük olasılıkla) meydana gelen kombinasyonları gösteriyor. Görebileceğiniz gibi, imkansız değil var olmaları; ancak oldukça nadir bulunuyorlar. Kimi durumda bir popülasyonda "anormal" özelliklere sahip bireyler oluşabilir (insan popülasyonunda uç bir zekaya sahip Einsteın'ın, 2.71 metre boya sahip Robert Wadlow'un bulunması gibi). Bu özelliklerin "iyi" mi, "kötü" mü olduğunu çevre koşulları belirleyecektir. Örneğin vahşi doğada 2.71 metre boya sahip olmak pek çok durumda hiç iyi bir özellik değilken, yüksek ve kıvrak bir zekaya sahip olmak çok işe yarayabilir. Ya da kimi durumda, tam tersi de olabilir. Örnekleri çoğaltmayı size bırakıyoruz.

Peki, Doğal Seçilim nasıl çalışır? Yukarıdaki kurt veya Bonobo örneğinde verdiğimiz gibi, bir popülasyondaki canlıların her biri, aynı özelliklere sahip değildir. Kimi avantajlı, kimi dezavantajlıdır (çan eğrisi). Avantajlı olanların, açık bir şekilde üreme ve hayatını devam ettirme şansları diğerlerine göre daha yüksektir. Dolayısıyla, avantajlı olanlar, “gen havuzu” denen ve bir popülasyona ait bütün genleri barındıran hayali bir havuzdaki kendisine ait gen miktarını arttırabilecektir. Bu da, gelecek nesillere, hayatta kalma avantajı olan ve şansı yüksek olan canlıların genetik kodlarının aktarılması demektir. Bu nasıl olur? Hayatta kalma şansı yüksek olan bir canlı, kolaylıkla üreyebilir ve genetik yapısını yavrusuna aktarabilir. Aktarılan yavruda, babasından gelme (ve aynı şekilde hayatta kalma şansı yüksek olmuş olan -ki çiftleşebilmiş- dişiden de gelen) “hayatta kalma şansını attırmış olan gen varyasyonları (çeşitleri)” bulunur. Dolayısıyla doğacak olan birey de, tıpkı anne-babası gibi hayatta kalma şansı yüksek olan bir canlıdır (bu kesinlikle böyle olmalıdır demiyorum ama çok büyük ihtimalle, doğan canlı da anne-babasına benzer).

İşte bu şekilde, her zaman hayatta kalma şansı yüksek olanın üreyebilmesinden ve göreceli olarak zayıf olanların elenmesinden ötürü, türde yıllar içerisinde bazı değişiklikler görülür. Süper bilgisayarımız sayesinde çıkardığımız ve her bir bireye ayrı ayrı ait olan listeyi hatırlıyor musunuz? Unutmayın ki üreme sırasında, sadece tek bir grup gen yavrulara aktarılmaz. Ana-babaya ait bütün fiziksel özelliklere dair genetik kodlar da, anadan yarısı, babadan yarısı gelecek şekilde yavruya aktarılır. Bunların sayısı belki de milyonlarca olabilir. Dolayısıyla, bir canlıyı fiziksel olarak üstün kılan bir yapının genetik bilgisi, büyük bir ihtimalle yavruya da aktarılacaktır. Bu da, her zaman hayatta kalma şansı yüksek olan yavruların, fiziksel olarak az çok anne-babalarına benzemeleri ve onların güçlü yanlarını alabilmeleri demektir. Ve bu da, popülasyonun fiziksel görünümünün zaman içerisinde değişmesi demektir [bu noktada, Türleşme Yazı Dizimizi okumanızda son derece fayda vardır].

Popülasyon içerisinde uç özelliklere sahip bireylerin daha az bulunması da popülasyon genetiğinin evrimle bütünleşmesi sayesinde açıklanmıştır: Bir popülasyondaki bütün genlerin (alellerin) toplamına gen havuzu adı verilir. Birçok fiziksel özellik doğrudan gen kombinasyonlarıyla belirlenmektedir. Bu gen kombinasyonları, genlerin ebeveynlerden yavrulara aktarım mekanizmalarından ötürü çoğunlukla "ortalama" bireyler yaratırlar. Zaten bu yüzden neredeyse her türlü özelliğin popülasyon içerisinde, yukarıdaki gibi bir çan eğrisi dağılımı gösterdiğini görürüz. Ancak bu çan eğrisinin içerisinde her zaman uçlarda yer alan, oldukça faydalı ve oldukça zararlı varyasyonlar da yer alacaktır. Bunlar, gerek genlerin farklı kombinasyonlarıyla, gerekse de popülasyon içerisine dahil olan yeni alellerle (mutasyonların, transpozonların, vb. unsurların etkisiyle) oluşur. Üstelik bu nadir bulunan bireyler, şans faktörünün etkisiyle birbirlerini bulabilirler veya kendilerine daha yakın olanlarla çiftleşmeyi tercih edebilirler. Bu durumda, eskiden nadir bulunan bir gen, yavrulara aktarılarak giderek sayıca artabilir. Hele ki bu gen, bireyin hayatta kalma ve üreme başarısını olumlu yönde etkiliyorsa, o genin sıklığı giderek artacaktır (bkz: Doğal Seçilim ve Yapay Seçilim). İşte bu sayede, popülasyonların gen havuzları kademeli olarak değişecek, buna bağlı olarak türün genel özellikleri de yavaş yavaş farklılaşacaktır. Esasında evrim, işte bu gen havuzunda meydana gelen gen frekansı (sıklığı) değişimleridir. Dolayısıyla evrimin sadece fiziksel değişimler olarak algılanmaması gerekir. Ancak uzun vadede, genlerin değişimi neredeyse her zaman fiziksel değişimleri de tetikleyeceği için, evrimsel süreçte çoğunlukla fiziksel değişimler de görürüz. Ancak evrimin sadece fiziksel değişimler ile sınırlı olmadığı ve her evrimin fiziksel değişimi gerektirmediği öğrenilmeli ve anlaşılmalıdır.

Neden Eşeyli Üreme?

Canlılardaki genetik farklılıkların oluşma sebebinin birinin eşeyli üreme olduğunu söylemiştik. Zaten eşeyli üremenin var olma "sebebi" de budur. Eşeyli üreme, canlıların hayatta kalma şansını, kopyalanarak ya da bölünerek çoğalmaya göre arttıran bir adaptasyondur (detaylı bilgi için buradaki makalemizi okuyabilirsiniz). Bunu basitçe şöyle anlayabiliriz: aslanlar (Panthero leo) gibi karmaşık yapılı bir canlının, mitoz bölünmeyle, kendilerini oldukları gibi kopyaladıklarını düşünelim. Böylece, popülasyon içerisinde son derece sınırlı bir gen çeşitliliği bulunabilecektir; çünkü ata konumunda olan aslan kendisinin birebir kopyasını üretecek, koca bir popülasyon içerisinde, mutasyonlar haricinde neredeyse hiçbir yeni gen kaynağı bulunmayacaktır. Bu durumda, eğer ki bir tane bile aslan için öldürücü olan virüs ortaya çıkarsa, aynı genetik koda sahip olan bütün aslanlar hızla ölecek, çeşitlilik olmadığı için, seçilim de işleyemeyecektir ("seçebilecek" bir çeşitlilik ortada bulunmamaktadır). Ancak eşeyli üremede, çeşitlilik çok sayıda arttığı için, bireylerden en azından bir kısmı kurtulur ve böylece popülasyonun hayatta kalma şansı artar. Doğal seçilim de elbette, bu sebeple, eşeyli üremeyi destekleyecektir. Ancak eşeysiz üreyen canlılar da, farklı bir yönde evrim geçirerek aşırı hızlı üreme ve çok hızlı çoğalma yöntemini geliştirmişlerdir. Böylelikle, nesiller üzerinde çok hızlı bir şekilde mutasyonlar birikebilir ve çeşitlilik artabilir. Kısaca yaşam formları, evrimsel süreç içerisinde hayatta kalıp üremenin farklı yollarını geliştirmişlerdir.

Buradan, yaşam içerisinde neden "üreme" veya "kopyalanma" denen bir sürecin evrimleştiğini okuyabilirsiniz.

Mutasyonların Bu Süreçteki Rolü ve Önemli, Temel Bilgiler

Genetik farklılıkların oluşmasındaki bir diğer sebep, daha önce de açıkladığımız gibi, mutasyonlardır. Mutasyonlar, yukarıda belirtilen ve hatları net olarak belirlenmiş sebeplerin aksine, rastgele oluşan hatalardır. Genetik kopyalanma sırasında, radyasyona maruz kalma durumunda, hücrelerin bölünmesi sırasında, mutajen kimyasalların etkisi dolayısıyla ve benzeri durumlarda oluşabilirler (buradaki makalemizden detaylı bilgi alabilirsiniz). Mutasyonlarla ilgili en yaygın kanı, hepsinin zararlı olduğu yönündeki bir hatalı düşüncedir. Gerçekte, mutasyonların büyük bir çoğunluğu etkisiz ya da etkisize yakın mutasyonlardır; yani canlı üzerinde dikkate değer bir değişim yaratmazlar ve ani etkili değillerdir. Ani etkili olan kısmın önemli bir bölümü ise zararlıdır ve mutasyonların zararlı olduğuna dair düşünce, bu noktadan kaynaklanır. Ancak ani etkili zararlı mutasyonlar, evrim tarihinde gördüğümüz mutasyonların %20-30 gibi ufak bir kısmını içerir. Daha önemlisi, zararlı mutasyonlar zaten çoğu zaman hızlı bir şekilde popülasyondan elendiği için, evrim için dikkate değer bir anlamları yoktur.

Bu noktada öğrenilmesi gereken bir diğer önemli bilgi şudur: Genel kanının aksine, bir mutasyon genel geçer olarak "zararlı" veya "faydalı" olarak tanımlanamaz. Bir bakteri türü düşünün. Bu bakteri, sizin vücudunuzda yaşamaya çalışıyor olsun. Ancak savunma sisteminiz, bu bakteriye karşı dirençli olsun ve kolayca bakteriyi yok edip, sizi hastalandırmasına engel olsun. Bir mutasyon meydana gelsin ve bakteri, bağışıklık sisteminize karşı dirençli hale geçsin. Bu durumda, kolayca üreyebilsin ve sizi ölümcül hastalıklara sevkedebilsin. Bu durumda, meydana gelen mutasyon faydalı mıdır, zararlı mıdır? Bakteri için son derece faydalıdır, çünkü onun hayatta kalmasını ve üremesini inanılmaz miktarda arttırmıştır. İnsan içinse son derece zararlıdır, çünkü bakteri, insanı eskiden öldürmezken, öldürür hale getirmiştir. Yani mutasyonların zararı ve faydası, canlıdan canlıya ve durumdan duruma değişebilir. Bu yüzden mutasyonlara tarafsız bakmakta fayda vardır. Üstelik illa istatistiki bir analiz yapılacak olursa, mutasyonların çoğunun yararlı veya zararlı değil, "nötr veya nötre yakın" olduğu görülür. Yani mutasyonların ezici bir çoğunluğu, uyum başarısına doğrudan etki etmez; ancak birden fazla nötre yakın mütasyon bir araya geldiğinde, faydalı varyasyonlar yaratma şansları oldukça yüksektir. Bu sayede, yukarıda izah ettiğimiz gibi popülasyona yeni çeşitlilik katılabilir. Daha kapsamlı bir analiz, buradaki ve buradaki yazılarımızdan okunabilir.

Burada, Evrim Mekanizmaları'nın çok az ve dar bir miktarına yer verdik; tümüne Evrim Mekanizmaları yazı dizimizden ya da kitabımızdan ulaşabilirsiniz. ancak temel bazı kavramları anlayabilmeniz ve aradaki bağı kurabilmeniz için faydalı olacağını düşünüyoruz. Bunların her birinin çok daha derin arkaplanları bulunuyor; ancak bazı kavramların kafamızda oturması açısından bu genel makalenin faydalı olacağını düşünüyoruz. Burada öğrendiklerimiz, özellikle bu yazı dizimizin diğer makalelerinde işimize yarayacak.