Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Renkli Görüşün Evrimi: Evrimde Türler Nasıl Yeni Özellikler Kazanır?

Renkli Görüşün Evrimi: Evrimde Türler Nasıl Yeni Özellikler Kazanır? Suren Manvelyan
Editör Seçkisi
Reklamı Kapat

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Evrime dair halk arasına bilerek yayılmış yalanlardan birisi, evrimin sadece veya çoğu zaman "fonksiyon kaybettirici" yönde işlediğine dair bir argümandır. Bu görüşe göre evrim, en başından kusursuz bir şekilde yaratılmış olan türleri bozacak ve daha kusurlu hale getirecek biçimde işlemektedir. Elbette bu argümanın bilimsel olarak desteklenen herhangi bir tarafı yoktur ve bu argüman, evrimsel sürece dair bilgisizliği yansıtmaktadır. Ancak şu soru samimiyetle sorulabilir: Evrimde yeni bir fonksiyon nasıl kazanılır? Yani bir yeni bir fiziksel özellik veya yeni bir davranış, yani yeni bir "bilgi", genlere nasıl "işlenir"? 

Bu sorunun evrimle ilgili temel varsayımlar açısından hatasını buradaki kısa yazımızda izah etmiş ve buradaki yazımızda da fonksiyon kazandırıcı özelliklere bir örnek vermiştik. Bu yazıda ise bir diğer örnek vererek, evrimde yeni özelliklerin nasıl kazanıldığına bir bakış atacağız.

Renkli Görüşün Evrimi

Gözün evrimi, evrimsel biyolojinin en iyi çalışılmış ve detayları ile ara basamakları en net biçimde ortaya konmuş evrimsel süreçlerden birisidir. Aşağıdaki görselde, bu basamaklar genel özellikleriyle gösterilmektedir:

Robomec

Bu yazımızda, gözün bir organ olarak evriminden ziyade, nasıl renkli görebildiğimizle ilgili ilginç bir evrimsel süreçten bahsedeceğiz. Çünkü bu, bir canlının yeni fonksiyonları nasıl kazandığına ve evrimin yepyeni fonksiyonlar kazandırabileceğine dair en harika örneklerden birisidir. Bu yazıda başrol oyuncumuz, "opsin" adı verilen bir gen ve protein grubu olacak. Örneğin farelerde bu genlerin DNA dizisi şu şekildedir:

NCBI

Evrimsel süreçte, canlıların ışığı ve renkleri algılayabilmesi için evrimleşmiş çok sayıda opsin molekülü bulunmaktadır. Bunlar, Tip-1 ve Tip-2 şeklinde iki büyük kategori altında toplanıyorlar. Tip-1, bildiğimiz bütün canlılarda bulunsa da; Tip-2 sadece bazı canlı gruplarında bulunur. Bunların da birçok alt grubu bulunmaktadır.

Bizi ilgilendiren, Tip-2 opsinlerden olan C-opsinleri olarak bilinen bir gruptur. "Silli Opsinler" olarak da bilinen C-opsinleri, omurgalılarda da bulunan çok önemli bir gruptur. Bu moleküller, ışık sinyallerini sinir hücrelerindeki elektrik sinyallerine dönüştürürler.

Omurgalılarda 2 tip C-opsini bulunur: Lise biyolojisinden hatırlayacağınız üzere, koni ve çubuk opsinleri. Rodopsin olarak da bilinen çubuk opsinleri, düşük ışık koşullarında görmeye yarar ve renkleri kısıtlı miktarda ayırt edebilir. Koni opsinleri ise renkli görüşü mümkün kılan opsin molekülleridir.

Omurgalılarda bulunan opsinler 5 ana gruba ayrılır (bunlardan ilk 4'ü konidir, sonuncusu ise çubuk hücresidir):

  • Uzun Dalgaboyuna Duyarlı (LWS): 500-570 nanometre (nm) dalgaboyu aralığındaki yeşil, sarı ve kırmızı renklere duyarlıdır.
  • Kısa Dalgaboyuna Duyarlı - 1 (SWS1): 355-445 nm dalgaboyu aralığındaki mor renklere ve morötesine duyarlıdır.
  • Kısa Dalgaboyuna Duyarlı - 2 (SWS2): 400-470 nm dalgaboyu aralığındaki mor ve mavi renklere duyarlıdır. Sadece bazı memelilerde bulunur. 
  • Rodopsin Benzeri (Rh2): 480-530 nm dalgaboyu aralığındaki yeşil renge duyarlıdır. Memelilerde bulunmaz. 
  • Rodopsin Benzeri (Rh1): 500 nm dalgaboyu aralığındaki mavi ve yeşil renklere duyarlıdır.

Bizi bu yazı için ilgilendiren ise, bunlardan LWS olanıdır (kimi zaman orta uzunluktaki dalgaboyu da dahil edilerek LWS/MWS olarak da adlandırılabilmektedir). Farelerde, sıçanlarda, sincaplarda, tavşanlarda, keçilerde, yani kısaca memelilerin çoğunda bu LWS/MWS opsinini kodlayan tek bir adet opsin geni bulunur. Bu gen, yukarıdakine benzer şekilde, 510-550 nanometre dalgaboyunu algılayacak biçimde özelleşmiş proteinler üretmektedir. Bu saydığımız canlılar dikromatik görüşe sahip canlılardır (dikromat canlılar). Yani sadece 2 rengi görebilmektedirler (opsinlerinin durumuna göre o iki rengin hangileri olduğu değişebilmektedir). 

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Yakın kuzenlerimizin birçoğu gibi biz insanlar trikromatik görüşe sahip canlılarız (trikromat canlılar). Yani kırmızı, yeşil ve mavi renkleri ve bunların kombinasyonlarından oluşan 1-2.3 milyon farklı rengi algılayabilmekteyiz. Dikromatlarda ise bu sayı sadece 10,000 renk civarındadır.

"Neden onlar iki rengi görecek şekilde kalmışlar ki?" diye sorabilirsiniz. Aslında 2 rengi görebilmenin de çevreye bağlı olarak bazı avantajları vardır. Örneğin dikromat canlıların karanlıkta daha iyi görebildiğini gösteren çalışmalar var. Gerçekten de, canlılara baktığımızda, nokturnal olan, yani gece yaşayan canlılarda dikromatik görüşün daha yaygın olduğunu görmekteyiz. Ancak evrimsel sürecin genel tarihine baktığımızda, dikromat atalardan, trikromat torunların evrimleştiği görülmektedir. Bu, "basitten gelişmişe" olan bir yolculuktan ziyade, ortam şartlarının değişmesine bağlı olarak, maymunlarda ve bazı diğer hayvanlarda daha fazla rengi ayırt etmenin öneminin artmasındandır. 

Dikromatik Canlılardan Trikromatik Canlılar Nasıl Evrimleşir?

Dolayısıyla burada sorulması gereken asıl soru şudur: "İyi de, atası dikromat olan bir hayvan türü, nasıl olur da trikromat olacak biçimde evrimleşebilir?"

İşte bu sorunun cevabını, evrimsel biyoloji ve popülasyon genetiği harika bir şekilde verebilmektedir! Genlerimize bakan araştırmacılar, bizde ve yakın kuzenlerimizde, diktromat memelilerdeki MWS/LWS opsin geninin 2 kopyası olduğunu buldular. Bunlardan daha orta uzunluktaki dalgaboylarına duyarlı olana MWS deniyor; daha uzun dalgaboylarına hassas olana ise LWS. Aşağıda, bu iki proteinin neye benzediğini görebilirsiniz:

MSU

MWS olanı 527 nanometre, yani yeşil rengi algılıyor. LWS ise 557 nanometre, yani kırmızı rengi... Bu, bizi trikromatik yapan en önemli iki molekül! Yalnız ilginç olan durum şu: Bu iki proteini kodlayan DNA dizisine baktığımızda, birbirinin %98 oranında birebir aynısı olduğu görülüyor! Üstelik biri, genomumuz içinde diğerinin hemen yanında yer alıyor. Dahası, her ikisinin bulunduğu pozisyon da, dikromat olan atalarımızdaki LWS'yi kodlayan genlerin pozisyonuna çok yakınlar! Yani o atasal gen, bir şekilde iki kopyaya kavuşmuş ve bunlardan biri ana görevini korurken, diğeri mutasyonlar ve seçilim yoluyla kademeli olarak değişmiş olmalı. Böylece, dikromatik bir atadan, trikromatik bir torun evrimleşebilir!

Bu nasıl oluyor? Gen çoklanması denen mutasyon tipiyle... Bu tip mutasyonda, genlerin okunması sırasında kimi zaman yanlışlıkla fazladan bir kopya üretiliyor. Ve genelde, bu ekstra kopya diğerinin hemen yanına yapıştırılıyor. Böylece aynı işlevi gören 2 gen oluşuyor. Buna, "kopya sayı varyantı" da denebiliyor ve popülasyon genetiği çerçevesinde, türlerin evrimini incelemek için kullanılan ana yöntemlerden birisi, bu kopyalanma olaylarına bakmak! Aşağıda bu durum gösteriliyor:

Wikipedia

Bu, eğer ki o genin ürettiği proteinin fazla üretilmesi sıkıntıysa, Doğal Seçilim tarafından elenip gidiyor. Zararlı mutasyonların genellikle popülasyondan hızla elendiğini, dolayısıyla evrime doğrudan etki etmeye fırsat bulamadıklarını hatırlayınız. Ancak çoğu zaman, bir genin birden fazla kopyasının oluşması pek bir etkiye neden olmuyor. Çünkü bir gen, genellikle sadece bir proteini kodluyor ve eğer ki o genin sayısı artacak olursa, genellikle olan tek şey o proteinin hücre içindeki miktarının artması oluyor. Eğer ki bu protein zararlı değilse, canlı hiçbir sorun yaşamadan hayatına o genin 2 veya daha fazla kopyasıyla devam ediyor. Ta ki bir mutasyon o ekstra gen veya genleri "susturana" veya "değiştirene" kadar.

Bu ikinci ve sonraki kopyalar, mutasyona çok daha açıktır. Çünkü halihazırda işlevsel olan bir kopya varken, ekstra kopyaların mutasyona uğramasında çoğu zaman sakınca yoktur. Doğal Seçilim, bu etkisiz mutasyonları elemediği için, o gen de kısmen daha hızlı bir şekilde değişme fırsatı bulur. Kimi zaman bu mutasyon, o ek genleri tamamen susturur. Susturulan kopya, kimi zaman "sahte-gen" veya çöp DNA'ya dönüşür. Kimi diğer zaman ise, mutasyonların yarattığı değişim, proteinin işlevini kademeli olarak farklılaştırmaktadır. İşte bizim opsin genimizde olan tam da budur! İkinci kopyada meydana gelen mutasyon, yepyeni bir rengi algılamamızı mümkün kıldı!

Opsindeki Rastgele Mutasyonların Evrime Etkisi

Bu, öylesine uydurulan bir hikaye değildir. Bu genin evrimi öylesine iyi çalışılmıştır ki, hangi mutasyonların dalgaboyu hassaslığını ne düzeyde değiştirdiği son derece net bir şekilde bilinmektedir. Yani hangi mutasyonlar meydana gelip de, 527 nanometreye duyarlı bir protein 557 nanometreye duyarlı olacak şekilde evrimleşti, bunu çok iyi biliyoruz. Şöyle ki, opsinin:

  • 180'inci pozisyonunda: Alanin, Serin'e,
  • 277'inci pozisyonunda: Fenilalanin, Tirosin'e,
  • 285'inci pozisyonunda: Alanin, Treyonin'e

dönüştü. Bunlardan ilki, proteinin hassas olduğu dalgaboyunu 7 nanometre, ikincisi 8 nanometre, üçüncüsü ise 15 nanometre maviye kaydırdı! Her bir mutasyonun protein üzerindeki etkisini bu kadar net biliyoruz! Bu hassasiyet noktasının kayması, ikinci kopyadan üretilen opsinin yepyeni bir rengi algılayabilmesini mümkün kıldı. 

Bu mutasyonun günümüzden 35 milyon yıl kadar önce, Eski Dünya Maymunları ile Yeni Dünya Maymunları'nın ayrılmasından sonra yaşandığı düşünülüyor. Biz Kuyruksuz Maymunlar da, Eski Dünya Maymunları'ndan trikromasiyi miras aldık. Yani şanslıyız diyebiliriz.

Sonuç

Mutasyonlar, seçilim veya genel olarak evrim, illâ fonksiyon yitirici olmak zorunda değildir. Faydalı mutasyonların uzun vadede seçilimi, pek tabii yeni fonksiyonlar kazandırabilir. Üstelik bu, yeni bir fonksiyon kazanmanın sadece bir yoludur. Unutmayınız: Eğer fonksiyon kazandırıcı evrim örneği görmek istiyorsanız, vücudunuza bakmanız yeterlidir. Sahip olduğunuz istisnasız her özellik, bir zamanlar atalarımızdan birine fayda sağladığı için evrimleşmiş olan özelliklerdir: saç renkleri, parmak sayısı, organ biçimleri ve görevleri, davranışlar, üreme yöntemi, burun yapısı ve daha nicesi...

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 3
  • Bilim Budur! 2
  • Muhteşem! 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • S. B. Carroll. (2007). The Making Of The Fittest. ISBN: 978-0393330519. Yayınevi: W. W. Norton & Company.
  • A. Chinen. (2003). Gene Duplication And Spectral Diversification Of Cone Visual Pigments Of Zebrafish. Genetics, sf: 663-675. | Arşiv Bağlantısı

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 28/09/2020 18:03:03 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/3145

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Instagram
Tardigrad
Zehirli Mantar
Doğa Yasaları
Hayvanlar
Balıklar
Anne
Diş Hekimliği
Akciğer
Hastalık Kontrolü
Kanser Tedavisi
Nöron Hücresi
Konuşma
Yaşam
Yavru
Odontoloji
Kertenkele
Deney
Hastalık Dağılımı
Gelişim
Hominid
Tutarlılık
Sperm
Sinaps
Koronavirüs
Elektron
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Bilimsel bilgi hem iyi, hem kötü şeyler yapmanızı mümkün kılar. Ancak bilim, bir kullanma kılavuzu ile gelmemektedir.”
Richard Feynman
Geri Bildirim Gönder