Bu konu, uzun yıllardır bilim insanlarının inceledikleri bir konudur. Açıkçası tam bir karara varılamamış olmakla birlikte, üzerinde durulan çok güçlü kuramlar bulunmaktadır. Bu kuramlar dahilinde birçok araştırma aralıksız sürdürülmektedir ve gün geçtikçe yeni bulgular ortaya çıkarılmaktadır.
Eşeyli Üreme'nin evriminde araştırılmakta olan üç ana kuram bulunmaktadır:
Bu kuramlardan ilki, mayozun bakteriyel seks, yani transformasyonun özel bir türü olduğu ve bu üreme tipinin özelleşip evrimleşmesi sonucu oluştuğunu ileri sürmektedir. Bazı bakteriler, DNA'larını hücre dışına kelimenin tam anlamıyla "salarlar" ve bu gen, bir başka bakteri tarafından "yenerek" (endositoz ile) hücre içerisine alınır ve öz DNA ile entegre olur. Bu olaya transformasyon denir. Şimdiye kadar bu şekilde üreyen 67 farklı prokaryot türü tanımlanmıştır. Bu kuram sayesinde, prokaryotik eşeyli üreme ile ökaryotik eşeyli üreme arasında eksiksiz bir köprü kurulabilmektedir. Bakteriyel transformasyon ile ökaryotik eşeyli üreme arasında birçok benzerlik bulunmaktadır. Özellikle son zamanlarda keşfedilen G. intestinalis isimli bir tek hücreli protozoa türünde görülen üremede, neredeyse mayozdaki homolog kromozomların üretilme evresiyle birebir benzeşen bir ara basamak görülmüştür ve bu keşif, bu kuramı güçlendiren bir bulgu olmuştur.
İkinci bir kuram, mayoz ile mitozun ikisinin de bakteriyel transformasyondan paralel olarak evrimleştiği ile ilgilidir. Yani ilk başta bakteriler mitoz ile mayoz arası, ne karmaşık ne de basit olan, ancak mitoz kadar da, mayoz kadar da özelleşmemiş olan bir üreme tipine sahiptiler. Sonrasında ise evrim süreçleri sonucunda bir grup prokaryot mitozla bölünmeyi evrimleştirirken, bir diğer grup mayoz ile bölünmeyi evrimleştirmiştir. Bu kuram, günümüzde pek de üzerinde durulmayan, çok fazla kanıta dayanmayan; ancak yine de açıklama gücü açısından değerlendirmeye alınan bir kuramdır.
Son olarak, bizim de bilim camiasının geneli gibi daha muhtemel olarak gördüğümüz, üçüncü bir kuram vardır: Mitozdan Evrimleşen Mayoz. Bu kurama göre, anlaşılacağı üzere, öncelikle mitoz, amitoz gibi bir süreçten evrimleşmiş, sonrasında ise mayoz, mitotik bölünmeden evrimleşmiştir.
Günümüzde mayoz ile üreyen canlılar, aynı zamanda mitoza da bağımlıdırlar. Çünkü mitoz, yukarıda açıklandığı gibi çok etkili bir üreme, en azından çoğalma sistemidir. Dolayısıyla doğa, ikisi arasında bir denge kurmuş ve ökaryotik canlıların birine mahkum olmaya zorlamamıştır. Kısaca ikisini dengeli bir şekilde kullanabilen canlılar doğada avantajlı konuma geçmişler ve çoğalmışlardır. Günümüzdeki ökaryotik canlıların çoğunda eşeysel üreme mekanizması mayozdur; ancak vücut hücreleri mitoz ile çoğalır. Yani bir ökaryotik bir hayvan türü olarak insanı ele alacak olursak, üreme organlarında mayoz ile üreme hücreleri üretilirken, geriye kalan bütün hücreleri mitoz ile üreyerek çoğalır. Dolayısıyla insanın fiziksel büyümesinin kaynağı mitozdur; ancak üreyebilmesinin tek yolu mayozdur. Hatta burada not düşmek gerekir ki, üreme organlarımız da mitoz bölünme ile oluşup çoğalır; ancak bu hücrelerin genlerinde okunan farklı bölgelerden ötürü, üreme hücrelerini üretmek üzere özelleşen hücreler mayoz bölünme geçirirler. Geri kalan her hücre mitoz ile çoğalır.
Mayozun mitozdan evrimleştiğini düşündüren bu gerçek, bilim insanlarını mayozun evrimleşebilmesindeki basamakların keşfine de itmiştir. Açıkçası bu aşırı kapsamlı bir konudur ve başlı başına yüzlerce sayfalık bir kitap edebilir. Dolayısıyla ne yazık ki burada tamamına girmemiz mümkün değildir. Ancak mayozun nasıl mitozdan evrimleştiğini anlayabilmeniz için basamak basamak geçilen aşamaları, çok da derine girmeden aktaracağız:
Mitozdan Mayoza Evrimde Geçilen Basamaklar:
1. Mitoz Bölünme: Normal bir şekilde canlıların büyük bir kısmı ilk etapta mitozla üremektedir. Bu süreçte, hemen her süreçte olduğu gibi birçok hatalı üreme olabilmektedir. Bunların büyük bir kısmı doğa tarafından elenmektedir. Ancak bir kısmı da "garip" özellikler taşısa da varlığını sürdürebilmektedir. Bunu, altı parmağa sahip olduran bir mutasyona sahip insan gibi düşünebiliriz. Evet, normların dışındadır; ancak mutasyonu ölümcül bir zarara sahip olmadığı için canlıyı yok etmez ve ölene kadar taşınabilir. Mitoz sırasında meydana gelebilecek herhangi bir hata sonucu oluşan "garip" formlar ya da süreçler de bu şekilde sürdürülebilir.
2. Diploid Hücre Oluşumu: Normalde, dediğimiz gibi prokaryotik bir canlıda tek set kromozom bulunmaktadır. Ancak hatalı bir mitoz sonucunda (ki bunun bir tipi "endomitoz" denen "iç mitoz"dur), hücre bölünmeden genler kopyalanır ve tek bir hücre içerisinde hapsolmuş iki kat hücre bulunur. Veya nadiren de olsa iki hücre birbirine "kaynar" ve genler tek bir bedende birleşerek iki katına çıkar. İşte bu şekillerde, haploid (tek set kromozoma sahip) bir canlıdan, diploid (çift set kromozoma sahip) bir canlı oluşur. Bu tip canlıların büyük bir kısmı bu iki setin birbirine bağlanma ve hücre içerisindeki konumlarına göre ölümcül özellikler kazanarak yok olacaktır. Ancak nadir durumlarda bu çok kromozomlu bireyler hayatta kalabilirler. Bunu da büyük bir skalada kromozomal eksikliklere ve fazlalıklara benzetebiliriz. Bir ya da iki kromozomu eksik ya da fazla olan insan bireyleri hayatta kalabilmektedir. Ancak insan gibi modern bir hayvan türü çok karmaşık olduğu için, aşırı kromozom eksikleri ya da fazlaları çok ciddi sorunlar yaratır. Ancak daha basit bir organizmada, kromozom sayısının artması ya da azalması aynı ciddiyette sorunlar yaratmayabilir. Sonrasında ise, mitoz bölünme ile bu çok kromozomlu bireyin sayısı popülasyonda artabilir. Bunun olması için çok uzun evrimsel süreç gereklidir.
3. Homolog Eşlenme: Bu hatalı mitotik bölünmeler sonucu oluşan bireyler içerisinde oluşturulan yeni kombinasyon sonucu var olabilen enzimler, özellikle de "kohezin" isimli kaynaştırıcı enzimler sayesinde bu iki genetik materyal birbiriyle eşlenecek özellikler kazanabilir. Bu, tamamen biyokimyasal bir süreçtir ve DNA'yı oluşturan nükleotitlerin kimyasal yapısı ile alakalıdır. Basitçe, farklı iki DNA'nın benzer kodları taşıyan kısımları, kimyasal çekim sayesinde bir araya gelir. Hatalı eşlenmelere sahip olan bireyler bu genetik kaynaşmayı başaramaz ve elenir. Başarılı olanlarsa yine mitotik bir şekilde çoğalarak ürer ve popülasyon içerisinde sayıları artar.
4. "Paramayoz": Bu şekilde eşleşmiş kromozomlara sahip bireylerin geçirdiği mitozlar sırasında, kaynaşma ya da endomitoz sonucu oluşan iki set önce kopyalanır, sonrasında ise iki hücreye eşit olarak dağıtılır. Daha sonra gelen mitoz sonucunda ise tekrar bir dağıtım olur ve 2 set kromozoma sahip bir bireyden tek setlere sahip 4 yavru üretilmiş olur. Tabii bu ilkin denemelerin büyük bir kısmı başarısızlıkla sonuçlanabilir; ancak uzun süreçler sonucunda tek bir nesil başarıya ulaşsa, bu başarı kalıcı olabilecektir.
5. Haploid Hücre Üretimi: Paramayoz isimli ilkin mayoz sonucunda, değinildiği gibi tek set hücreye sahip 4 yavru üretilir.
6. Hücre Kaynaşması: Bu aşamada, 2. basamakta da görüldüğü gibi, halihazırda var olan hücreler birbiriyle kaynaşabilmektedirler. Eğer ki bu tek setli kromozomlara sahip olan hücreler, birbirine kaynamaya meyilli olurlarsa, işte o zaman farklı iki bireyden gelen "gamet" hücreleri birbirine kaynamış ve yeni bir ürün üretilmiş olur. Bu da, yukarıda mayozun avantajları olarak gösterdiğimiz sebeplerle doğa tarafından desteklenir. Böylece ilkin bir döllenme gerçekleşmiş olur.
7. Sürecin Döngüselleşmesi: Sadece bu olayı tekil olarak gerçekleştirebilen bireyler değil; aynı zamanda genetik yapısı buna müsaade eden, daha eğilimli olan bireyler de doğal süreçlerle seçileceklerdir. Bu sayede mayoz bölünmeyi daha kolaylıkla başarabilecek genetik materyale sahip canlılar sürekli olarak seçilirler. Bunun sonucunda da mayoz bölünme döngüsü, sürekli bir hal alabilir.
8. Ek Özelliklerin Kazanılması: Döngü bir defa başarıldıktan ve sonrasında sabitlendikten sonra, mayozun ek özellikleri de kademe kademe evrimleşebilecektir. Örneğin crossing-over olayı, mayozun evrimleşmesinden sonra, çeşitliliği arttırıcı bir mekanizma olarak avantaj sağlamış ve evrimleşmiş olabilir. Benzer şekilde sinaptonemal komplekslerin oluşumu, rekombinasyon nodülleri, retrotranspozon susturma etkisi gibi özellikler kademe kademe evrimleşebilecektir.
Tüm bu basamaklar göstermektedir ki, mitozdan başlayarak mayozun evrimleşebilmesi işten bile değildir. Elbette ki bunun oluşabilmesi için yeterince süre tanınması şarttır. Ayrıca burada dikkat edilmesi gereken en kritik unsur bu basamakların her birinde oluşan canlıların hayatta kalabilecek özelliklere sahip olabildiği gerçeğidir. Yani insanlar sanki "yarım bir mayoz" sonucu oluşan canlının hayatta kalamayacağını düşünmektedirler. Halbuki yukarıdaki her bir basamak sonucu oluşan canlı başarıyla hayatta kabilecektir. Dolayısıyla bu konuda herhangi bir sorunla karşılaşılmaz ve Evrim işlemeye devam eder.
Ek olarak: Neden Eşeyli Üreme Evrimleşmiştir?
Mitozun, yani aseksüel olarak üremenin belli başlı birkaç avantajı vardır:
- Çok hızlı bir üreme tipidir, kısa sürede birçok kopya üretilebilir.
- Oldukça düşük enerji sarfiyatı vardır. Yani kolaylıkla gerçekleşebilir.
- Karmaşık olmamasından ötürü süreç açısından riski düşüktür, nadiren hata oluşur (mutasyon açısından değil, sürecin ilerleyişindeki hatalar).
- Üretilen bireyler ata bireyle tıpatıp aynıdır, dolayısıyla eğer ki ata bireyler başarılıysa, yavrular da tam olarak başarılı/uyumlu (fit) özelliklere sahip olacaktır.
Ancak aynı zamanda mitoz risklidir çünkü aslında ata birey ile tıpatıp aynı genlere sahip olmak göründüğü kadar iyi değildir. Eğer ki popülasyon içerisine ölümcül bir virüs ya da salgın hastalık girecek olursa, genetik çeşitlilik neredeyse hiç olmayacağından, çok sayıda ölüm ve kitlesel yok oluş olacaktır. Elbette mitozla üreyen canlılarda da bir miktar çeşitlilik vardır; ancak çevrenin sürekli değişimi, çok daha yaygın bir çeşitliliği tetiklemektedir. Üstelik sadece bu da değil, bireylerden birinde meydana gelecek bir ölümcül ya da başarıyı etkileyen mutasyon, olduğu gibi, gelecek nesillere aktarılacak ve bir neslin hayatta kalma ve üreme şansını doğrudan olumsuz etkileyecek, belki yok edecektir. Çünkü mitozla üremede meydana gelen genetik hatalar neredeyse hiçbir zaman tam olarak düzeltilemez.
İşte çeşitliliğin hayati ve eşeysel önemi, bir grup canlı üzerinde seçilim baskısı yaratmıştır. Bunun sonucunda da, nesiller boyunca süren seçilim sonucunda eşeyli üreme evrimleşebilmiştir.
Eşeyli üreme, ya da mayoz, mitozdan biraz daha farklı bir süreçtir. Aslında bakıldığında, arka arkaya iki mitoz gibi gözükebilir; sadece kromozomların dağılımı ve çoğaltılması kademeleri farklıdır. Mayozda öncelikle her bir kromozom eşlenerek homolog kromozomlar üretilir, sonrasında mitoza oldukça benzeyen hücre bölünmesiyle öncelikle homolog kromozomlar farklı iki hücreye ayrılır, sonra yine mitoza oldukça benzeyen ikinci bir bölünmeyle kardeş kromatitler birbirinden ayrılarak toplamda 4 farklı hücreye dağılır. Böylece tek bir hücreden, 4 yeni hücre üretilebilmiş olur. Ana hücrede iki set kromozom bulunmaktayken, yavru hücrelerde birer set kromozom bulunur. Daha sonra bu bir set kromozom ile, karşı cinsten gelen bir set kromozom döllenme sayesinde birleşerek, iki set kromozomdan oluşan (tıpkı ana/baba hücreler gibi) bir canlı oluşturulur.
Eşeylli üreme evrimleşebilmiştir çünkü belli başlı birçok avantajı vardır:
- İki farklı canlının genlerinin karışımından ötürü yüksek bir çeşitlilik potansiyeline sahiptir. Bu sayede her yavru, ebeveynlerinden birçok açıdan farklı olabilmektedir; ancak aynı zamanda ikisinden de bir parça taşımaktadır. Böylece hem güçlü özelliklerin aktarımı yapılırken, aynı zamanda bu özelliklerin üzerine ek birleşimlerin eklenmesi mümkün olmaktadır. Çünkü kimi zaman bir gen, tek bir alel olarak bir bireyde bulunurken deaktif olabilir; ancak eğer bu iki alel, bir yavruda birleşirse, aktive olarak yepyeni bir ürünün ortaya çıkmasını sağlayabilir.
- Eşeyli üremede rastlantısal bileşimlerin oranı daha yüksektir. Crossing-over denen olay sayesinde, iki taraftan (iki ebeveynden) gelen genlerin bir kısmı tamamen rastlantısal olarak karışır. Bu karışım, yepyeni özelliklere sahip bireylerin oluşabilmesi demektir.
- Çeşitliliği arttırıcı özelliğinden ötürü farklı koşullara farklı şekillerde dayanıklı olabilen bireyler oluşabilmektedir. Bu sayede Evrimsel süreçte belirli genlere avantajlar sağlayabilir.
- Mitoz ile çoğalan popülasyonlar aşırı hızlı büyüyebilir, dolayısıyla kaynaklar çok hızlı tüketilebilir. Ancak mayoz ile üreyen bireylerde, üreme hızı çok daha sınırlandırılmıştır. Kısaca mitozla üreme hırçın bir şekilde ilerleyen bir toplum yaratırken, mayoz ile üreyen türler daha yavaş ama emin adımlarla ilerlerler ve çoğalırlar.
- Mayoz ile üreme (ya da genel olarak eşeyli üreme) daha yavaş bir süreçtir. Dolayısıyla sürecin hızından kaynaklanabilecek hataların önüne geçilmiş olur. Süreç sırasında meydana gelen gerek genetik, gerek süreçsel hatalar düzeltilebilir. Açıkçası Eşeyli Üreme sırasında ciddi bir hata ayıklama mekanizması da evrimleşebilmiştir.
- Mayozla üreme, daha uzun vadeli enerji planlaması yapılması gerekmektedir. Bu da canlılar üzerinde ilk bakışta olumsuz görünen, ancak aslında son derece faydalı olan bir seçilim baskısı yaratır. Canlılar, üremeye giden yolda ortama çok daha adaptif özellikler geliştirmek zorunda kalırlar. Mitozla üreyen canlılar genellikle çok kısa sürede üreme zamanına erişebildikleri için, fazla bir özellik geliştirmeleri gerekmez.
Mayoz ya da genel olarak eşeyli üreme ile ilgili olarak daha birçok olumlu yön saymak mümkündür; ancak bu kadarı yeterli olacaktır. Elbette ki eşeyli üremenin getirdiği bazı zorluklar da vardır:
- Mayoz ile üreme hızı mitoza göre daha düşük olmasının yukarıda sayılan bazı avantajları olsa da, kısa bir sürede üremek varken çok daha fazla enerji harcayarak üreme hücreleri üretilmektedir. Bu enerji sarfiyatı, yukarıda bahsedilen olumlu yanlarla aşılır.
- Eğer tür yeterince şanslıysa, mitoz ile çok kısa sürede başarılı bir genetik yapıya (genotipe), dolayısıyla fiziksel yapıya (fenotipe) sahip olunabilir. Ancak tabii yukarıda sayılan sebeplerle bu yapının yok olması da aynı derecede kolaydır. Mayozda ise elenen birçok fenotip olur, çünkü ciddi miktarda çeşitlilik üretilebilmiş olur. Ancak doğa, hisleri olan ve insani hisleri okşayacak bir yapı olmadığı için, vahşeti de gayet doğal bir şekilde bünyesinde barındırmaktadır. Bu yoğun çeşitlilik, ancak nadir uyumluluk hali (fitness), ciddi bir varolma mücadelesi yaratmaktadır. İşte Evrim'i tetikleyen en önemli unsurlardan biri budur (ki buna Doğal Seçilim diyoruz). Bu süreç sayesinde, bu zorluk da göz ardı edilebilecek bir bedel olmaktadır. Çünkü Evrim geçiriyor olmak, bir tür için iyi bir durumdur.
- Eşeyli üremenin bir diğer sıkıntısı, "eş bulma derdi"dir. Çünkü eşeysiz üremede birey kendiliğinden çoğalabilmekteyken, eşeyli üremede bir de karşıt cinsiyetten bir birey bulmak ve hatta çoğu durumda onu kendisiyle üremeye ikna etmek durumundadır. Bu da ciddi bir enerji sarfiyatı demektir. Ne var ki bu da Evrim'i tetikleyen mekanizmalardan biri olarak karşımıza çıkar (ki buna Cinsel Seçilim diyoruz). Cinsel Seçilim, Evrim'in en önemli unsurlarından biridir.
- Eşeyli olarak üreyebilmek için, eşey organlarının üretilmesi de ek bir yük getirmektedir. Ancak bir "organ"a sahip olan bir çok hücreliden bahsedebilmemiz için, mayoz bölünmenin sağladığı çeşitlilik ve dolayısıyla Evrim gerekmektedir. Bu sebeple üretilen ve ömür boyunca taşınan bu organ, ödenebilir bir bedeldir.
Görülebileceği gibi, eşeyli üremenin evrimleşebilmesi için birçok bedel ödenmiştir; ancak karşılığında alınanlar, tür için doğrudan ya da dolaylı olarak sayısız avantaj sağlamaktadır. Bu sebeple de doğa tarafından elenmemiş ve türler içerisinde tutulmuştur
Kaynaklar
- Yazar Yok. Evrim Ağacı. (7 Aralık 2019). Alındığı Tarih: 7 Aralık 2019. Alındığı Yer: Bağlantı | Arşiv Bağlantısı
