Cinsiyetlerin Evrimi: Neden Cinsiyetler Var?

İki bireyin salgıladığı vücut sıvılarının birbirine karışmasıyla tetiklenen çok özel kimyasal tepki. Bu tepkime sonucunda oluşan moleküler sistem (zigot) akıl almaz bir bölünme sürecinden geçerek belli bir süre sonra o türün yeni bir bireyini oluşturur.

Sperm ve yumurta gibi gamet hücrelerinin döllenme sonucu birbirine kaynaşmasıyla oluşan moleküler sistem; bu zigot trilyonlarca mitoz geçirerek ve kromozomlarda taşınan genetik bilginin okunmasıyla spesifik bir canlı formunu inşa eder ve türün yeni bireyini üretir.

En basit bölünme tipi; bir sabun baloncuğunun ikiye bölünmesine benzer şekilde gerçekleşir ve özellikle basit yapılı bakterilerde görülen çoğalma yöntemidir.

İkiye bölünmeyi sağlayan, çok daha sistemli ve kromozomlara dayalı çoğalma tipi. Tek bir hücreden (zigottan) başlayarak çok hücreli organizmaların devasa boyutlara erişmesini sağlayan bölünme şeklidir; üretilen kopyalar atanın birebir aynısıdır.

Mitoz-benzeri bir bölünmenin iki kez arka arkaya yaşanmasına dayanan ve canlının kromozom sayısını yarıya indiren bölünme tipi. Bugün gamet (sperm ve yumurta) üretimi için var olan mekanizma olarak bilinir. Antik zamanlarda mayoz, istenmeyen hücre kaynaşmalarında kromozom sayısını azaltarak bir savunma mekanizması olarak evrimleşmiştir; daha sonra rekombinasyon ve haploid gamet oluşumu sayesinde eşeyli üremenin ortaya çıkmasını sağlamıştır.

Mayoz sonucu oluşan ve 23 kromozoma sahip olan yarı-kromozomlu (haploid) hücreler. Seks sonucu döllenmeyle bir araya gelirler; 1 sperm ve 1 yumurta kaynaşarak 46 kromozomlu bir zigot oluşturur.

Mayoz sonucu oluşan ve bir canlının normal kromozom sayısının yarısını taşıyan hücre durumu; örneğin insanlar için gametler 23 kromozoma sahiptir ve bu haploid hücreler döllenmede birleşerek diploid zigotu oluşturur.

Bir organizmanın normal tam kromozom setine sahip hücre durumu; insanlar için örneğin somatik hücreler 46 kromozom (iki eşset) taşır. Diploid durum, gametlerin birleşmesiyle yeniden sağlanır.

Hücrelerde genetik bilgiyi taşıyan yapı; mayoz ve mitoz süreçlerinde sayıları değişir ve kromozomlardaki bilgi değişirse farklı görünümlü canlılar ortaya çıkabilir.

Mayoz sırasında aynı bireyin kromozomlarının farklı şekillerde karışmasıyla ortaya çıkan mekanizma; kromozomlar arasındaki genlerin karışması sayesinde her sperm veya yumurta üretildiğinde yepyeni kombinasyonlar ortaya çıkar ve çeşitlilik büyük ölçüde artar.

Hücrelerin enerji üretmesini sağlayan organel; bir zamanlar bağımsız prokaryotik organizmayken endosimbiyozla ökaryotik hücrelerin içinde hapsolmuştur ve kendine ait DNA'ya sahiptir. Ökaryotlarda gametlerle organel aktarımı ve bunlara bağlı genetik çatışmalar cinsiyet evriminde önemli rol oynar.

Bitkilerde besin üretimini sağlayan organel; mitokondri gibi eskiden bağımsız hücreydi, kendi DNA'sına sahiptir ve endosimbiyotik kökenlidir. Organellerin ebeveynden yavruya aktarımı cinsiyet evriminde etkili olabilir.

Mitokondri ve kloroplast gibi organellerin kökenini açıklayan teori: Bu organellerin bir zamanlar bağımsız, prokaryotik organizmalar olduğu ve bir noktada daha iri hücrelerle kaynaşarak onların içinde hapsoldukları; böylece günümüzdeki karmaşık ökaryotik hücrelerin evrimleştiği öne sürülür.

Var olan kromozom sayısının 2, 4, 8, 16 katına çıkması durumu; özellikle bitkilerde yaygın olup evrimsel açıdan yepyeni çeşitliliği doğurabilen bir mekanizmadır.

Ökaryotlarda mayoz neden bu kadar yaygınken prokaryotlarda neden evrimleşmediğini açıklamaya çalışan hipotez. Hipotez, olaydaki ana etkinin ökaryotları prokaryotlardan ayıran mitokondri veya kloroplast gibi organeller olduğunu ileri sürer; organellerin heterojen aktarımı ve buna bağlı genetik çatışmaların cinsiyetlerin evrimini yönlendirdiğini öne sürer.

Gametin diğer gametin organellerini yok edebilecek yetenekteki mutant gen varyantı; diğer gametin organellerini yok ederek kendi organel DNA'sını gelecek nesle daha sık aktarma avantajı sağlar, fakat popülasyonda çok yaygınlaşması durumunda yavru hayatta kalmasını tehlikeye atabilir ve böylece bir silahlanma yarışını başlatır.

Yok edici genleri baskılama yeteneğine sahip gen varyantı; yok edici genlerin yayılmasını durdurarak popülasyona avantaj sağlayabilir ama iki kopya halinde bulunmasının ek bir faydası olmadığı veya yük olduğu durumlarda dezavantajlı olabilir.

Gametlerin etrafa saçtıkları protein sinyallerine bağlı olarak aktive olan ve gametlerin birbirini tanımasını, benzer olanların birbirini itmesini, zıt özelliktekilerin kaynaşmasını sağlayan gen grubu. Doğru gametleri bulmanın avantajı sürdüğü sürece popülasyonda seçilerek çoğalırlar; baskılayıcı genlerle yakın konumdaysalar beraber kalma eğilimleri artar.

Bir gen lokusundaki iki farklı allelin (örneğin birinde yok edici, diğerinde baskılayıcı gen bulunan) bir arada bulunmasının (heterozigot olmanın) popülasyon içinde en büyük avantaja sahip olması durumu. Bu durumda hem yok edicinin yarattığı avantaj hem de baskılayıcının getirdiği denge birleşir; iki aynı alel olduğunda (her iki ebeveyn de yok edici ya da her iki ebeveyn de baskılayıcı) ya ölümcül olabilecek ya da dezavantajlı kombinasyonlar ortaya çıkar.

Mayoz sayesinde oluşan haploid gamet hücrelerinin birbirine kaynaşmasıyla ortaya çıkan üreme biçimi. Canlılar artık kendi kopyalarını doğrudan üretmiyor, ürettikleri temsilci hücreler (gametler) birbiriyle kaynaşarak yeni birey kombinasyonları yaratıyor; bu durum çeşitliliğin artışına büyük katkı sağlar.

Biyolojide daha iri ve masraflı gametleri üreten tarafa 'dişi' denir; bu taraf gametin daha besleyici olmasını sağlayabilir. Diğer gametler ise çok sayıda ve çok daha küçük olabilir; bu daha masrafsız gametleri üreten bireylere 'erkek' denir.

Popülasyonların cinsiyet bakımından daha az dengeli olduğu durumları tanımlamak için kullanılan terim; birçok cinsiyete sahip türler (ör. bazı mantarlar veya bazı karıncalar) bu durumu gösterir ve 2 cinsiyetliliğe kıyasla daha az dengeli kabul edilirler.

Canlı-cansız tüm varlıklar için önemli olan ve organizmaların bazı davranışlarını belirleyen fiziksel ilke: yüzey alanını hacme oranını maksimize etme veya potansiyel enerjiyi minimize etme eğilimi. Metabolik ve büyüme sınırlamaları nedeniyle basit hücrelerin amitozla bölünmeleri bu ilke çerçevesinde açıklanabilir; konuşmada sabun baloncuğunun bölünmesine benzetilmiştir.

Hayır; seks ve cinsiyetler ökaryot atalarınca yaklaşık 1–1.5 milyar yıl önce evrimleşmiştir ve insanlar bunların torunlarıdır.

İlkel olarak mayozun, hücre kaynaşması sonucu oluşan anormal kromozom sayılarını düzeltmeye yarayan bir savunma mekanizması olarak evrimleşmiş olması muhtemeldir; gamet üretimi sonraki bir işlevdir.

Çoğu durumda hücre kaynaşması sorun yaratır ama bitkiler gibi bazı gruplarda genom çoklanması (poliploidi) sık görülür ve evrimsel yenilikler sağlayabilir.

Mitokondri ve kloroplastların kendi DNA'ları vardır; bu organellerin aktarımı üzerine seçilim baskıları cinsiyet evrimi ve gamet stratejilerinde rol oynayabilir.

Bazı türlerde 3, 4, 7, yüzlerce veya binlerce eşey tipi bulunur (örneğin bazı mantarlar ve protistler), ancak iki cinsiyetli sistem çoğu durumda en dengeli ve yaygın çözümdür.

Bu yapılar hayvanların evrimi sırasında, özellikle iç döllenmenin evrimiyle birlikte ortaya çıkmış adaptasyonlardır ve amaca yönelik (spermleri yumurtaya ulaştırma) işlevleri vardır.

Cinsiyetlerin ve mayozun evrimi için birden çok model vardır (ör. zararlı mutasyon elenmesi, parazit savunması, organel çatışmaları vb.) ve tek model tüm vakaları kapsamayabilir.

Genetik çatışmalar (özellikle organel aktarımı üzerine) ve seçilim baskıları farklı gamet stratejilerinin (yok edici vs baskılayıcı; büyük besleyici vs küçük çok sayıda) ortaya çıkmasına yol açarak iki farklı gamet tipinin ve dolayısıyla cinsiyetlerin evrimleşmesine neden olmuştur.

Mayozun savunma işlevi ve rekombinasyonun sağladığı genetik çeşitlilik sayesinde ortaya çıktı; mayoz ve gametlerin kaynaşması (döllenme) kombinasyonel çeşitliliği artırdığı için seçildi.

Matematiksel modeller ve doğadaki gözlemler, iki cinsiyetin genellikle en dengeli ve sürdürülebilir çözüm olduğunu; çok sayıda cinsiyetin üremeyi karmaşıklaştırıp zararlı mutasyonların yayılmasını hızlandırabileceğini gösterir; ancak istisnalar mevcuttur.

Mayozun ilkinin, istemsiz hücre kaynaşmalarında oluşan anormal çok kromozomlu durumları düzeltmek ve kromozom sayısını geri getirmek gibi bir savunma mekanizması olduğu ileri sürülür.

Mayoz, rekombinasyon ve haploid gamet üretimi ile mitozun sağlayamayacağı derecede genetik çeşitlilik üretir; bu çeşitlilik popülasyon dayanıklılığı için hayati olduğundan mayoz seçilmiştir.

Organeller kendi DNA'larına sahip olduğundan aktarımı üzerine rekabet/g çatışmaları ortaya çıkar; bu çatışmalar gamet türleri arasında yok edici veya baskılayıcı genlerin seçilmesine ve dolayısıyla farklı gamet stratejilerinin evrimleşmesine yol açabilir.

Çeşitlilik evrimde genellikle avantajlıdır; tek tip gamet popülasyonunu hedef alan patojenler veya çevresel değişimler büyük zarar verir, dolayısıyla farklı gamet tipleri (cinsiyetler) avantaj sağlar.

Hayvanların su ortamından kıyıya/karaya ve iç döllenmeye geçişlerinde dış döllenmenin verimsizliğini azaltmak için evrimleşti; amaç spermlerin yumurtalara ulaşma olasılığını artırmaktır.

Bazı mantar ve protist türlerinde çok sayıda eşey türü (mating type) bulunur; ancak çoklu cinsiyet sistemleri 'metadengeli' olup genellikle iki cinsiyet kadar stabil veya yaygın değildir, çünkü cinsiyet sayısı arttıkça bazı genetik zararların yayılması riski artar.

Bitkilerde ve bazı diğer ökaryotlarda eşeyli üreme stratejileri (selfing, outcrossing, poliploidi vb.) daha değişken olabilir; bunun nedenleri ekolojik ve yaşam tarihine bağlı modellerle açıklanır.

Hurst-Hamilton Hipotezi kapsamında adı geçen Hamilton; cinsiyetlerin evrimiyle ilgili hipotezin ortak isimlerinden biri olarak anıldı.

Hurst-Hamilton Hipotezi kapsamında adı geçen Hurst; cinsiyetlerin evrimiyle ilgili hipotezin ortak isimlerinden biri olarak anıldı.