Onursal Bedirhan
26-01-2009, 19:08
Biyolojide ve bütün bilimlerde devrim yapan Charles Darwin 200 yıl önce 12 Şubat’ta doğdu. Darwin’in “Türlerin Kökeni” adlı eserinin ilk kez yayımlanmasından bu yana 150 yıl geçmesine rağmen, birçok insan evrim teorisine hâlâ kuşkuyla yaklaşmakta. Ancak, bütün bilimsel araştırmalar durmadan, Darwin’in temel tezlerini doğrulayan yeni yeni bulgulara ulaşıyor.
Nature dergisi Darwin yılı nedeniyle şimdi evrim teorisini kanıtlayan 15 makaleyi bir araya getirdi. Dünyamızın, Güneş’in etrafındaki dönüşü ne kadar gerçekse, türlerin ayıklanma ve türleşmeyle ortaya çıktığı da o kadar gerçektir deniyor önsözde. On beş makale üç temel konuya göre alt sınıflara ayrılmış. Fosil buluntuları, yaşam alanlarının incelenmesi ve moleküler süreçler.
Fosil buluntularıyla elde edilen kanıtlar
1- Balinaların karada yaşayan atası
Balinaların memeli oldukları ve memelilerin de karada geliştikleri bilindiği için, biyologlar karadan yeniden suya geçen bir hayvan türünü arıyorlardı. 2007’de bu arayışın hiç de boş olmadığı görüldü. Aday hayvan Indohyus bulundu.
Northwestern Ohio Üniversitesi Tıp ve Eczacılık Koleji’nden Hans Thewissen tarafından gerçekleştirilen ayrıntılı inceleme, rakun büyüklüğündeki bu hayvanın çift toynaklı olduğunu bu nedenle de inek, koyun ve geyik gibi av hayvanlarıyla akraba olduğunu gösterdi. Indohyus’un kulak ve diş yapısı, kemiklerin kalınlığı ve dişlerin kimyasal bileşimi de balinalarla benzerlik gösterdiği için bilim insanları bu türün balinaların öncüsü olduğunu düşünüyorlar. Indohyus’un kalıntıları bir türden diğerine gelişimi gösteren birçok hayvan türünün geçiş biçimi için bir kanıt olarak kabul edilmekte. Bu tür buluntuların eksik olması evrim teorisinin eleştiri nedenlerinden biriydi. (Kaynak: Thewissen, J. G. M., Cooper, L. N., Clementz, M. T., Bajpai, S. & Tiwari, B. N. Nature 450, 1190–1194 (2007).)
2- Sudan karaya geçiş
Tetrapodlar insana yakın olan hayvanlardır, omurgalılar sınıfından olan bu hayvanlar aynı zamanda karada yaşarlar. Bu gruba insanlar, tüm evcil hayvanlar, yabani hayvanların birçoğu yani her çocuğun memeli, kuş, kurbağagiller ve sürüngen olarak bildikleri canlılar dahildir. Fakat omurgalılar arasında çoğunlukta olan tetrapodlar değil balıklardır. Gerçekte, tüm tetrapod türlerinin toplamından daha fazla balık türü vardır. Ancak evrimin merceğinden bakıldığında tetrapodlar, suyun dışındaki yaşama da ayak uydurabilen balık soyunun tek dalıdır.
Sudan karaya ilk geçiş 360 milyon yılı aşkın bir süre önce gerçekleşmiştir. Doğu Grönland’da yaklaşık olarak 365 milyon yıl önce yaşayan Acanthostega gibi ilk tetrapodların, gelişimini tamamlamış parmaklı ayakları vardı. Ama öte yandan solungaçları da olduğu için yaşamlarını daha çok suda sürdürüyorlardı. Anlaşıldığı üzere gelişimlerini karaya çıktıktan çok sonra tamamlamışlardı. Araştırmacılar tetrapodların, elpistostegid olarak isimlendirilen canlılardan türediklerini düşünüyorlardı. Sığ su balığı olan bu çok büyük etçil, timsaha veya büyük semendere benziyordu. Birçok açıdan tetrapodlara benzemelerine rağmen yüzgeçleri bulunuyordu. Ne var ki elpistostegidlerle ilgili bilgiler çok kötü korunagelen küçük kalıntılara dayanıyordu, bu nedenle de görüntüleri hakkında tüm bir resim elde etmek çok zordu. Fakat 2006 yılında Kanada’ya bağlı Ellesmere adasında çok iyi korunagelmiş bir elpistostegid fosili bulundu. Edward Daeschler ve arkadaşları Tiktaalik olarak isimlendirdikleri bu fosili ayrıntılı olarak inceleyerek, esnek boyun yapısı ve uzva benzeyen yüzgeç yapısıyla sudan karaya geçişin en güzel tablosunu oluşturdular.
(Daeschler, E. B., Shubin, N. H. & Jenkins, F A. Nature 440, 757–763 (2006). Shubin, N. H., Daeschler, E. B., & Jenkins, F A. Nature 440, 764–771 (2006).)
3- Tüylerin kökeni
Darwin’in evrim teorisiyle ilgili itirazlardan biri de fosil buluntuları arasında büyük bir hayvan grubunun başka bir gruba gelişimini gösteren “geçiş biçimlerinin” eksikliğiydi.
Ancak Türlerin Kökeni adlı eserin yayımlanmasından bir yıl kadar sonra Baverya’daki Solnhofen kireçtaşı kayalıklarında geç Jura devrine ait (yaklaşık 150 milyon yıllık) ilk Archaeopteryx fosili bulundu. Dişler, uzun kemikli kuyruk gibi ilkel sürüngen özellikleriyle birlikte kuş gibi kanatlara ve tüylere sahip bir canlı ilk kuş türü olarak tanımlandıysa da birçok uzman tüylü dinozor olarak kabul etti. Darwin’in bir arkadaşı olan Thomas Henry Huxley böylece dinozorlar ve kuşlar arasındaki evrim halkasını tartışmaya açtı ve paleontologlar günün birinde tüylü dinozor fosilinin bulunacağına inandılar.
Ve araştırmacılar 1980’li yıllarda haklı çıktılar. Çin’deki Nanjing Jeoloji ve Paleontoloji Enstitüsü’nden Pei-ji Chen, küçük bir teropod olan Sinosauropteryx’in tüylü olduğunu keşfetti. 2008 yılında Çin Bilimler Akademisi’nden Fucheng Zhang tarafından incelenen fosil daha ilginçti. Bedeni tüylerle kaplı olan küçük dinozor Epidexipteryx’in kuyruğunda da uzun tüyler bulunuyordu. Bununla birlikte tüylü dinozorlar uçma yetisine sahip değildi, tüyler sadece kızışma döneminde kullanılıyordu. Tüylerin uçmak için de işe yarayacağını doğa daha sonraları keşfetmişti. (Chen, P.-J., Dong, Z.-M. & Zhen, S.-N. Nature 391, 147–152 (1998). Zhang, F., Zhou, Z., Xu, X., Wang, X. & Sullivan, C. Nature 455, 1105–1008 (2008).)
4- Dişlerin evrimsel geçmişi
Gelişimle ilgili araştırmalara yön veren diğer bir alan da evrimsel değişimi yansıtan mekanizmaların keşfidir. Helsinki Üniversitesi’nden Kathryn Kavanagh ve ekibi bu mekanizmayı farelerin azı dişlerinin büyüklüğünü ve sayısını inceleyerek araştırdı. 2007 yılında yayımlanan bu araştırma dişlerin gelişimini gösteren gen ekspresyonu (gen ifadesi) için bir örneği ortaya koydu. Azı dişleri önden arkaya doğru gelişiyorlar ve her diş sonrakinden daha küçük. Farenin çene yapısındaki model, farklı şekillerde beslenen kemirgenlerin evrim sürecinde değişen çevre koşullarına uyum sağladığını gösteren bir örnektir. (Kavanagh, K. D., Evans, A. R. & Jernvall, J. Nature 449, 427–432 (2007).)
5- Omurgalı iskeletin kökeni
Bizi insan yapan önemli dokulardan biri de yalnızca embriyolarda görülen nöral kresttir. (neural crest). Nöral krest hücreleri sırt omuriliğin gelişimi sırasında oluşarak tüm bedene yayılır. Nörol krest olmasaydı yüzümüzde ve boynumuzdaki birçok kemiğe kavuşamaz ya da cilt veya duyu organlarındaki birçok işleve sahip olamazdık. Varlığı sadece embriyolarda bilinen nöral krest, omurgalıların niçin farklı kafa ve yüz yapısına sahip olduklarını açıklamakta. Fakat nöral krestin evrimsel geçmişini fosil kalıntılarıyla göstermek embriyonik verilerin eksikliği yüzünden olanaksız gibidir. En önemli sorulardan biri omurgalı kafatasının ne kadarının nöral krest hücreleriyle ve ne kadarının derin doku tabakalarıyla oluştuğudur.
Yeni teknikler araştırmacılara embriyodaki hücrelerin ne şekilde geliştiğini görmelerine izin verdi. Bu şekilde kemik çevresinin nöral krestten geliştikten sonra tek hücre tabakası olarak boyun ve omuza bağlandığını açıkladılar. Nöral krestten gelişen doku, omuz kemerinin önünü kaplayarak kafayla bağlanır. Burada iskelet mezoderm olarak bilinen dokunun daha derinindeki tabakayla enseyi ve omuzu biçimlendirir.
Canlı hayvanlar üzerinde yapılan bu tür ayrıntılı incelemeler, soyları tükenmiş hayvanlara ait cilt ve kas gibi yumuşak dokusu bulunmayan kalıntıların da kafa ve boyun yapısının gelişimini aydınlatmakta. Örneğin kara omurgalıların atalarındaki büyük omuz kemiği (cleithrum), günümüz memelilerinde kürek kemiği (scapula) olarak varlığını sürdürmektedir. Londra’daki Wolfson Biyotıp Araştırmaları Enstitüsü’nden Toshiyuki Matsuoka tarafından gerçekleştirilen bu araştırma, canlı hayvanlar üzerinde yapılan morfolojik analizin, soyları tükenmiş hayvanların evrimsel gelişimini aydınlatması açısından önemlidir. (Matsuoka, T. et al. Nature 436, 347–355 (2005).)
Yaşam alanlarından elde edilen kanıtlar
6- Ayıklamaya dayalı türleşme
Evrim teorisine göre doğal ayıklanmanın türleşmede önemli bir rolü bulunur. Wisconsin Üniversitesi’nden Jeffrey McKinnon, 2004 yılında dikenli balıklarla (Gasterosteus aculeatus) gerçekleştirdiği deneyler sonucunda, reprodüktif izolasyonun beden boyu üzerinde etkili olduğunu gösterdi. Araştırma Alaska, British Columbia, İzlanda, İngiltere, Norveç ve Japonya sularındaki balıkların çiftleşmelerine dayanıyor.
Moleküler analizlerle denizlerde yaşayan öncülerinden gelişen akarsu balıkları veya okyanusta yaşayan ama yumurtlamak için tatlı sulara geçen balıklar incelenmiş. Bu tür göçer balıkların bedenleri akarsularda yaşayanlardan daha büyük. Balıklar aynı boyda balıklarla çiftleşmeyi tercih ediyorlar. Bu da farklı akarsu tipleri ve bunları yakınları arasındaki reprodüktif izolasyon üzerinde olumlu etki yapmakta. Farklı dikenli balık türlerinin incelenmesi sonucunda ister akarsularda ister denizde yaşayanlar olsun, farklı çevrelere uyum sonucunda reprodüktif izolasyonun gerçekleştiği görülmüş. (McKinnon, J. S. et al. Nature 429, 294–298 (2004).)
7- Kertenkelelerde doğal ayıklama
Popüler bir evrim hipotezine göre yeni çevrelerdeki davranışsal değişimler doğal ayıklanmayı reddetmekte. Fakat Harvard Üniversitesi’nden Jonathan Losos ve arkadaşlarının 2003 yılında gerçekleştirdikleri araştırma bu teoriyi pek desteklemedi. Losos ve arkadaşları deneylerini altı küçük Bahama adasında gerçekleştirirken ilk önce küçük Anolis kertenkelelerini (Anolis sagrei) toplamış ve ölçüp işaretledikten sonra serbest bırakmışlar. Daha sonra ise yırtıcı Leiocephalus carinatus kertenkelelerini de bu adalara bırakmışlar. Altı ila on iki ay sonra kaç tane Anolis kertenkelesinin hayatta kaldığı araştırılmış. Bu şekilde av durumundaki kertenkelelerin ilk önce uzun bacaklara sahip oldukları ancak daha sonraları bacakların kısaldığı görülmüş. Sonuçlar davranışların çevreye uyum esnasında evrimsel değişimi göstermesi açısından önem taşıyor. (Losos, J. B., Schoener, T. W. & Spiller, D. A. Nature 432, 505–508 (2004).)
8- Birlikte evrimleşme için şık bir örnek
Türler rekabet içinde birlikte gelişirler. Darwin’in “Var olma Savaşı”na göre yırtıcı hayvanlar avlarına hep daha öldürücü yetenekler ve donanımlarla saldırarak rekabeti sürdürüyorlar. Biyolog Leigh van Valen 1973 yılında “A new evolutionary law” ilkesini formüle ederek, evrimin parazitler ve konakçıları arasındaki donanım rekabetiyle tetiklendiğini öne sürmüştü.
Valen’in bu hipotezi ses getirdiyse de kanıtları yeterli değildi. Böyle bir şeyi kanıtlamak için parazitleri kuşaklar boyu takip etmek gerekiyordu. Evrimi tetikleyen donanım rekabeti örneğin su pirelerinde ve bakterilerde (Pasteuria ramosa) izlenebilmekte. Bunların özel bir yaşam biçimleri var. Nitekim acil durumlarda “durgunluk evresine” girerek gelişimlerini durduruyorlar, koşullar uygun olduğunda ise “uyanıyorlar”. Leuven Üniversitesi’nden Ellen Decaestecker bu özelliklerden yararlanarak tortulları kazmış. Burada “durgunluk evresindeki” kuşaklar üst üste bulunuyordu. Bunları uyandırmak ve birbirleriyle çarpıştırmak mümkündü. Parazitlerin saldırma gücü çağdaş oldukları zaman doruk noktasına ulaşıyordu.
Daha sonraki konakçılar ise ancak daha sonraki parazitlerce aşılabilecek donanımlar geliştiriyordu. Toplam bilanço hep aynı kalıyordu ama bakteriler hep daha saldırgan oluyordu. Araştırma, birlikte evrimleşme süreci için şık bir örnek sunmuştu. Nitekim parazitlerin ve konakçıların etkileşimleri, evrim teorisini, doğal ayıklanmaya bağlı dinamik donanım rekabetinin kuşaktan kuşağa aktarılmasıyla kanıtlıyor. (Decaestecker, E. et al. Nature 450, 870–873 (2007).)
9- Yaban kuşlarının farklı dağılımı
Örneğin göçe bağlı gen akışı çevreye uyumu bozarak, gruplar içinde ve gruplar arasında evrimsel farklılaşmalara neden olabilirler. Çünkü klasik popülasyon genetiğine göre genetik benzerlik ne kadar çoksa yerel popülasyonlar daha çok göçüyor ve melezleşiyorlar. Bu kavram genel kanıyla örtüşür ve gen akışının dağılım gibi rastlantısal bir süreç olduğunu kabul eder. Fakat Edward Gray Deneysel Ornitoloji Enstitüsü’nden Ben Sheldon 2005 yılında yayımladığı araştırmasında aslında rastlantısal olmayan dağılımın bölgesel uyumu ve evrimsel farklılaşmayı desteklediğini söyledi.
Uzun vadeli bu araştırma, Oxfordshire’de bir koru içinde yaşayan baştankaraların (Parus major) incelenmesine dayanıyor. Araştırmacılar, yavru kuşlardaki genetik varyasyon tiplerinin ve miktarının koruluğun bir bölgesinden diğerine farklılık gösterdiğini bulmuşlar. Korunun çeşitli bölgelerinde farklı ayıklanmaya neden olan bu farklılaşma motifi bölgesel uyum için en önemli etken. Bu etki rastlantısal olmayan yayılımla güçlendirilmekte. Her kuş farklı yaşam alanı seçiyor ve burada kuluçkaya yatıyor, bu davranış onları daha sağlıklı kılıyor.
Araştırmacılar buradan şu sonucu çıkarıyorlar: Gen akışı homojen değilse, evrimsel farklılaşma hızlanır ve şaşırtıcı bir şekilde küçük mekânsal farklılıklar ortaya çıkar. Bu sonuç Hollandalı araştırmacılar Erik Postma ve Arie van Noordwijk (Hollanda Ekoloji Enstitüsü) tarafından da desteklenmekte. Bu iki bilim insanının araştırması da rastlantısal olmayan dağılıma dayanan gen akışının küçük bölgelerde büyük genetik farklılaşmalara yol açtığını gösterdi. (Garant, D., Kruuk, L. E. B., Wilkin, T. A., McCleery, R. H. & Sheldon, B. C. Nature 433, 60–65 (2005). Postma, E. & van Noordwijk, A. J. Nature 433, 65-68 (2005).)
10- Lepisteslerin ayıklanmayla hayatta kalma çabası
Doğal ayıklanma daha sağlıklı kılmakta. Ancak bu ayıklanmanın zaman içinde daha az yararlı olan gen varyasyonlarını daha üstünleri için feda ederek genetik varyasyonu tüketmesi beklenir. Oysa doğal popülasyonlarda çok büyük bir genetik çeşitlilik görülür. Peki bu genetik çeşitlilik nasıl korunuyor? Genetik çeşitliliği açıklayan örneklerden biri erkek lepisteslerin (Poecilia reticulata) renk motifleridir. Illinois Üniversitesi’nden Kimberly Hughes ve arkadaşları Trinidad’da çeşitli ırmaklardan erkek lepistesleri topladıktan sonra renk motiflerine göre gruplara ayırmışlar. Daha sonra ise gruplar yeniden sınıflandırılarak havuzlara bırakılmış. Araştırmacılar her yeni grupta belli başlı bir renk motifine sahip lepisteslerin azınlıkta olmasına dikkat etmişler. Üç hafta sonra sürpriz bir şekilde azınlıkta olan lepisteslerden hayatta kalanların diğerlerine göre daha fazla olduğu görülmüş. Bilim insanları avcı balıkların belli başlı renk kombinasyonlarını aradıkları için alışılmışın dışındaki motiflere dikkat etmediklerini sanıyorlar. Ayıklanmanın ender tiplerin yararına işlediği bu tür hayatta kalma çabası, moleküler onarım, morfolojik ve sağlık yararına çok çeşitlilik şeklinde insanda ve diğer memelilerde de görülmekte. (Olendorf, R. et al. Nature 441, 633–636 (2006).)
11- Evrimin geçmişiyle ilgili konular
Evrim, genelde yaşamla ilgili sorular için en iyi çözümleri bulmaya yarar. Fakat doğal ayıklanma sadece maddelerle işlemekte, evrim tarihinin milyonlarca yıllık sonucu olan maddeler bunlar. Hiçbir şey boş bir çabayla başlamaz.
Eğer öyle olsaydı karaya yönelen tetrapodların yüzgeçleri ayaklara dönüşmez, kim bilir belki tekerlek biçimini alırdı. Çevreye uyum yaratıcılığı, uzun bir yılana benzeyen murana yılanbalığında (Muraena retifera) izlenebilmekte. Geçmişte kemikli balıklar avlarını yakalamak için vakumdan yararlanıyorlardı. Balık yaklaşmakta olan yemini görünce ağzını sonuna kadar açarak avı ve su akışı için büyük bir boşluk oluşturur. Gereksiz su solungaçlarca emilirken, balık yemini çene üzerinden gırtlağına emer. Ancak murana yılanbalığı ince uzun yapılı olduğu için yeterli vakumu yaratması mümkün değildi. Kaliforniya Üniversitesi’nden Rita Mehta ve Peter Wainwright 2007 yılında bu balığın yemini ne şekilde yakalayıp sindirdiğini buldu. Murana yılanbalığı ağzını açtığında gırtlağında ikinci bir çene ortaya çıkıyor. Bu yedek çene ağızdaki yemi parçalayarak boğazına itiyor. Yedek çene yakından incelendiğinde bir pençeye benziyor. Altta ve üstte avı iyice kavrayabilen sivri dişler bulunmakta.
Yanlardaki çok uzun kaslar ve çene kemerleri normalden daha küçük. Bu şekilde çene tamamen kapanıyor ve murana balığının ince bedeninde az yer kaplıyor. Araştırmacılar bu ilginç avlanma tekniği sayesinde balığın mercan resiflerinde usta avcılara dönüştüklerini düşünüyorlar (Mehta, R. S. & Wainwright, P. C. Nature 449, 79–82 (2007).)
Moleküler süreçlere dayanan kanıtlar
12- Darwin’in ispinozları
Charles Darwin Galapagos adalarına geldiğinde birbirlerine çok benzeyen ama gagaları farklı olan ispinozlarla karşılaşmıştı. Yer ispinozlarının gagaları derin ve geniş, kaktüs ispinozlarınki uzun ve sivri, ötücü ispinozlarınki ise ince ve sivriydi ki bunlar farklı beslenme alışkanlıklarını yansıtıyordu. Darwin tüm ispinozların kökenin adaya göçen ortak bir ataya uzandığını düşünüyordu. Sonuçta Galapagos adasındaki ispinozlar Amerika kıtasının güneyinden biliniyordu. Darwin’in ispinozları bu açıdan, doğal ayıklanmanın ortak bir atadan, çeşitli ekolojik nişlerde ne şekilde farklı biçimler yarattığını gösteren klasik bir örnektir.
Gaga biçimindeki değişimde hangi genetik mekanizmaların işlediğini bulmak isteyen Harvard Üniversitesi araştırmacısı Arhat Abzhanov, 2006 yılında yayımlanan araştırmasında çeşitli türlerde gaga biçimiyle ilişkili olan çok değişken olan genleri aramış. Abzhanov ve ekibi bu arayış sonucunda kalsiyum dengesinde de önemli bir rol oynayan kalmodulin (calmodulin) proteinini bulmuşlar. Bu protein farklı biçimlerin ve boyutların gelişmesinden sorumludur.
Araştırmacılar sonuçlarını kanıtlamak için yavru ispinozları genetik değişimden geçirerek kalmodulin seviyesini yükseltmişler. Bu şekilde yavruların gagaları uzamış. Bu deneylerle aynı zamanda gaganın genişliği ve derinliği gibi çeşitli özelliklerin genetik düzlemde ayrı ayrı işlendiği de anlaşılmış. Sonuçlar Darwin’in ispinozlarındaki farklı gaga biçimlerinin, kalmodulin etkinliğindeki değişimlere bağlı olduğunu göstermekte. (Abzhanov, A. et al. Nature 442, 563–567 (2006).)
13- Mikro evrim, makro evrimin buluşması
Darwin, evrimsel değişimin çok küçük adımlarla gerçekleştiğini düşünüyordu. “Belirsiz aşamalar” olarak adlandırdığı bu değişimler, çok uzun zamanlarda tamamlanan evrelerdi ve biçim ve işlevlerde toplu değişimlere neden oluyordu. Mikro evrim olarak isimlendirilen bu tür küçük değişimlerle ilgili çok sayıda kanıtlar var. Mesela ilaca direnç kazanmak bunlardan biri. Tabi bir türden diğerine geçiş gibi değişimler ya da makro evrimle ilgili fosiller de bulunur, ancak bu değişimleri canlı olarak izlemek çok zordur. Makro evrimin mekanizmalarını canlı olarak genlerin yapısında görebiliriz. Organizmaların gündelik yaşamında da genler bazen, hayvanlardakilerle aynı biçime ve aynı gelişime sahip olabiliyor. Bu yüzden gündelik olarak yaşanan evrimin büyük etkileri olabilir.
Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nden Sean Carroll ve arkadaşları 2005 yılında Drosophila biarmipes sineğini inceleyerek ilginç bir sonuca ulaştılar. Araştırmacılar erkek sirkesineğinin kanadındaki tek bir noktanın oluşumunda katkısı olan moleküler mekanizmayı keşfetmişler. Bu şekilde nokta evriminin, atalarından kalma bir pigmentasyon genindeki ayar elementinin değişimine bağlı olarak meydana geldiğini gösterdiler. Söz konusu ayar elementi zaman içinde kanadın eski bileşenlerini geliştiren transkripsiyon faktörleriyle birleşmekte. Özellikle sarı genin ayar elementiyle birleşen transkripsiyon faktörlerinden biri “süsleme geni” / “engrailled” olarak kotlanmış, bu gen bir bütünün gelişiminde önemlidir. Bu da tek bir süreçte işleyen bir genin, diğer bir sürece de katılarak ilkede makro evrimsel değişimi çalıştırabileceğini gösteriyor. (Gompel, N., Prud’homme, B., Wittkopp, P. J., Kassner, V. A. & Carroll, S. B. Nature 433, 481–487 (2005).)
14- Yılanyarda ve deniztaraklarında zehir dirençliği
Biyologlar uyuma bağlı evrimsel değişimlerle ilgili moleküler mekanizmaları artık daha iyi anlamaya başladılar. Taricha granulosa semenderlerinin bazı popülasyonlarında örneğin hayvanlar sinir zehri tetrodoksini ciltlerinde depoluyorlar. Anlaşıldığı üzere bu zehri jartiyerli yılandan (Thamnophis sirtalis) korunmak için kullanıyorlar. Ancak tetrodotoksin üreten semenderleri avlayan jartiyerli yılanlar bu zehre karşı bağışıklık kazanmışlar. Stanford Tıp Okulu’ndan Shana Geffeney bu mekanizmayı 2005’te gerçekleştirdiği ayrıntılı bir çalışmayla çözdü. Buna göre jartiyerli yılanın dirençlik seviyesindeki oynamalar, tetrodotoksini özel bir sodyum kanalıyla bağlayan moleküler değişime yol açmakta.
Zehir dirençliğiyle ilgili benzer bir ayıklanma Kanadalı araştırmacı Monica Bricelj tarafından Kuzey Amerika’nın Atlantik kıyılarında yaşayan yumuşak kabuklu taraklarda da (Mya arenaria) tespit edilmiş. Su yosunları insanlarda paralitik midye zehirlenmesine yol açan saksitoksini üretiyorlar.
Saksitoksinli bölgelerde yaşayan taraklar zehre karşı bağışıklık kazanmışlar ve bu zehri dokularında depoluyorlar. Oysa zehirsiz bölgelerde yaşayan taraklarda zehre karşı direnç gelişmemiş. Zehre karşı direnç kazanan popülasyonların genlerinde, saksitoksini sodyum kanalına bağlayan bir mutasyon gelişmekte. Bu iki araştırma birbirine çok benzer ayıklanma sürecinin tamamen farklı alanlarda işleyebileceğini göstermiştir. (Geffeney, S. L., Fujimoto, E., Brodie, E. D., Brodie, E. D. Jr, & Ruben, P. C. Nature 434, 759–763 ( 2005).
Bricelj, V. M. et al. Nature 434, 763–767 (2005).)
15- İstikrara karşı değişim
Türler milyonlarca yıl değişmeden kalabilirler, bu süre fosillerdeki izleri bulmak için yeterlidir. Ama çok aniden değiştikleri de olur. Bu durum bazı türlerin ani değişimi engelleme potansiyeline sahip olduklarını ve evrime karşı direnç gösterdiklerini akla getirmişti. “Evrimsel direnç” fikri ilk kez sirkesinekleriyle deneyler yapan Suzanne Rutherford ve Suan Lindquist tarafından ortaya atıldı. Bu fikir, gelişim bozukluğuyla ilgili süreçlere, Hsp90 olarak isimlendirilen ve stres anlarında daha fazla üretilen bir proteinin “eşlik etmesine” uzanıyordu.
Buna göre Hsp90 özel durumlarda diğer süreçlerce baskılanmakta ve normalde serbest dolaşım ayarları yapan proteinler, gizlenmiş varyasyonları üretiyorlar. Albert Einstein Tıp Koleji’nden Aviv Bergman 2003 yılında evrimsel direncin gerçekten de Hsp90’a bağlı bir özellik mi yoksa daha çok genel bir özellik mi olduğunu araştırdı. Araştırmacı bu amaçta tek bir geni devre dışı bırakılan bira mayasının karmaşık gen ağları ve genom ekspresyon verilerine ait sayısal simülasyonlarından yararlandı. Bu şekilde neredeyse tüm genlerin, işlevsel olarak baskılanmaları halinde rezervlerdeki varyasyonları açığa çıkardıklarını görmüş. Yani diğer sözlerle evrimsel direnç Hsp90’den daha derine inmekte. (Bergman, A. & Siegal, M. L. Nature 424, 549–552 (2003).)
Kaynak: Cumhuriyet (http://www.cumhuriyet.com.tr/?im=yhs&hn=31742&kn=18)
Nature dergisi Darwin yılı nedeniyle şimdi evrim teorisini kanıtlayan 15 makaleyi bir araya getirdi. Dünyamızın, Güneş’in etrafındaki dönüşü ne kadar gerçekse, türlerin ayıklanma ve türleşmeyle ortaya çıktığı da o kadar gerçektir deniyor önsözde. On beş makale üç temel konuya göre alt sınıflara ayrılmış. Fosil buluntuları, yaşam alanlarının incelenmesi ve moleküler süreçler.
Fosil buluntularıyla elde edilen kanıtlar
1- Balinaların karada yaşayan atası
Balinaların memeli oldukları ve memelilerin de karada geliştikleri bilindiği için, biyologlar karadan yeniden suya geçen bir hayvan türünü arıyorlardı. 2007’de bu arayışın hiç de boş olmadığı görüldü. Aday hayvan Indohyus bulundu.
Northwestern Ohio Üniversitesi Tıp ve Eczacılık Koleji’nden Hans Thewissen tarafından gerçekleştirilen ayrıntılı inceleme, rakun büyüklüğündeki bu hayvanın çift toynaklı olduğunu bu nedenle de inek, koyun ve geyik gibi av hayvanlarıyla akraba olduğunu gösterdi. Indohyus’un kulak ve diş yapısı, kemiklerin kalınlığı ve dişlerin kimyasal bileşimi de balinalarla benzerlik gösterdiği için bilim insanları bu türün balinaların öncüsü olduğunu düşünüyorlar. Indohyus’un kalıntıları bir türden diğerine gelişimi gösteren birçok hayvan türünün geçiş biçimi için bir kanıt olarak kabul edilmekte. Bu tür buluntuların eksik olması evrim teorisinin eleştiri nedenlerinden biriydi. (Kaynak: Thewissen, J. G. M., Cooper, L. N., Clementz, M. T., Bajpai, S. & Tiwari, B. N. Nature 450, 1190–1194 (2007).)
2- Sudan karaya geçiş
Tetrapodlar insana yakın olan hayvanlardır, omurgalılar sınıfından olan bu hayvanlar aynı zamanda karada yaşarlar. Bu gruba insanlar, tüm evcil hayvanlar, yabani hayvanların birçoğu yani her çocuğun memeli, kuş, kurbağagiller ve sürüngen olarak bildikleri canlılar dahildir. Fakat omurgalılar arasında çoğunlukta olan tetrapodlar değil balıklardır. Gerçekte, tüm tetrapod türlerinin toplamından daha fazla balık türü vardır. Ancak evrimin merceğinden bakıldığında tetrapodlar, suyun dışındaki yaşama da ayak uydurabilen balık soyunun tek dalıdır.
Sudan karaya ilk geçiş 360 milyon yılı aşkın bir süre önce gerçekleşmiştir. Doğu Grönland’da yaklaşık olarak 365 milyon yıl önce yaşayan Acanthostega gibi ilk tetrapodların, gelişimini tamamlamış parmaklı ayakları vardı. Ama öte yandan solungaçları da olduğu için yaşamlarını daha çok suda sürdürüyorlardı. Anlaşıldığı üzere gelişimlerini karaya çıktıktan çok sonra tamamlamışlardı. Araştırmacılar tetrapodların, elpistostegid olarak isimlendirilen canlılardan türediklerini düşünüyorlardı. Sığ su balığı olan bu çok büyük etçil, timsaha veya büyük semendere benziyordu. Birçok açıdan tetrapodlara benzemelerine rağmen yüzgeçleri bulunuyordu. Ne var ki elpistostegidlerle ilgili bilgiler çok kötü korunagelen küçük kalıntılara dayanıyordu, bu nedenle de görüntüleri hakkında tüm bir resim elde etmek çok zordu. Fakat 2006 yılında Kanada’ya bağlı Ellesmere adasında çok iyi korunagelmiş bir elpistostegid fosili bulundu. Edward Daeschler ve arkadaşları Tiktaalik olarak isimlendirdikleri bu fosili ayrıntılı olarak inceleyerek, esnek boyun yapısı ve uzva benzeyen yüzgeç yapısıyla sudan karaya geçişin en güzel tablosunu oluşturdular.
(Daeschler, E. B., Shubin, N. H. & Jenkins, F A. Nature 440, 757–763 (2006). Shubin, N. H., Daeschler, E. B., & Jenkins, F A. Nature 440, 764–771 (2006).)
3- Tüylerin kökeni
Darwin’in evrim teorisiyle ilgili itirazlardan biri de fosil buluntuları arasında büyük bir hayvan grubunun başka bir gruba gelişimini gösteren “geçiş biçimlerinin” eksikliğiydi.
Ancak Türlerin Kökeni adlı eserin yayımlanmasından bir yıl kadar sonra Baverya’daki Solnhofen kireçtaşı kayalıklarında geç Jura devrine ait (yaklaşık 150 milyon yıllık) ilk Archaeopteryx fosili bulundu. Dişler, uzun kemikli kuyruk gibi ilkel sürüngen özellikleriyle birlikte kuş gibi kanatlara ve tüylere sahip bir canlı ilk kuş türü olarak tanımlandıysa da birçok uzman tüylü dinozor olarak kabul etti. Darwin’in bir arkadaşı olan Thomas Henry Huxley böylece dinozorlar ve kuşlar arasındaki evrim halkasını tartışmaya açtı ve paleontologlar günün birinde tüylü dinozor fosilinin bulunacağına inandılar.
Ve araştırmacılar 1980’li yıllarda haklı çıktılar. Çin’deki Nanjing Jeoloji ve Paleontoloji Enstitüsü’nden Pei-ji Chen, küçük bir teropod olan Sinosauropteryx’in tüylü olduğunu keşfetti. 2008 yılında Çin Bilimler Akademisi’nden Fucheng Zhang tarafından incelenen fosil daha ilginçti. Bedeni tüylerle kaplı olan küçük dinozor Epidexipteryx’in kuyruğunda da uzun tüyler bulunuyordu. Bununla birlikte tüylü dinozorlar uçma yetisine sahip değildi, tüyler sadece kızışma döneminde kullanılıyordu. Tüylerin uçmak için de işe yarayacağını doğa daha sonraları keşfetmişti. (Chen, P.-J., Dong, Z.-M. & Zhen, S.-N. Nature 391, 147–152 (1998). Zhang, F., Zhou, Z., Xu, X., Wang, X. & Sullivan, C. Nature 455, 1105–1008 (2008).)
4- Dişlerin evrimsel geçmişi
Gelişimle ilgili araştırmalara yön veren diğer bir alan da evrimsel değişimi yansıtan mekanizmaların keşfidir. Helsinki Üniversitesi’nden Kathryn Kavanagh ve ekibi bu mekanizmayı farelerin azı dişlerinin büyüklüğünü ve sayısını inceleyerek araştırdı. 2007 yılında yayımlanan bu araştırma dişlerin gelişimini gösteren gen ekspresyonu (gen ifadesi) için bir örneği ortaya koydu. Azı dişleri önden arkaya doğru gelişiyorlar ve her diş sonrakinden daha küçük. Farenin çene yapısındaki model, farklı şekillerde beslenen kemirgenlerin evrim sürecinde değişen çevre koşullarına uyum sağladığını gösteren bir örnektir. (Kavanagh, K. D., Evans, A. R. & Jernvall, J. Nature 449, 427–432 (2007).)
5- Omurgalı iskeletin kökeni
Bizi insan yapan önemli dokulardan biri de yalnızca embriyolarda görülen nöral kresttir. (neural crest). Nöral krest hücreleri sırt omuriliğin gelişimi sırasında oluşarak tüm bedene yayılır. Nörol krest olmasaydı yüzümüzde ve boynumuzdaki birçok kemiğe kavuşamaz ya da cilt veya duyu organlarındaki birçok işleve sahip olamazdık. Varlığı sadece embriyolarda bilinen nöral krest, omurgalıların niçin farklı kafa ve yüz yapısına sahip olduklarını açıklamakta. Fakat nöral krestin evrimsel geçmişini fosil kalıntılarıyla göstermek embriyonik verilerin eksikliği yüzünden olanaksız gibidir. En önemli sorulardan biri omurgalı kafatasının ne kadarının nöral krest hücreleriyle ve ne kadarının derin doku tabakalarıyla oluştuğudur.
Yeni teknikler araştırmacılara embriyodaki hücrelerin ne şekilde geliştiğini görmelerine izin verdi. Bu şekilde kemik çevresinin nöral krestten geliştikten sonra tek hücre tabakası olarak boyun ve omuza bağlandığını açıkladılar. Nöral krestten gelişen doku, omuz kemerinin önünü kaplayarak kafayla bağlanır. Burada iskelet mezoderm olarak bilinen dokunun daha derinindeki tabakayla enseyi ve omuzu biçimlendirir.
Canlı hayvanlar üzerinde yapılan bu tür ayrıntılı incelemeler, soyları tükenmiş hayvanlara ait cilt ve kas gibi yumuşak dokusu bulunmayan kalıntıların da kafa ve boyun yapısının gelişimini aydınlatmakta. Örneğin kara omurgalıların atalarındaki büyük omuz kemiği (cleithrum), günümüz memelilerinde kürek kemiği (scapula) olarak varlığını sürdürmektedir. Londra’daki Wolfson Biyotıp Araştırmaları Enstitüsü’nden Toshiyuki Matsuoka tarafından gerçekleştirilen bu araştırma, canlı hayvanlar üzerinde yapılan morfolojik analizin, soyları tükenmiş hayvanların evrimsel gelişimini aydınlatması açısından önemlidir. (Matsuoka, T. et al. Nature 436, 347–355 (2005).)
Yaşam alanlarından elde edilen kanıtlar
6- Ayıklamaya dayalı türleşme
Evrim teorisine göre doğal ayıklanmanın türleşmede önemli bir rolü bulunur. Wisconsin Üniversitesi’nden Jeffrey McKinnon, 2004 yılında dikenli balıklarla (Gasterosteus aculeatus) gerçekleştirdiği deneyler sonucunda, reprodüktif izolasyonun beden boyu üzerinde etkili olduğunu gösterdi. Araştırma Alaska, British Columbia, İzlanda, İngiltere, Norveç ve Japonya sularındaki balıkların çiftleşmelerine dayanıyor.
Moleküler analizlerle denizlerde yaşayan öncülerinden gelişen akarsu balıkları veya okyanusta yaşayan ama yumurtlamak için tatlı sulara geçen balıklar incelenmiş. Bu tür göçer balıkların bedenleri akarsularda yaşayanlardan daha büyük. Balıklar aynı boyda balıklarla çiftleşmeyi tercih ediyorlar. Bu da farklı akarsu tipleri ve bunları yakınları arasındaki reprodüktif izolasyon üzerinde olumlu etki yapmakta. Farklı dikenli balık türlerinin incelenmesi sonucunda ister akarsularda ister denizde yaşayanlar olsun, farklı çevrelere uyum sonucunda reprodüktif izolasyonun gerçekleştiği görülmüş. (McKinnon, J. S. et al. Nature 429, 294–298 (2004).)
7- Kertenkelelerde doğal ayıklama
Popüler bir evrim hipotezine göre yeni çevrelerdeki davranışsal değişimler doğal ayıklanmayı reddetmekte. Fakat Harvard Üniversitesi’nden Jonathan Losos ve arkadaşlarının 2003 yılında gerçekleştirdikleri araştırma bu teoriyi pek desteklemedi. Losos ve arkadaşları deneylerini altı küçük Bahama adasında gerçekleştirirken ilk önce küçük Anolis kertenkelelerini (Anolis sagrei) toplamış ve ölçüp işaretledikten sonra serbest bırakmışlar. Daha sonra ise yırtıcı Leiocephalus carinatus kertenkelelerini de bu adalara bırakmışlar. Altı ila on iki ay sonra kaç tane Anolis kertenkelesinin hayatta kaldığı araştırılmış. Bu şekilde av durumundaki kertenkelelerin ilk önce uzun bacaklara sahip oldukları ancak daha sonraları bacakların kısaldığı görülmüş. Sonuçlar davranışların çevreye uyum esnasında evrimsel değişimi göstermesi açısından önem taşıyor. (Losos, J. B., Schoener, T. W. & Spiller, D. A. Nature 432, 505–508 (2004).)
8- Birlikte evrimleşme için şık bir örnek
Türler rekabet içinde birlikte gelişirler. Darwin’in “Var olma Savaşı”na göre yırtıcı hayvanlar avlarına hep daha öldürücü yetenekler ve donanımlarla saldırarak rekabeti sürdürüyorlar. Biyolog Leigh van Valen 1973 yılında “A new evolutionary law” ilkesini formüle ederek, evrimin parazitler ve konakçıları arasındaki donanım rekabetiyle tetiklendiğini öne sürmüştü.
Valen’in bu hipotezi ses getirdiyse de kanıtları yeterli değildi. Böyle bir şeyi kanıtlamak için parazitleri kuşaklar boyu takip etmek gerekiyordu. Evrimi tetikleyen donanım rekabeti örneğin su pirelerinde ve bakterilerde (Pasteuria ramosa) izlenebilmekte. Bunların özel bir yaşam biçimleri var. Nitekim acil durumlarda “durgunluk evresine” girerek gelişimlerini durduruyorlar, koşullar uygun olduğunda ise “uyanıyorlar”. Leuven Üniversitesi’nden Ellen Decaestecker bu özelliklerden yararlanarak tortulları kazmış. Burada “durgunluk evresindeki” kuşaklar üst üste bulunuyordu. Bunları uyandırmak ve birbirleriyle çarpıştırmak mümkündü. Parazitlerin saldırma gücü çağdaş oldukları zaman doruk noktasına ulaşıyordu.
Daha sonraki konakçılar ise ancak daha sonraki parazitlerce aşılabilecek donanımlar geliştiriyordu. Toplam bilanço hep aynı kalıyordu ama bakteriler hep daha saldırgan oluyordu. Araştırma, birlikte evrimleşme süreci için şık bir örnek sunmuştu. Nitekim parazitlerin ve konakçıların etkileşimleri, evrim teorisini, doğal ayıklanmaya bağlı dinamik donanım rekabetinin kuşaktan kuşağa aktarılmasıyla kanıtlıyor. (Decaestecker, E. et al. Nature 450, 870–873 (2007).)
9- Yaban kuşlarının farklı dağılımı
Örneğin göçe bağlı gen akışı çevreye uyumu bozarak, gruplar içinde ve gruplar arasında evrimsel farklılaşmalara neden olabilirler. Çünkü klasik popülasyon genetiğine göre genetik benzerlik ne kadar çoksa yerel popülasyonlar daha çok göçüyor ve melezleşiyorlar. Bu kavram genel kanıyla örtüşür ve gen akışının dağılım gibi rastlantısal bir süreç olduğunu kabul eder. Fakat Edward Gray Deneysel Ornitoloji Enstitüsü’nden Ben Sheldon 2005 yılında yayımladığı araştırmasında aslında rastlantısal olmayan dağılımın bölgesel uyumu ve evrimsel farklılaşmayı desteklediğini söyledi.
Uzun vadeli bu araştırma, Oxfordshire’de bir koru içinde yaşayan baştankaraların (Parus major) incelenmesine dayanıyor. Araştırmacılar, yavru kuşlardaki genetik varyasyon tiplerinin ve miktarının koruluğun bir bölgesinden diğerine farklılık gösterdiğini bulmuşlar. Korunun çeşitli bölgelerinde farklı ayıklanmaya neden olan bu farklılaşma motifi bölgesel uyum için en önemli etken. Bu etki rastlantısal olmayan yayılımla güçlendirilmekte. Her kuş farklı yaşam alanı seçiyor ve burada kuluçkaya yatıyor, bu davranış onları daha sağlıklı kılıyor.
Araştırmacılar buradan şu sonucu çıkarıyorlar: Gen akışı homojen değilse, evrimsel farklılaşma hızlanır ve şaşırtıcı bir şekilde küçük mekânsal farklılıklar ortaya çıkar. Bu sonuç Hollandalı araştırmacılar Erik Postma ve Arie van Noordwijk (Hollanda Ekoloji Enstitüsü) tarafından da desteklenmekte. Bu iki bilim insanının araştırması da rastlantısal olmayan dağılıma dayanan gen akışının küçük bölgelerde büyük genetik farklılaşmalara yol açtığını gösterdi. (Garant, D., Kruuk, L. E. B., Wilkin, T. A., McCleery, R. H. & Sheldon, B. C. Nature 433, 60–65 (2005). Postma, E. & van Noordwijk, A. J. Nature 433, 65-68 (2005).)
10- Lepisteslerin ayıklanmayla hayatta kalma çabası
Doğal ayıklanma daha sağlıklı kılmakta. Ancak bu ayıklanmanın zaman içinde daha az yararlı olan gen varyasyonlarını daha üstünleri için feda ederek genetik varyasyonu tüketmesi beklenir. Oysa doğal popülasyonlarda çok büyük bir genetik çeşitlilik görülür. Peki bu genetik çeşitlilik nasıl korunuyor? Genetik çeşitliliği açıklayan örneklerden biri erkek lepisteslerin (Poecilia reticulata) renk motifleridir. Illinois Üniversitesi’nden Kimberly Hughes ve arkadaşları Trinidad’da çeşitli ırmaklardan erkek lepistesleri topladıktan sonra renk motiflerine göre gruplara ayırmışlar. Daha sonra ise gruplar yeniden sınıflandırılarak havuzlara bırakılmış. Araştırmacılar her yeni grupta belli başlı bir renk motifine sahip lepisteslerin azınlıkta olmasına dikkat etmişler. Üç hafta sonra sürpriz bir şekilde azınlıkta olan lepisteslerden hayatta kalanların diğerlerine göre daha fazla olduğu görülmüş. Bilim insanları avcı balıkların belli başlı renk kombinasyonlarını aradıkları için alışılmışın dışındaki motiflere dikkat etmediklerini sanıyorlar. Ayıklanmanın ender tiplerin yararına işlediği bu tür hayatta kalma çabası, moleküler onarım, morfolojik ve sağlık yararına çok çeşitlilik şeklinde insanda ve diğer memelilerde de görülmekte. (Olendorf, R. et al. Nature 441, 633–636 (2006).)
11- Evrimin geçmişiyle ilgili konular
Evrim, genelde yaşamla ilgili sorular için en iyi çözümleri bulmaya yarar. Fakat doğal ayıklanma sadece maddelerle işlemekte, evrim tarihinin milyonlarca yıllık sonucu olan maddeler bunlar. Hiçbir şey boş bir çabayla başlamaz.
Eğer öyle olsaydı karaya yönelen tetrapodların yüzgeçleri ayaklara dönüşmez, kim bilir belki tekerlek biçimini alırdı. Çevreye uyum yaratıcılığı, uzun bir yılana benzeyen murana yılanbalığında (Muraena retifera) izlenebilmekte. Geçmişte kemikli balıklar avlarını yakalamak için vakumdan yararlanıyorlardı. Balık yaklaşmakta olan yemini görünce ağzını sonuna kadar açarak avı ve su akışı için büyük bir boşluk oluşturur. Gereksiz su solungaçlarca emilirken, balık yemini çene üzerinden gırtlağına emer. Ancak murana yılanbalığı ince uzun yapılı olduğu için yeterli vakumu yaratması mümkün değildi. Kaliforniya Üniversitesi’nden Rita Mehta ve Peter Wainwright 2007 yılında bu balığın yemini ne şekilde yakalayıp sindirdiğini buldu. Murana yılanbalığı ağzını açtığında gırtlağında ikinci bir çene ortaya çıkıyor. Bu yedek çene ağızdaki yemi parçalayarak boğazına itiyor. Yedek çene yakından incelendiğinde bir pençeye benziyor. Altta ve üstte avı iyice kavrayabilen sivri dişler bulunmakta.
Yanlardaki çok uzun kaslar ve çene kemerleri normalden daha küçük. Bu şekilde çene tamamen kapanıyor ve murana balığının ince bedeninde az yer kaplıyor. Araştırmacılar bu ilginç avlanma tekniği sayesinde balığın mercan resiflerinde usta avcılara dönüştüklerini düşünüyorlar (Mehta, R. S. & Wainwright, P. C. Nature 449, 79–82 (2007).)
Moleküler süreçlere dayanan kanıtlar
12- Darwin’in ispinozları
Charles Darwin Galapagos adalarına geldiğinde birbirlerine çok benzeyen ama gagaları farklı olan ispinozlarla karşılaşmıştı. Yer ispinozlarının gagaları derin ve geniş, kaktüs ispinozlarınki uzun ve sivri, ötücü ispinozlarınki ise ince ve sivriydi ki bunlar farklı beslenme alışkanlıklarını yansıtıyordu. Darwin tüm ispinozların kökenin adaya göçen ortak bir ataya uzandığını düşünüyordu. Sonuçta Galapagos adasındaki ispinozlar Amerika kıtasının güneyinden biliniyordu. Darwin’in ispinozları bu açıdan, doğal ayıklanmanın ortak bir atadan, çeşitli ekolojik nişlerde ne şekilde farklı biçimler yarattığını gösteren klasik bir örnektir.
Gaga biçimindeki değişimde hangi genetik mekanizmaların işlediğini bulmak isteyen Harvard Üniversitesi araştırmacısı Arhat Abzhanov, 2006 yılında yayımlanan araştırmasında çeşitli türlerde gaga biçimiyle ilişkili olan çok değişken olan genleri aramış. Abzhanov ve ekibi bu arayış sonucunda kalsiyum dengesinde de önemli bir rol oynayan kalmodulin (calmodulin) proteinini bulmuşlar. Bu protein farklı biçimlerin ve boyutların gelişmesinden sorumludur.
Araştırmacılar sonuçlarını kanıtlamak için yavru ispinozları genetik değişimden geçirerek kalmodulin seviyesini yükseltmişler. Bu şekilde yavruların gagaları uzamış. Bu deneylerle aynı zamanda gaganın genişliği ve derinliği gibi çeşitli özelliklerin genetik düzlemde ayrı ayrı işlendiği de anlaşılmış. Sonuçlar Darwin’in ispinozlarındaki farklı gaga biçimlerinin, kalmodulin etkinliğindeki değişimlere bağlı olduğunu göstermekte. (Abzhanov, A. et al. Nature 442, 563–567 (2006).)
13- Mikro evrim, makro evrimin buluşması
Darwin, evrimsel değişimin çok küçük adımlarla gerçekleştiğini düşünüyordu. “Belirsiz aşamalar” olarak adlandırdığı bu değişimler, çok uzun zamanlarda tamamlanan evrelerdi ve biçim ve işlevlerde toplu değişimlere neden oluyordu. Mikro evrim olarak isimlendirilen bu tür küçük değişimlerle ilgili çok sayıda kanıtlar var. Mesela ilaca direnç kazanmak bunlardan biri. Tabi bir türden diğerine geçiş gibi değişimler ya da makro evrimle ilgili fosiller de bulunur, ancak bu değişimleri canlı olarak izlemek çok zordur. Makro evrimin mekanizmalarını canlı olarak genlerin yapısında görebiliriz. Organizmaların gündelik yaşamında da genler bazen, hayvanlardakilerle aynı biçime ve aynı gelişime sahip olabiliyor. Bu yüzden gündelik olarak yaşanan evrimin büyük etkileri olabilir.
Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nden Sean Carroll ve arkadaşları 2005 yılında Drosophila biarmipes sineğini inceleyerek ilginç bir sonuca ulaştılar. Araştırmacılar erkek sirkesineğinin kanadındaki tek bir noktanın oluşumunda katkısı olan moleküler mekanizmayı keşfetmişler. Bu şekilde nokta evriminin, atalarından kalma bir pigmentasyon genindeki ayar elementinin değişimine bağlı olarak meydana geldiğini gösterdiler. Söz konusu ayar elementi zaman içinde kanadın eski bileşenlerini geliştiren transkripsiyon faktörleriyle birleşmekte. Özellikle sarı genin ayar elementiyle birleşen transkripsiyon faktörlerinden biri “süsleme geni” / “engrailled” olarak kotlanmış, bu gen bir bütünün gelişiminde önemlidir. Bu da tek bir süreçte işleyen bir genin, diğer bir sürece de katılarak ilkede makro evrimsel değişimi çalıştırabileceğini gösteriyor. (Gompel, N., Prud’homme, B., Wittkopp, P. J., Kassner, V. A. & Carroll, S. B. Nature 433, 481–487 (2005).)
14- Yılanyarda ve deniztaraklarında zehir dirençliği
Biyologlar uyuma bağlı evrimsel değişimlerle ilgili moleküler mekanizmaları artık daha iyi anlamaya başladılar. Taricha granulosa semenderlerinin bazı popülasyonlarında örneğin hayvanlar sinir zehri tetrodoksini ciltlerinde depoluyorlar. Anlaşıldığı üzere bu zehri jartiyerli yılandan (Thamnophis sirtalis) korunmak için kullanıyorlar. Ancak tetrodotoksin üreten semenderleri avlayan jartiyerli yılanlar bu zehre karşı bağışıklık kazanmışlar. Stanford Tıp Okulu’ndan Shana Geffeney bu mekanizmayı 2005’te gerçekleştirdiği ayrıntılı bir çalışmayla çözdü. Buna göre jartiyerli yılanın dirençlik seviyesindeki oynamalar, tetrodotoksini özel bir sodyum kanalıyla bağlayan moleküler değişime yol açmakta.
Zehir dirençliğiyle ilgili benzer bir ayıklanma Kanadalı araştırmacı Monica Bricelj tarafından Kuzey Amerika’nın Atlantik kıyılarında yaşayan yumuşak kabuklu taraklarda da (Mya arenaria) tespit edilmiş. Su yosunları insanlarda paralitik midye zehirlenmesine yol açan saksitoksini üretiyorlar.
Saksitoksinli bölgelerde yaşayan taraklar zehre karşı bağışıklık kazanmışlar ve bu zehri dokularında depoluyorlar. Oysa zehirsiz bölgelerde yaşayan taraklarda zehre karşı direnç gelişmemiş. Zehre karşı direnç kazanan popülasyonların genlerinde, saksitoksini sodyum kanalına bağlayan bir mutasyon gelişmekte. Bu iki araştırma birbirine çok benzer ayıklanma sürecinin tamamen farklı alanlarda işleyebileceğini göstermiştir. (Geffeney, S. L., Fujimoto, E., Brodie, E. D., Brodie, E. D. Jr, & Ruben, P. C. Nature 434, 759–763 ( 2005).
Bricelj, V. M. et al. Nature 434, 763–767 (2005).)
15- İstikrara karşı değişim
Türler milyonlarca yıl değişmeden kalabilirler, bu süre fosillerdeki izleri bulmak için yeterlidir. Ama çok aniden değiştikleri de olur. Bu durum bazı türlerin ani değişimi engelleme potansiyeline sahip olduklarını ve evrime karşı direnç gösterdiklerini akla getirmişti. “Evrimsel direnç” fikri ilk kez sirkesinekleriyle deneyler yapan Suzanne Rutherford ve Suan Lindquist tarafından ortaya atıldı. Bu fikir, gelişim bozukluğuyla ilgili süreçlere, Hsp90 olarak isimlendirilen ve stres anlarında daha fazla üretilen bir proteinin “eşlik etmesine” uzanıyordu.
Buna göre Hsp90 özel durumlarda diğer süreçlerce baskılanmakta ve normalde serbest dolaşım ayarları yapan proteinler, gizlenmiş varyasyonları üretiyorlar. Albert Einstein Tıp Koleji’nden Aviv Bergman 2003 yılında evrimsel direncin gerçekten de Hsp90’a bağlı bir özellik mi yoksa daha çok genel bir özellik mi olduğunu araştırdı. Araştırmacı bu amaçta tek bir geni devre dışı bırakılan bira mayasının karmaşık gen ağları ve genom ekspresyon verilerine ait sayısal simülasyonlarından yararlandı. Bu şekilde neredeyse tüm genlerin, işlevsel olarak baskılanmaları halinde rezervlerdeki varyasyonları açığa çıkardıklarını görmüş. Yani diğer sözlerle evrimsel direnç Hsp90’den daha derine inmekte. (Bergman, A. & Siegal, M. L. Nature 424, 549–552 (2003).)
Kaynak: Cumhuriyet (http://www.cumhuriyet.com.tr/?im=yhs&hn=31742&kn=18)