Gözün Evrimi: Görme, Göz Kusurları, Gözde Evrimsel Hatalar ve Çok Daha Fazlası...

Bugün sizlerle bilim düşmanları tarafından en çok çarpıtıldığı için bilimden uzak toplumda en ciddi yanlış anlaşılmalara sebep olan konuyu, gözün evrimini ele alacağız. Tabii ki söylemeye gerek yok, bilimsel bir gerçek olduğu için Evrimsel Kuramlar dahilinde rahatlıkla bu organın da evrimi diğer tüm canlılık evrimi gibi izah edilebiliyor. Ne var ki, bu sorunun sorulması bile insanlar arasındaki eksik bilgileri gösterdiğinden, konuyu detaylıca ele almakta fayda görüyoruz.

İlk olarak gözün tanımıyla başlayalım. Bildiğimiz gibi göz, 5 temel duyu organından biridir. Işık ışınlarına duyarlı reseptörleri barındıran bir organdır ve temel olarak etraftaki varlıkların görsel bilgilerini beyne iletmeye yarayan organdır. Bu işi, dediğimiz gibi yapısında bulunan elektrokimyasal reseptörler aracılığıyla yapar. Hayatın her alanında olduğu gibi, bu konuda somut bir şekilde izah edilebilir. Bu çalışma prensibine çok kısaca bakacak olursak:

Uzayda bazı kaynaklar, bazı fiziksel ve kimyasal sebeplerle ışık ışını paketleri (fotonlar) yayarlar. Bu ışınlar, Dünya'ya (ya da herhangi bir başka yere) ulaşırlar ve bu gezegenlere ve üzerlerindeki ulaşabildikleri her yere çarpıp, yine fizik yasaları etkisi altında yansırlar. Bu yansıma bütün cisimlerin fiziksel özelliklerinin de fotonların yansıma ve kırılma biçimlerinden ötürü dolaylı olarak fotonlarla birlikte taşınmasına sebep olur. Örneğin kıvrımlı bir yüzeyin her noktasına düşen ışık ışınları, farklı yönlere doğru kırılacaktır. Göz, çevreden sürekli olarak gelen bu fotonları yakalamak için özelleşmiş bir organdır. Gözün giriş bölgesi olan göz bebeği'nden (pupil) geçerek içeri giren ışık ışınları, daha sonra özelleşmiş sinir tabakasına ulaşarak geliş açıları, şiddetleri, vb. fiziksel özelliklerine göre çeşitli biçimlerdeki elektrokimyasal sinyallere dönüştürülürler. Bu sinyaller, sinir hücreleri üzerinde beyne taşınır ve beyinde bu sinyalleri okumak üzere özelleşmiş diğer sinir hücrelerince değerlendirilirler. Bu değerlendirme sonucunda bazı kimyasallar oluşturulur ve biz buna uygun tepkiler (düşünce, refleks, vb.) geliştirdiğimizi "sanarız" (aslında verilen bu tepkiler biyokimyasal tepkimelerden başka bir şey değildir).

Burada önemli bir noktayı belirtmekte fayda vardır: herhangi bir şeyi gören, gözümüz değildir; beynimizdir. Gözün tek görevi, etraftan gelen ışık ışınlarını elektrokimyasal sinyallere dönüştürerek, beyne bilgi sağlamaktır. Beyinde gözden gelen sinyalleri değerlendirmek üzere özelleşmiş olan bölgelere hiyerarşik olarak iletilir ve değerlendirilirler. Bu sinyaller sonucunda, beynin farklı bölgelerindeki hücreler, farklı kimyasallar salgılayarak gördüğümüz "şey"in algılanmasını sağlarlar. Beynin göz ile ilgili verileri değerlendiren iki temel bölgesi bulunur: Görsel Korteks ve Superior Colliculus. 

Bu açıdan gözün işleme biçimi, son derece basit ve anlaşılırdır. Günümüzde, bütün bilgisayarlar ve internet ağı, aslında bir göz gibi çalışır. İlk başta, uluslararası standart enstitülerince belirlenen bazı kurallar bütünleri, yani protokoller tanımlanır. Bu protokollere uygun olarak elektrik devreleri üretilir ve bu devreler, bu protokollere uygun bazı elektriksel sinyaller üretirler. Bu sinyaller, yine protokollere uygun olarak üretilen alıcılar tarafından algılanır ve değerlendirilirler. Örneğin siz klavyenizde herhangi bir tuşa bastığınızda, o tuşu tanımlayan bir kod elektriksel sinyale dönüştürülür ve işlemciye gönderilir. İşlemci, bu bilgiyi değerlendirip, ekrana o tuşa ait harfin çıkarılmasını sağlayacak elektriksel sinyali gönderir. Bu sinyal sayesinde ekranda belirli LED ışıkları yanar ve biz, ekranda, yazdığımız harfi çıkartmış oluruz.

Bu örneğimizdeki "protokoller", doğadaki ve Evrendeki fizik yasalarına denk gelmektedir. Bu protokoller, yani Fizik yasaları, Evren'in başlangıcına sebep olan kuantum dalgalanması sonucunda yokluğun "içerisinde" tetiklenen Büyük Patlama'nın yapısal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Farklı bir Büyük Patlama ile, tamamen farklı Fizik Yasaları ve dolayısıyla farklı evrenler var olabilirdi. Ancak "bu şekildeki" fizik yasaları meydana geldi ve "bu yasalar" sonucunda "bu galaksiler", "bu sistemler" ve "bu gezegenler" meydana gelebildi (gelmeyebilirdi de). Bunlardan bir tanesi "Dünya" dediğimiz gezegen oldu ve "bu yapısından" ötürü üzerinde canlılığı başlatabildi. Başka bir evrende, tamamen farklı "canlı" tanımları altında canlılar oluşabilirdi. Göz, "bu doğa" ortamında evrimleşti ve dolayısıylsa "bu Fizik yasaları"na bağlı olarak çalışmaktadır. Başka yasaların geçerli olduğu bir evrene gidebilecek olsak, gözümüz dahil hiçbir organımız çalışmayabilirdi. Bunları düşünmek, doğanın "doğa-üstüymüş gibi gözüken" bazı özelliklerini somutlaştırmanızı sağlayabilecektir.

Göz de, tıpkı elektrik ağları gibi bir prensiple çalışmaktadır. Gözümüze her an, her yönden, her frekans, dalga boyu ve şiddete sahip, farklı ışık ışınları gelmektedir. Bunların her biri, gözün içerisinde bulunan özelleşmiş hücreler üzerinde farklı etkiler yaratır. Bu etkiler, gözdeki bu hücreler tarafından farklı elektriksel sinyallere dönüştürülürler ve beyne iletilirler. Beyin, gözden gelen farklı elektriksel sinyalleri değerlendirerek, milyonlarca yıldır bunun için özelleştiği işini yapar: gözden gelen veriyi, görüntüye çevirir.

Şimdi, göze dönelim. Bu organ, nasıl evrimleşti? Bu soru, çok uzun yıllar bilim insanlarının kafasını kurcaladı. Çünkü bazı bilim düşmanları "İndirgenemez Komplekslilik" isminde bir hipotez ileri sürdüler. Günümüzde bilim tarafından çürütülmüş ve hatta ileri süren bilim insanı olan Michael Behe tarafından bile terk edilmiş; ancak Evrim Karşıtları tarafından bu terk ediş ve çürütülme önemsenmeden inatla karşımıza çıkarılan bu hipoteze göre, göz ve beyin gibi organlar, indirgenemez bir biçimde karmaşıktır. Yani, eğer ki evrimsel süreç basitten karmaşığa doğru ilerliyorsa (ki bu her zaman doğru değildir), günümüzdeki bir beyne, %100 çalışıyor dersek, %1'lik bir beyin ya da gözün bir işe yaramayacağı ileri sürülmüştür. Apaçık bir şekilde cahillikten kaynaklanan bu iddia, günümüzde gülüp geçilecek bir durumdadır. Çünkü bunu ortaya süren insanlar, doğayı ve prensiplerini anlamadıklarını ilan etmektedirler. Bu gülünç iddianın asılsızlığını, gözün evrimini işlerken göreceğiz.

Gözün Evrimi

Gözün evrimi, çok eskilere, çok çok eskilere gitmektedir. İlk "gözsü" yapıların günümüzden 600 milyon yıl önce evrimleştiği düşünülmektedir. Göz, tek bir atada, bir defa evrimleşip tüm canlılara bu şekilde aktarılmamıştır. Göz, evrimsel süreçte 50'den fazla defa, birbirinden bağımsız olarak evrimleşmiştir. Bu duruma yakınsak evrim (covergent evolution) denir. Bu da, son derece anlaşılır bir sebepledir: Bu Evren'in fiziksel yasaları dahilinde, kendi bütünlüğünü korumak durumunda olan canlıların, dışarıdan gelen bilgileri algılayıp ayırt edebilmek için çeşitli duyulara ihtiyacı vardır ve görmek, bunlar arasında en avantajlı olanlardan biridir. Çünkü sadece görerek bile bir tehlikeden kaçabilir, avın yönünü anlayabilir, yiyecek bulabilirsiniz. Tek bir duyu ile, pek çok bilgiye bir seferde ulaşabilirsiniz. Ve bu, vahşi doğada açık bir avantaj sağlamaktadır. Belki canlılar farklı bir biçimde evrimleşseydi, avcıları olmasaydı, beslenmek zorunda olmasalardı, göze ihtiyaç duymayacaklardı. Ya da örneğin Evren'de "ışık" olmasaydı, gözden bahsedilmeyecekti. Ancak Büyük Patlama sonucunda tüm bunlar oluştu ve canlılar da bu çevre koşullarına göre evrim geçirmek durumunda kaldılar.

Aşağıda, farklı canlılarda bulunan farklı göz yapılarını görmektesiniz. Bu 4 fotoğraf bile, gözün ne kadar farklı şekillerde evrimleşebileceğini bize göstermektedir. Buradan çıkarılması gereken bir sonuç vardır: üzerinde yoğun bir baskı bulunan yapılar ya da genel olarak canlılar, daha hızlı türleşmeye ve evrimleşmeye meyillidirler. Göz, canlılar için hayati bir organdır ve bu yüzden üzerinde çok ciddi bir baskı bulunmaktadır. Pek çok doğal faktör, gözün çalışmasını etkilemektedir; bu da gözün üzerindeki çevresel stresleri arttırmaktadır. Bu sebeple birçok canlıda, birçok farklı çeşit göz yapısı görebilmekteyiz. Bunların her biri, canlının kendi yaşam ortamına en uygun şekilde adapte olabilmesini sağlamaktadır.

En ilkel gözler, elbette ki günümüzdeki kadar çok özelliğe sahip, güçlü organlar değildi. Aslında, bir organ bile değildi. Evrim Tarihi'nde karşımıza çıkan ilk "göz"ler, var olan tüm yeşil bitkilerin ortak atası olan siyanobakteriler'de bulunan klorofil pigmentidir. Aslında günümüzde de siyanobakteriler bulunduğu için, bunların da atalarından bahsettiğimizi söylemekte fayda var; çünkü siyanobakteriler günümüzden 3.5 milyar yıl önce evrimleşmiş en ilkin hücrelerden biridir ve günümüze kadar, oldukça değişseler de, varlıklarını korumuşlardır. Kısaca, bizim bahsettiğimiz ve ilk "göz"lere sahip canlılar, 3.5 milyar yıl önce, canlılığın başlamasından 300-400 milyon yıl kadar sonra evrimleşen siyanobakterilerdir.

Burada bir noktayı netleştirmekte fayda var: Her ne kadar biz bunu "göz" olarak açıklasak da, elbette siyanobakterilerde gözlerden eser bile yoktur ve "göz" kelimesi yerine "fotoreseptör" (ışığa duyarlı alıcı) demek daha doğru olacaktır. Ancak "göz" kelimesini, genel anlamından çıkararak "ışığa duyarlı yapı" olarak tanımlayacak olursak, klorofiller de bu tanıma girecektir. Böyle düşündüğümüzde klorofil, ışığın varlığına göre fotosentez, daha doğrusu fotosistemleri gerçekleştirebilen bir pigmenttir. Dolayısıyla ışığa duyarlı ilk yapı olarak klorofilin evrimi ele alınabilir.

Ne var ki, bu yapılar daha da özelleşerek ışığın farklı özelliklerini algılayabilecek yapılar haline evrimleşememişlerdir; çünkü buna ihtiyaç olmamıştır. Zaten sabit olan bitkiler ve sınırlı hareket kabiliyeti olan fotosentetik bakteriler, avcılardan kaçma gibi bir baskı altında olmadıkları için, klorofillerini güneşten gelen ışınları en iyi şekilde değerlendirmek amacıyla özelleştirmişlerdir. Klorofiller, ışığın varlığına/yokluğuna ve eğer ortamda ışık varsa bunun sadece dalga boyuna duyarlı yapılardır ve başka herhangi bir özelliğini algılayamazlar. Bu sebeple, bitkilere giden kolda "göz" yapısının evrimi bu noktada sınırlı kalmıştır.

Öte yandan "hayvansı" canlılar olarak düşünülebilecek olan protistalarda (örneğin Öglena benzeri canlılarda) ve bazı yeşil alglerde, göz noktası (eyespot) dediğimiz bir "organel" bulunur. Göz noktası, hücrenin içerisinde bulunur ve klorofilden farklı olarak, ışığın varlığı/yokluğunu algılamak haricinde, çok kısıtlı olarak ışığın yönünü de algılayabilmektedir. Örneğin Öglena'da bulunan göz noktası, mavi renkte ışıkla aktive olan adenil siklaz enzimi sayesinde iş yapmaktadır. Bu organel sayede canlılar, gece-gündüz ritmini, yani Sirkadyan Döngü'yü (Circadian Rhythm) takip edebilirler. Bu canlıların ortak noktası, hareket etmelerini sağlayan kamçılarının (flagella) bulunmasıdır ve göz noktasından edinilen biyokimyasal bilgiye göre gerekirse ışığa doğru (pozitif), gerekirse de ışıktan uzağa doğru (negatif) hareket edebilirler (fototaksi). Ancak halen bu organelin, bizim bildiğimiz anlamda "görme" işini yaptığı söylenemez; çünkü göz noktası ışığın nereden geldiğini tam olarak algılayamaz ve cisimlerin şekillerini, uzaklıklarını, 3 boyuttaki konumlarını ayırt edemez.

Daha sonra, bu göz noktası isimli organel, biraz daha özelleşerek ışığın "yönünü" de algılamaya başlamıştır. Göz noktasından biraz daha kapsamlı özelliklere sahip bu yeni organele günümüzde stigma diyoruz. Bu yapı, günümüz Öglenalarında da korunmaktadır. Stigma, kırmızı pigment içerikli bir organeldir ve bir takım hassas kristal yapılarını içerisinde barındırır. Öglena, stigmasından aldığı bilgi ile ışığın yönünü tespit eder ve kamçısını kullanarak ışığa yönelir. Bu sayede fotosentez yapabilmek için her zaman daha fazla ışığa doğru yönelmiş olur. Bunun, nasıl evrimleştiğini anlamak zor değildir. Göz noktasına sahip olan ilkel ataları arasında, yöne de duyarlı olanlar veya duyarlı olmaya meyilli olanlar avantajlı konuma geçeceklerdir. Çünkü ışığa en çok yaklaşabilenler, en çok fotosentez yapabilecek ve en fazla besine ulaşabilecektir. Bu şekilde meydana gelen yönlü seçilimden ötürü bir süre sonra ışığın geldiği yöne de duyarlı bireyler toplumda baskınlık kazanacaktır.

Daha sonra, bu ilkin canlılar gittikçe gözlerini geliştirirlerken, zaman da gittikçe Kambriyen Patlaması'na doğru yaklaşmaktadır. İlerleyen yazılarımızda aktaracağımız sebeplerle, tek hücreli canlıların bir araya gelerek çok hücrelileri oluşturmaları mümkün olabilmeye başlamaktadır. Günümüzden 900-700 milyon yıl kadar önce, oksijen seviyelerinin de maksimum düzeye çıkmasıyla, daha büyük hücre kolonileri ve çok hücreli canlılar ilk defa evrimleşebilmeye başlamıştır. Sonrasında ise, günümüzden 542 milyon yıl kadar önce, hızlı bir evrimsel radyasyon (yayınım) meydana gelmiş ve canlılar, hızla çok hücreliliğe ve daha karmaşık yapılara doğru evrimleşmişlerdir. Çok hücrelilerin ve günümüzdeki envai çeşitliliğin ilk adımlarının atıldığı bu dönemlerde, henüz Dünya'nın hiçbir yerine çok hücreli canlılar hakim olmadığı için, yeni evrimleşen çok hücreliler, sınırsız bir yaşam alanı edinmişler, bu da evrimi daha da fazla tetiklemiştir. Bu konuya zamanı geldiğinde, bir diğer yazımızda ayrıntısıyla değineceğiz.

Bu hızlı ilerleyiş, gözlerin de evrimleşmesini hızlandırmıştır. Çünkü çeşitliliğin artmasıyla birlikte, av-avcı ilişkileri karmaşıklaşmıştır ve bu sebeple, avcısını ve avını en hızlı ve kolay görüp ayırt edebilenler avantajlı konumda geçmişlerdir. Bu da, görme duyusu üzerindeki en ciddi çevresel streslerden birini oluşturmaktadır.

Çok hücrelilik de doğal olarak bir anda meydana gelmemiştir; öncelikle hücreler arası işbirliği gelişmeye başlamıştır. Ayrıca Evrimsel Ekonomi dahilinde, koloniler halinde yaşayan hücreler içerisinde, belirli işleri yapmak üzere özelleşmiş hücre grupları bir araya gelmiş ve ortaklaşa çalışmaya başlamıştır. Böylece enerji tüketimi en alt düzeye indirilebilmiştir. Bu da, özellikle ışığı algılamak üzere evrimleşen hücrelerin de, koloniler ve sonrasında çok hücreli canlılar içerisinde, bir araya toplanmasına ve kolektif olarak çalışmaya başlamalarına sebep olmuştur. En ilkel gözlerin, göz noktalarının özellikle diğerlerinden başarılı kullanabilen hücrelerin bir arada çalışmaya başlamalarıyla evrimleştiğini düşünebiliriz.

Bu evrim sırasında, elbette kimyasal (moleküler) evrim de meydana gelmiş ve organeller ile hücrelerin genel biyokimyaları değişmeye başlamıştır. Evrimleşen bu yeni fotoreseptörler, tek bir kimyasalı barındırmaktadır: opsin. Opsin, ışığa duyarlı bir diğer proteindir ve bazı özel G-Proteinleri ile birlikte çalışarak ışığa karşı duyarlı hale gelebilmektedir. Bu canlılar arasında bazıları, kromofor (chromophore) adı verilen bir molekülü de içermektedir ve bu moleküle sahip olanlar, farklı renklere farklı tepkiler verecek özellikler kazanmışlardır ve böylece gözün evriminde bir adım daha atılmıştır. Kromofor da, tıpkı fotoreseptörlerin evrimi gibi, ilkel pigmentlerin bir arada toplanmasıyla oluşan bir pigmenttir. Kromoforun görevi, renklerin ayırt edilmesidir. Bunun sağlayacağı avantaj da oldukça açıktır: Daha önce de belirttiğimiz gibi Dünya üzerindeki her cismin kimyasal ve fiziksel yapısı farklıdır; bu da üzerlerine düşen ışığın farklı şekillerde yansıtılması demektir. Bu farklı yansıtılma biçimleri sayesinde canlılar bulundukları çevreyle daha kolay ve özelleşmiş bir şekilde etkileşimde bulunabilirler. Örneğin renklerin algılanması sayesinde kamufle olabilmeleri mümkün olmuştur. Karşılıklı evrim, burada devreye girmektedir: Hem en iyi kamufle olabilen bireyler hayatta kalabilecek; hem de renkleri en çok ayırt edebilen en kolay avlanacaktır. Bu karşılıklı gelişim de, av-avcı arasındaki karşılıklı evrimi tetiklemektedir.

Bu yeni evrimleşen biyokimyasal özelliklere sahip canlılar, az da olsa ışığın yönü ve şiddeti hakkında bilgiye sahip olabilmekte ve etraflarındaki renkleri az çok ayırt edebilmektedir. Ancak henüz gözün günümüzdeki halini almak için geçmesi gereken bir çok ara basamak vardır.

Günümüzde, karmaşıklık açısından en ilkel canlılardan biri olan yassısolucanlar, aynı zaman gözlerin evrimsel basamaklarından birini de halen temsil etmektedirler. Yassısolucanlar, çukur göz noktası yapısına sahiptirler. Bu, işbirliği dahilinde bir araya gelen göz noktalarının hafifçe içeriye çökmesi sonucu oluşan "çukur" yapıdaki "göz"lerdir. Halen tam olarak "göz" demek doğru olmasa da, yassısolucanların günümüzdeki üyelerinde sinir sistemi ve beyinle de işbirliği içerisinde olduğu için en "ilkin" göz yapısı olarak görmek mümkündür.

Optik olarak incelediğimizde, çukur bir yapının sağladığı avantaj şudur: Işık, buradan girerken biraz da olsa toplanır ve tek bir noktaya doğru (henüz bir noktada olmasa bile) odaklanmaya başlar. Bu da, birkaç derece ile sınırlı olsa bile, canlının ışığın yönünü eskisine göre daha net bir şekilde anlamasını ve buna göre davranmasını sağlar. Unutmamak gerekir ki bu basamaktan bir önceki gözler, ışığın yönünü vermekle birlikte, sadece çok temel sınırlar dahilinde ("ışık önden geliyor" ya da "arkadan geliyor" şeklinde) bilgi vermektedir. Ancak çukur yapı, birkaç derece de olsa buna esneklik katar ve canlının "ön" kavramı yerine, "önünde gördüğün 180 derecelik alan değil de, 170 derecelik alandan ışık geliyor" gibi bir bilgiye sahip olmasını sağlar.

Bunu evinizde de deneyebilirsiniz: Bir ping-pong topunu yırtıp açarsanız ve bir düzlem haline getirirseniz, bir tarafından baktığınızda arka tarafta ışık olup olmadığını anlayabilirsiniz; ancak size ışığın yönü hakkında herhangi bir bilgi vermez. Ancak bir diğer ping-pong topunu tam ortasından, yarımküre olacak şekilde keserseniz ve kapalı tarafından bakacak olursanız, arkadaki ışık kaynağının yönü çok belirsiz de olsa anlaşılabilecektir. Bununla ilgili internette bazı videolar bulunmaktadır; yazımızın sonunda paylaşacağız.

Göz evriminin ilerleyen basamaklarında, bu çukur yapıya bir de günümüzdeki retina (ağ tabaka) yapısını oluşturacak olan bazı diğer hücreler göz yapısına dahil olur. Bunun sebebi, artık canlıların gittikçe özelleşerek sistemleri evrimleştirmeye başlamasındandır. Sistemlerin evrimi, yine enerji ekonomisini arttırmaktadır ve özelleşmiş sistemler, başka işlerle uğraşmadan belli başlı görevler üstlenebilirler. İşte sinir sistemi de, bilgi iletiminden sorumlu sistem olarak evrimleşmiştir. Retina tabakasının atalarını oluşturan hücreler, kromoforun elektriksel sinyale çevirdiği bilgiyi, birbirleri üzerinden sinir sistemine veya değerlendirmeden sorumlu hücrelerin bulunduğu bölgeye iletir. Günümüzdeki pek çok canlıda bunu sinir sistemi yapmaktadır ve retina da, bu sistemin bir parçasıdır. Denizanası gibi bazı canlılarda, göz bulunur; ancak beyin bulunmaz. Bu sefer de, dediğimiz gibi, bu hücreler bilgiyi doğrudan kaslara iletirler ve kaslar, özelleşmiş yapılarıyla gelen bu elektrokimyasal bilgilere tepki verirler.

Burada unutulmaması gereken nokta, canlılarda meydana gelen her olayın biyokimyasal reaksiyonlardan ibaret olduğudur, bu sebeple "Bilginin işlenmesi için beyne sahip olmak gerekir." önermesi hatalıdır. Beyin, "değerlendirme" için "özelleşmiş" bir organdır; ancak her ne kadar varlığı oldukça faydalı olsa da, her canlıda olması şart değildir. Eğer bazı başka organ ya da hücreler de değerlendirme için özelleşmişlerse (evrimleşmişlerse) onlar da bir beyne ihtiyaç duymadan, beyin kadar başarılı bir şekilde olmasa da bilgileri az çok değerlendirip (değerlendirme kavramının da bir biyokimyasal tepkime olduğunu unutmayın) buna cevap verebileceklerdir (cevap vermek de biyokimyasal bir reaksiyondur).

Çukur göz noktası, dediğimiz gibi ışığın her açıdan gelmesi yerine, belirli bir sınır dahilinde gelmesini sağlar. Ancak bu çukurluk, kademe kademe arttıkça, odaklanma da artacaktır. Bu sebeple, her zaman daha çukur olan gözler desteklenecek ve göz noktaları gittikçe çukurlaşacaktır. Bu sırada, evrimin sadece göz üzerinde devam etmediğini de unutmamak gerekir. Canlılar, zaman geçtikçe daha da karmaşıklaşmaktadır. Bu sebeple daha "güçlü" gözler, her zaman avantaj sağlayacaktır.

Yine çukurluğun faydalarını ping-pong topuyla deneyebilirsiniz. Bu defa topunuzu yarım küre olacak şekilde değil, kürenin 4'te 3'ünden kesip, büyük parçayı incelerseniz, arkadaki bir ışık kaynağının konumunun, önceki denemelerinize göre çok daha net olduğunu görebilirsiniz. Hala geniş bir alana yayılmıştır; ancak en azından önceki basamaklara göre çok daha fazla bilgi vermektedir.

İğnedeliği Kamerası Göz Tipi, çukurlaşmanın son noktası olarak artık dairesel bir odanın oluşması sonucu evrimleşmiştir. Artık göz, iyice çukurlaştığı için ışık dar bir noktadan girebilmekte ve böylece oldukça toplanabilmektedir. Bu evrim sırasında, çukurlaşma artarken, canlının ışığın yönüyle ilgili edindiği bilgi de netleşmektedir. Az önceki örnekten yola çıkarsak, 170 dereceye inen açı, çukurlaşmayla birlikte 160, 120, 80, 30 şeklinde azalmış ve sonunda iğnedeliği göz yapısı sayesinde çok dar bir açıda yönün tespitini sağlamıştır. Bu çukurlaşma beraberinde az da olsa şekil tanıma yetisini de getirmiştir çünkü ışık dar bir huzmeden geçerek gelirken, kırılmalar netleşmekte ve ışığın yansıdığı cismin şekli belirginleşmektedir. Yine de halen, net görüşten bahsetmek çok zordur.

Bu noktada durup, geriye baktığımızda gördüğümüz olay şudur: Sadece ışığın varlığını ve yokluğunu anlamaya yarayan bir organel, zamanla evrimleşerek ışığın yönünü ve rengini anlamaya başlamış, daha sonra yön konusunda kendini gittikçe geliştirerek (nesiller boyu süren evrim sonucunda) yön konusunda çok ayrıntılı bir bilgi edinmeyi ("Işık, önündeki 5 derecelik bir alanda bulunuyor." gibi) sağlamıştır. Bu noktada da evrim durmamış ve çevrenin değişmesi ile yoluna devam etmiştir.

Şimdi, göz ile ilgili canlıların geliştirmesi gereken, daha doğrusu çevre şartları içerisinde geliştirmelerinin onlara avantaj sağlayacağı iki önemli basamak vardır: görüntünün netleştirilmesi ve cisimlerin şekilleri ile renklerinin algılanması. 

İlk sorunun, yani görüntünün netleştirilmesiyle ilgili sorunun çözümü iki kademeli olmuştur: gelen ışınların kırılma miktarını arttırarak ışığın belli bir noktada toplanma başarısı arttırılmıştır; bu ilk basamaktır. İkinci basamak ise gözün aldığı ışık miktarının ayarlanabilmesi sayesinde farklı ışık şiddetlerinde de başarılı ve net bir görüş sağlanmasıdır. İlk basamak, çukur göz yapısının içerisinin bir sıvı ile dolmasıyla sağlanmıştır. Daha doğrusu sıvı dolu bir göze sahip canlılar avantajlı konuma geçmişlerdir. Göz içerisinde bulunan sıvıları, havanınkinden yüksek kırılım indeksine (refractory index) sahiptirler ve bu sayede ışık bu ortama girdiğinde odak noktasına doğru toplanarak bir noktada birikmektedir. Bunu da yine evinizde lazerler ve şeffaf plastiklerle deneyebilirsiniz.

İkinci basamak ise, göze "diyafram", yani iris yapısının eklenmesiyle sağlanabilmiştir. Bu da, göz yapısı etrafındaki kasların, göz ile karşılıklı olarak evrim geçirmesiyle sağlanmıştır. Bu karşılıklı evrim konusunda en başarılı bireyler, parlak ya da soluk ışıkta da net görerek, diğer canlılar üzerinde avantaj sağlamışlardır. Çok şiddetli bir ışık, örneğin spot ışıkları gözünüze tutulduğunda görüntünün nasıl bulanıklaştığını düşünün. İşte iris yapısı sayesinde, ilkin göz yapılarına sahip canlılar da ışık değişimlerine adapte olacak bir göz yapısına sahip olmaya başlamışlardır. Tüm bunlar, açıkladığımız gibi kademeli bir evrimle sağlanmış ve her bir basamak, bir öncekinden faydalı hale gelmiştir.

Gözleri içerisinde, günümüzde camsı cisim (vitreous humor) denen sıvıya ve irise sahip olan canlılar, cisimleri daha net olarak ayırt etmeye başlayarak avantajlı konuma geçmişler ve nesiller sonunda popülasyondaki baskın canlı haline gelmişlerdir. Ancak bazı canlılar, bunu bir adım öteye götürmüşlerdir. Bazı bireylerde gelişimsel olarak bu camsı sıvı, yoğunlaşarak daha dar bir alanda toplanmıştır ve gözün girişi olan gözbebeği (pupil) arkasında, bizim bugün lens dediğimiz yapı evrimleşmiştir. Gerçekten de lensin yapısı, çok yoğun sıvılar ile benzerlik göstermektedir. Lens, etrafını saran bölgesel kaslar (zonular fibres) aracılığıyla kasılıp gevşeyebilir ve bu sayede ışığın kırılma miktarı ayarlanabilir. Bu şekilde de, canlı çok farklı ortamlarda görüş sağlayabilir ve hayatta kalmayı sürdürebilir. Evrim'in ilerleyen basamaklarında görüntüyü daha da netleştirebilmek adına; lens, gözbebeği ve günümüz modern gözlerinde iris'in hemen önünde bulunan ön oda yapılarını koruyan kornea isimli ve yine kasılıp gevşeyebilen bir yapı da evrimleşmiştir. Ancak daha fazla detaya inmemize bu etapta gerek yok.

Yukarıda bahsettiğimiz ikinci sorun, yani şekillerin ve renklerin daha net algılanabilmesi içinse, hayvanların evriminde geriye gitmemiz gerekmektedir. Burada işler biraz karışmaktadır, çünkü biz buraya kadar basit canlılardan gelişmişlere doğru geldik ve sadece gözün ışığı algılamakla ilgili evrimini inceledik. Ancak evrim, tek yönlü bir süreç değildir; buraya kadar geçtiğimiz basamaklarda pek çok gelişme de, bu anlattıklarımızla paralel olarak gelişmektedir. Şekil ve renklerin algılanması, farklı bir evrimsel süreci incelememizi gerektiriyor. Bu sebeple bir noktada geri dönüp, hayvanların evrimine yeniden göz atmalıyız:

Sil (kirpik; cilia), pek çok tek hücrelinin hareketini sağlayan küçük kirpiksi yapılardır. Bu yapıların seri ve koordine hareketleri sayesinde canlıların hareketi sağlanır. Ancak bazı siller, evrimsel süreçte hareketten farklı görevler yapacak şekilde özelleşmişlerdir. Birincil Sil olarak isimlendirilen bu özel grup, hareket yerine dış etmenlerden gelen bilgileri elektrokimyasal iletime çeviren özellikler kazanmışlardır. Bu siller, pek çok canlının gözlerinde ve burunlarında bulunmaktadır. Aşağıdaki ilk fotoğrafta göz hücrelerimizden çıkan silleri, ikinci fotoğrafta ise burnumuzda bulunan silleri görmeniz mümkündür: 

İşte evrimsel süreçte, göz çukurunu oluşturmak üzere bir araya gelen yüzbinlerce, milyonlarca hücreden bazılarında bulunan ve eskiden hareket etmeye yarayan birincil siller, bir arada toplanarak gelen ışığa göre farklı salınımlar yapılmasını ve buna göre cisimlerin şekilleri ve renkleriyle ilgili elektrokimyasal sinyallerin de beyne gönderilebilmesini sağlamak üzere evrimleşmişlerdir. Bu süreçte, bu hücrelerin kromofor yapıları da iyice özelleşmiş ve renkler ayrıntılı bir şekilde ayırt edilebilmeye başlamıştır. Örneğin denizlerde yaşayan memelilerin gözlerindeki bu hücrelerin kromoforları monokromatik (tek rengi ayırt edebilir), ağaçlar üzerinde yaşayan maymunsu atalarımızın ve günümüzdeki pek çok memelilerin pek çoğunun silli göz hücrelerindeki kromoforlar dikromatik (çift-renkli), insanlar da dahil olmak üzere primatların büyük bir kısmının gözlerindeki silli hücrelerin kromoforları trikromatik (üç-renkli) çalışacak şekilde evrimleşmiş ve özelleşmiştir. Tabii iki ya da üç renkten kasıt, iki ya da üç ana renk ve bunların karışımıyla elde edilebilecek binlerce ara renktir. Bu farklı renklerin algılanması, canlıların çevreleriyle olan ilişkilerini çok daha güçlendirmiş ve karmaşıklaştırmıştır. Bunun yapılmasını sağlayan ise, silli ilkin atalarımızdan itibaren gözlere sahip olmaya başlayan canlıların gözlerindeki silli hücrelerin evrimidir.

İşte bu şekilde, kademeli bir evrim ile ilkin gözlerden günümüzdeki karmaşık ve gayet "indirgenebilir" gözlere ulaşmak mümkündür. Gözlerin evrimi ile ilgili daha fazla ayrıntıya girmek istemiyoruz, çünkü bu şekilde küçük parçalara bölerek göze ait her noktanın evrimini inceleyebilirsiniz. Görüldüğü üzere, gözün evrimi, tam bir başarı öyküsüdür. Dediğimiz gibi, tek tip göz yoktur ve göz, evrimsel süreçte göz en az 50 farklı defa evrimleşmiştir. Bu evrimlerin her birinin yöntemleri ve yolları farklı olmuştur. Bilim insanları, bir göz noktasından kamera tipi gözün evrimleşebilmesi için 364.000 yılın yeterli olduğunu belirtmektedirler; belki de bu sebeple, göz defalarca kez evrimleşmeyi başarabildi, çünkü bu süre, uzun canlılık ve Evrim tarihi için göz açıp kapama süresinden bile kısadır. Günümüzde temel olarak birkaç göz tipi tanımlanmıştır:

1) Çukur Göz: Yukarıda da açıklandığı gibi en basit göz yapısıdır. Basitliğinden ötürü, pek çok canlı tarafından paylaşılır. Günümüzdeki filumların (şubelerin) %85'inin bu göz yapısına sahip olduğu bilinmektedir. Bunlar, yaklaşık 100 hücreden oluşan basit göz yapılarıdır ve 100 mikron boyundadır. Bazı canlılar, bu göz yapısını bir adım öteye götürerek evrimsel basamakta ilerlemektedirler.

2) Küresel Lensli Göz: Bu gözler, çukur gözlerin üzerine bir de lensin evrimleşmesiyle elde edilir. Bu göz yapısı bağımsız olarak 4 defa karındanbacaklılarda, 1 kere kopepodlarda, 1 defa halkalı solucanlarda ve 1 defa kafadanbacaklılarda evrimleşmiştir. Bu göz yapısı son derece net görüntü verebilmektedir; ancak hareket halindeyken bulanıklığa sebep olabilir. Bu sebeple, bu canlıların çoğunda gözlerin sabitlenmesine yarayan kaslar bulunmaktadır.

3) Çok Lensli Göz: Pontella veya Copilia cinsi bir kabuklu gibi bazı hayvanların gözlerinde birden fazla lens bulunmaktadır. Bu sayede çok daha keskin bir görüntüye ulaşılabilmektedir.

4) Ayrıştırıcı Kornea: Memelilerin, kuşların, sürüngenlerin ve diğer pek çok karasal omurgalıların gözleri bu yapıdadır. Yukarıda da açıkladığımız gibi, bu canlılarda da lens bulunur; ancak lens küresel değildir. Bu lensin yapısı, ayrıştırma indeksinin havadan fazla olmasını sağlar. Bu göz yapısı, karasal ortamda avantaj sağlamaktadır ve suyun ayrıştırma indisinden ötürü suda bulanık görüntü vermektedir. Suda gözümüzü açtığımızda etrafı bulanık görme sebebimiz budur.

5) Yansıtıcı Gözler: Bu gözlerin içerisinde, diğer gözlerden farklı olarak "ayna" yapısı bulunur. Gözün içerisine giren ışık, aynalardan yansıyarak güçlendirilir. Bu göz yapısı, kedigillerdeki gözlerin parlamasıyla karıştırılmamalıdır. Kedilerin, köpeklerin ve benzeri hayvanların gözlerinin parlamasının sebebi tapetum lucidum ismi verilen bir yapıdır ve bu yapının görevi ışığın göz içerisinde yansıtma yoluyla şiddetlendirilerek gece görüşünü de sağlamasıdır. Yansıtıcı göz yapısına benzemesine rağmen kedilerin gözleri yapısal olarka bu gruba girmez.

6) Bileşik Gözler: Şimdiye kadar tanımladığımız 5 tip, bileşik olmayan gözler kategorisindeydi ve sadece tek bir yapıdan bahsetmekteydik. Bileşik gözler ise, yüzbinlerce fotoreseptörden oluşan konveks göz yapısıdır. Bileşik gözlerin en büyük avantajı çok geniş bir açıyı görebilmeleri, hızlı hareketlerde çok daha etkili görüş sağlayabilmeleri ve ışığın gerekirse polarize edilebilmesidir. Bileşik olmayan gözlerin lensleri çok küçüktür ve dolayısıyla çözünürlüğe bir sınır getirmektedir. Ancak bileşik gözler, bu durumun üstesinden gelmeyi başarmıştır. Bileşik gözlerin de bazı alt başlıklarından bahsetmek mümkündür ancak burada daha fazla girmeyeceğiz.

Görebileceğiniz gibi, gözün evrimi son derece net ve ardışık olaylar dizisi olarak izah edilebilmektedir. Unutulmaması gereken nokta şudur: İnsanlar, evrimi anlamaya çalışırken, "eksik" ve "ilkel" gibi kullanımlara başvurmaktadırlar (bizim kullandığımız anlamıyla "ilkel", "günümüzden eski" demektir). Bu da, sanki o gözlerin "mükemmel" olmadığını ama bizim gözlerimizin "mükemmel" olduğu fikrini yaratmaktadır. Halbuki her canlı için yaşadığı dönemdeki göz yapısı (ya da herhangi bir yapısı) son derece kullanışlıdır. Ve unutmamak gerekir ki günümüzdeki gözleri -yanlış bir şekilde- %100 olarak kabul ettiğimiz bir skalada, %1'lik bir göz, hiç gözün olmamasından iyidir. %2, %1'den de iyidir. Bu şekilde, adım adım günümüzdeki gözlere ulaşabiliriz.

Gözün Evrimi'ndeki Hatalar ve Kusurlar

Gözümüzün evrimi, her yapı gibi halen sürmektedir. Değişen Dünya ve çevre koşulları, üzerimizde çeşitli baskılar yaratmaktadır. Ozon tabakasının delinmesi, teknolojinin gelişimi vb. durumlar, etrafımızdaki radyasyon ve görünür ışık alanı haricindeki ışınımların gözümüzde daha fazla etkisi olmasına sebep olmaktadır. Şu andaki "görünür alan" olarak tabir edilen ve elbette ki insan için uydurulmuş olan (başka canlılar başka aralıkları görebilirler) sınır, bize bu "yettiği" için evrimleşmiştir. Neden tüm frekans aralığını göremiyoruz? Çünkü ihtiyacımız yok ve üzerimizde bu yönde bir evrimsel baskı bulunmuyor (bkz: trade-off ilkesi). Gelecekte, değişen ihtiyaçlar ve çevre koşulları sonucunda, evrim değişik yönlere doğru gidebilecektir.

Elbette Evrim'i kontrol eden doğaüstü herhangi bir güç bulunmadığı için, doğa sıklıkla süreçte hatalar yapabilmektedir veya Evrim sayesinde kazanılan yapılar, çevre baskıları altında "mükemmel"den oldukça uzak şekilde evrimleşebilmektedir. Bunların en ilginci beyindeki sayısız hata olmakla birlikte, gözümüzdeki evrimsel hatalar da oldukça ilgi çekicidir.

Göz, yapısı itibariyle, eldeki hücresel malzemelerin en iyi şekilde kullanılarak görsel bilginin beyne aktarılmasını sağlamak amacıyla evrimleşmiştir. Ancak bu evrim sırasında, bazı çok ciddi "karışıklıklar" ve "hatalar" meydana gelmiştir. 

Gözde bulunan en ciddi hatalardan biri, omurgalılara ait gözlerde görülmektedir. Aslında bizler de dahil olmak üzere omurgalılar, eğer ki doğaüstü bir şekilde var edilseydik ya da Evrimsel süreç "mükemmel" bir şekilde işleseydi, şu anda olduğundan yüzlerce kat daha iyi görüyor olabilirdik. Ne yazık ki evrimsel süreç sırasında gözden beyne verileri ileten retina tabakası oluşurken, yapısal olarak ters bir bağlantı kurulmuştur. Yani normalde ışığı algılayıp bunu elektrokimyasal sinyallere çevirecek olan hücreler önde, bu sinyalleri beyne iletecek sinirler arkada olması gerekirken; tam tersi şekilde bir yapı evrimleşmiştir. Bu sebeple, ışığa duyarlı hücreler, sinir ağının arkasında yer almak durumunda kalmışlardır. Bu da, göze gelen ışığın öncelikle, anlamsız bir şekilde, sinirlerden oluşan yoğun ağı geçmesini gerektirmektedir ve bu, ışığın şiddetini ve kalitesini ciddi anlamda bozmaktadır.

Hata, bununla da sınırlı değildir: bu sinirler gözün en iç kısmında yer aldığı için, bir noktada gözün "içerisinden" geçerek beyne gitmeleri gerekir ve bunun gerçekleştiği bölgede de bir kör nokta bulunmaktadır. Eğer ki gözünüzde yapısal bir sorun olursa -ki Dünya çapında 40 milyon insanın günümüzde mağdur olduğu bir durumdur- ışık bu kör noktaya düşebilir ve burada ışığı algılayan hücreler bulunamadığı için (çünkü oradan damarlar ve sinirler geçmekte ve beyne doğru yol almaktadır- körlük sorunu doğmaktadır. 

Yukarıdaki fotoğrafta görüldüğü gibi, mantıklı bir "tasarım"da olması gerekenin aksine, ışığı algılayan hücrelerin bulunduğu tabakanın ("light sensors" olarak belirtilen kırmızı tabakanın) üzerinde sinir ağı ("nerves" olarak belirtilen gri çizgiler) bulunmaktadır ve bu ağ, ışık hücrelerine gelen ışığın etkisini gereksiz yere azaltmaktadır. Ayrıca koyu gri bir çıkıntı olarak gösterilen ve beyne giden optik sinirin bulunduğu noktada ışığa duyarlı hücrelere yer yoktur ve bu yüzden ışık buraya düşecek olursa, kişi göremeyecektir.

Halbuki kafadanbacaklılarda (cephalopoda) retina bu şekilde değil, tam tersi ve olması gereken şekildedir; en üstte sensör hücreleri bulunmaktadır, bunların arkasında ise sinirler bulunur. Bu sayede kafadanbacaklıların sinirleri, sensör hücrelerinin "içerisinden" geçerek beyne gitmek zorunda kalmazlar ve bir kör nokta oluşmaz; böylece bu hayvanlarda ışık açısına bağlı körlük oluşmaz. Demek ki evrimsel süreçte bunu sağlamak mümkün olabilmektedir ve imkansız değildir, önünde çevresel bir engel yoktur. İşte omurgalılarda bulunup, kafadanbacaklılarda bulunmayan bu hata sadece Evrimsel Biyoloji ile açıklanabilmektedir:

Kafadanbacaklıların retinası beynin bir uzantısı olarak evrimleşmemiştir. Omurgalıların evriminde ise retina, beynin bir uzantısı olarak evrimleşmiştir. Kafadanbacaklılarda retina beyinden bağımsız olarak evrimleştiği için, gözün arkasında oluşabilmiştir. 2009 yılında Kröger yaptığı bir çalışmayla Zebrabalıkları gibi küçük gözlere sahip balıklarda ters bağlantının onlara kör olmak pahasına avantaj sağladığını (bu sayede minimum miktarda camsı sıvı kullanılarak daha fazla retinal hücre sığdırmak mümkün olabilmektedir) ispatlamıştır. Bu sayede artık biliyoruz ki, denizlerde yüz milyonlarca yıl önce yaşamış omurgalı atalarımızın bulundukları ortama adapte olabilmek için geliştirdikleri yapı, günümüzde avantaj sağlamamasına rağmen, kökten değiştirmek çok zor olduğu için, "mükemmel" olmasa da iş görebildiği için ve değişmesi için üzerinde evrimsel bir baskı bulunmadığı için omurgalılarda halen korunmaktadır. Yani Evrimsel süreçte kazanılmış bir özellik, genetik sebeplerle yüz milyonlarca yıldır aktarılmaktadır ve balıklar için "başarılı" olan göz, torun türlerde "hata" haline gelmektedir. Bu, başka hiçbir düşünce sistemiyle açıklanamaz ve Evrimsel Biyoloji'nin açıklayıcı gücünü bize bir kere daha gösterir.

Hatta açıklamalar burada da bitmez. Memeliler, sürüngenlerden ayrıldıktan sonra bu "hatalı" göz yapısını neredeyse olduğu gibi korumuşlardır ve göz konusunda pek bir kademe kaydedememişlerdir. Ancak yine sürüngenlerin bir kolu olarak ayrılan kuşlar, aynı hatalı yapıyı pekten isimli bir proteinin üretilebilmesini sağlayarak geliştirmişler ve sensör hücrelerinin önünü kapatan sinirlerin çoğunu yok etmişlerdir. Bu sayede kuşlar, memelilerden çok daha üstün bir görüş gücüne sahiptirler. 

Göze dair pek çok kusur ve hastalık saymak mümkündür. Pek çoğu genetik kökenli olan ve çevreden de oldukça etkilenen onlarca kusur bulunabilmektedir. Örneğin görme bozuklukları, gözün kasılmasını sağlayan kaslarda erime, vb. durumlar ciddi sorunlara sebep olabilmektedir. Burada bunların hepsine girmeye gerek görmüyoruz; pek çoğu zaten net bir şekilde, herkes tarafından bilinen hatalar ve hastalıklar. Ancak bunların düşünülmesi bile, gözümüzün "mükemmellik"ten ne kadar uzak olduğunu size hatırlatabilecektir. Belki gelecekte, bu hastalıklardan bazılarını bu yazımıza ekleyebiliriz.