Ünite 10: Evrim

Evrim Konusundaki Düşüncelerin Gelişimi

Charles Darwin ve Alfred Wallace’ın Görüşleri

Darwin-Wallace tarafından temeli kurulan doğal seçilim kuramının ana hatlarıyla iki gerçeği, üç varsayımı ortaya çıkarmıştır. Gerçekler:

1. Tüm canlılar, geometrik oranda çoğalma eğilimindedir.
2. Bir türe ait popülasyondaki bireylerin kalıtsal özelliği birbirinden farklıdır (varyasyon).

Varsayımlar:

1. Canlılar arasında karşılıklı, besin, yer vs. için, ayrıca sıcaklık, soğukluk, nem vs. gibi doğal koşullara karşı bir yaşam savaşı vardır.
2. İyi uyum yapacak özellikleri taşıyan bireyler, yaşam kavgasında, bu özellikleri taşımayan bireylere karşı daha etkili bir savaşım gücü göstereceğinden, ayakta kalır, gösteremeyenler ise yok olur. Böylece bulunduğu bireye o koşullara en iyi uyum yapabilecek yeteneği veren özellikler, gelecek döllere kalıtılmış olur.
3. Bir bölgedeki koşullar diğerlerinden farklı olduğundan, özelliklerin seçimi de her bölgede, koşullara göre farklı olur. Çevrede meydana gelecek yeni değişiklikler, tekrar yeni uyumların meydana gelmesini sağlar. Birçok döl boyunca meydana gelecek bu tip uyumlar, daha doğrusu doğal seçilim, bir zaman sonra, atasından tamamen değişik yeni bireyler topluluğunun ortaya çıkmasını sağlar (uyumsal açılım). Farklılaşmanın derecesi, eskiyle yeni popülasyondaki bireyler bir araya getirildiğinde çiftleşemeyecek, çiftleşse dahi verimli döller meydana getiremeyecek düzeye ulaşmışsa, artık bu iki popülasyon iki farklı tür olarak değerlendirilir.

Canlılığın Oluşumuna İlişkin Görüşler

Doğal olarak milyarlarca yıl önce canlılığın nasıl ortaya çıktığı o günkü koşullar ayrıntılı olarak bilinmediğinden, tam olarak kanıtlanamamaktadır. Bu nedenle, pozitif yöntemler ve bulgular ile açıklamalarını yapan görüşlerde de bazı farklılıklar vardır.

Ancak daha sonraki konularda da üzerinde duracağımız gibi, tüm canlıların hücrelerden oluşması, birçoğunun mitozla ya da mayozla çoğalması, mitozla gelişmesi, benzer çekirdek asitlerine ve benzer karmaşık moleküllere sahip olması, benzer kimyasal reaksiyonlar tüm canlıların ortak bir kökenden geldiğini (Monofiletik köken) işaret etmektedir.

Canlılığın Oluşumunda Enzimlerin Önemi

Canlıların bünyesindeki hemen tüm tepkimeler kendilerine özgü enzimlerle gerçekleşebilir. Enzimler proteinlerden yapılmıştır. DNA, enzim sentezlenmelerini yönetir. Fakat ancak belirli enzimler DNA’nın sentezlenmesini katalizler. Çünkü oldukça büyük bir molekül olan DNA kendi başına sentezlenemez. Belki başlangıçta, kil partikülleri enzimlerin bu ödevini üzerlerine alarak, o devirde kısmen kısa olan DNA segmentlerinin sentezlenmesini sağlamış ya da bu görevi bir rastlantı sonucu anorganik olarak oluşmuş bir proteinoid molekül yürütmüş; daha sonra da DNA, enzimlerin sentezlenmesini dikte ettirmiştir. Nitekim 30 birimlik DNA molekülünün sentezlenmesi için aracı bir moleküle gereksinmesi yoktur; özellikle bulunduğu ortamda iki değerlikli kalsiyum ve magnezyum iyonları varsa bu parçacıkların sentezlenmesi çok daha kolay olmaktadır. İşte DNA segmenti ile enzim molekülünün yan yana olduğu bu ilk olay canlılık mayasının temelidir. Buna ‘bir gen bir enzim’ ya da ‘yaşam’ denir. Canlılar ile cansızlar arasındaki sınır bu aşamadadır. Her iki molekülün anorganik olarak oluşması ve bir araya gelmesi mümkündür.

Hücre Zarının Oluşumu

Yaşayan moleküller ortaya çıktıktan sonra meydana gelen en büyük ikinci aşama hücre zarının oluşumudur. Çünkü oldukça uzun yapılı olan DNA segmenti ve enzimler, çevre koşullarından kolayca etkilenebilir. Bu aşamada etrafı yarı geçirgen bir zarla çevrilmiş olan çekirdek asidienzim birlikleri diğer çıplak birliklere göre, yaşam savaşında bir üstünlük sağlamıştır. Çünkü oluşan bu zar küçük moleküllerin hücre içerisine girmesine ve bazılarının da dışarıya çıkmasına izin veriyor ve içteki kalıtsal materyali dıştaki yıkıcı etkenlerden kısmen koruyordu. En önemlisi ise, zarın bazı moleküllere karşı seçici özellik göstermesiydi.

Hücresel Evrim

Organizasyonları gelişmiş olan hücreler birdenbire ortaya çıkmamıştır. İlkin hücrenin uzun bir sürede evrimleşmesiyle ve diğer bazı hücrelerle ortak yaşamaya uyumu sonucu ortaya çıkmıştır. İlk olarak, çekirdeksiz, kalıtsal materyali tüm hücre içine dağınık olarak yayılmış bulunan prokaryotlar gelişmiştir.

Fosilleri olmadığından kesin bir yargıya varmamız olanaksız olmasına karşın, yaklaşık 2.5-3 milyar yıl önce, kese şeklindeki ilkin hücrelerden prokaryotların evrimleştiği varsayılmaktadır.

Çekirdekli hücreler ise adım adım evrimleşerek değil, belirli kademelerde evrimleşmiş diğer hücrelerle simbiyoz yapmak suretiyle organizasyonlarını geliştirmişlerdir.

Eşeyselliğin Ortaya Çıkışı

Canlılık ortaya çıktıktan sonraki 1.5-2 milyar yıl içinde tüm canlıların herhangi bir eşey ayrımına gerek görmeden, yani eşeysellik oluşmadan, üredikleri tahmin edilmektedir. Bu sürede evrimde çeşitlenmenin oluşması çok yavaş yürümüştür. Nitekim ilk iki milyar yıl içerisinde dünyada yalnız basit yapılı bir hücreliler oluşmuştur. Bu evreye kadar olan üremeler bir çeşit klon üremesidir. Yani, yavrular, oluşabilecek mutasyonlar göz önüne alınmazsa, tamamen kendilerini meydana getiren ataya (= anaça) benzer.

Bu sürenin sonunda ilkin hücrelerin sitoplazmik bağlantılar, kaynaşmalar meydana getirdiği dolayısıyla gen aktarımının ilk olarak bu yolla gerçekleştiği varsayılmaktadır. Bunun biraz gelişmiş halini, bugün bakterilerde görmekteyiz.

Çokhücreliliğe Geçiş

Milyarlarca yıl bir hücreli olarak çoğalan canlılar, zamanımızdan yaklaşık bir milyar yıl önce, bölündüklerinde, artık, birbirlerinden ayrılmamaya, yani çok hücrelilerin atasını oluşturmaya başlamıştı. İşte bu kademe, çok hücreliliğin ilk kademesidir. Ancak bunların bireyleri arasında iş bölümünün ve hiyerarşinin olmaması, bunları çok hücrelilerden ayıran en büyük özelliktir. Bu kademede, küre şeklinde olan kolonideki bireylerin kamçıları, koloniyi bir yöne doğru hareket ettirmek için belirli bir uyum içerisinde çırparlar. Böylece ilk kez bu grupta bir ‘toplum bilinci’ ortaya çıkmıştır.

Sudan Karaya Çıkış

Buraya kadar olan gelişmelerin su içinde olduğunu unutmamamız gerekir. Canlıların sudan karaya çıkışı, zamanımızdan yaklaşık 600 milyon yıl önce gerçekleşmiştir. Canlıların bir kısmı, artık, oluştukları ortamı terkedebilecek özellikleri kazanmaya başlamıştı. Karaya çıkmayı sağlayan en önemli gelişim daha önce evrimleşmiş fotosentetik bakterilerin fizyolojik işlevi sonucu dünyadaki serbest oksijen miktarının %16’ya çıkarak, ozon tabakasını takviye etmesi ve dünyaya gelen mor ötesi ışınları büyük ölçüde engellemesiydi. Böylece canlılık denizlerin dibinden ilk olarak yüzeye daha sonar da karaya çıkma şansını yakalamıştı. Yeni ortama geçiş, yararlarının yanı sıra birçok tehlikeyi de beraberinde getirmekteydi. Bunlardan en önemlileri ağırlığın taşınması, suyun kullanımı, solunumdaki değişiklikler: derinin oluşumu ve ısının korunmasıdır.

Sıcakkanlılığın (=Sabit Vücut Sıcaklılığın) Ortaya Çıkışı

Karaya geçen ilk canlılar, kısa süreler içinde sıcaklığın büyük ölçüde değiştiği ortamlarda yaşamak zorunda kalmıştır. Ancak zamanımızdan yaklaşık 200 milyon yıl önce, belki Kretase’de, dev sürüngenlerin dünyaya egemen olduğu bir dönemde, Therapsid denen fare büyüklüğündeki bir hayvan (memeli!), meydana gelen mutasyonlar sonucunda metabolizmasında sürekli ısı üreten enzimleri kazandı. Therapsid’ler, daha sonra ya da aynı zamanda, ısının düzenlenmesini sağlayan iç düzenlenmeleri ve ısının korunmasını sağlayan post yapısını da kazanmıştır. Böylece çevrenin sıcaklığına büyük ölçüde bağımlı olmadan yaşamını sürdüren, yanlış bir adlandırma ile ‘sıcakkanlı’, doğru tanımlamayla ‘sabit sıcaklı hayvanlar’ ortaya çıkmıştır.

Evrimi Destekleyen Kanıtlar

Bir insanın ömür uzunluğunu göz önüne alırsak, canlıların evrimsel değişimini gözlemek olanaksızdır. Bu nedenle canlılığın ortaya çıkmasından bugüne kadar meydana gelen değişimleri incelemede biyoloji ve diğer doğa bilim dallarından yararlanılır.

Paleontolojik Kanıtlar

Darwin’e evrim fikrini veren ilk kanıtlar fosillerin gözlenmesiyle ortaya çıkmıştır. Fosiller sadece canlıların sert kısımlarını (kemik, diş, kabuk vs.) değil, aynı zamanda çeşitli organları ve yaşantıları ile ilgili izleri taşıyan kalıpları da kapsamı içine alır. Genellikle bir hayvana ait tüm bir fosil bulmak olanaksızdır. Vücut parçalarının şekline göre, yaşam çeşidi hakkında yorumlar yapılabilir. Örneğin çenenin yapılışından hayvanın nasıl beslendiğini, ayaklarının yapılışından hareket biçimini öğrenebiliriz.

Sınıflandırmadan Elde Edilen Kanıtlar

Sınıflandırmadaki hiyerarşik diziliş, evrimin en belirli kanıtlarından biridir. Eğer bitkiler ve hayvanlar kendi aralarında akraba olmasaydı, bu hiyerarşik sıra meydana gelmeyecek ve birçok grup birbirine benzer olmayacak şekilde gelişmiş olacaktı.

Morfolojiden Elde Edilen Kanıtlar

Canlıların homolog organları arasında yapılan karşılaştırmalardan elde edilen kanıtlardır. Örneğin, balıktan insana kadar bütün omurgalılar, sırtta bir omur dizisi; onun karın tarafında sindirim kanalı, birçoğunda metamerik dizilmiş kas ve sinir sistemi; yerleri ve bir noktada yapıları aynı olan böbrek, pankreas, dalak, kalp, beyin, vs. gibi organları taşırlar.

Evrimin Ham Materyalleri ve Evrimi Sağlayan Düzenekler

Mutasyonlar ve Rekombinasyonlar

Kalıtım konusunda bugünkü bilgilerimiz, doğal seçilimin, ancak seçilecek bir şey olduğu zaman, yani mutasyonlar oluştuğunda etkisini gösterebileceğini ortaya koymuştur. Özellikle mikromutasyonların sürekli olarak doğal seçilimle ayıklanması, bir zaman sonra büyük değişikliklerin ortaya çıkmasını sağlar.

Özünde, doğal seçilimde en çok kullanılan mutasyonlar, büyük bir olasılıkla, çevre koşulları değişmeden önce meydana gelmiş olan ve bulunduğu canlıya, meydana geldiği koşullarda ne zarar ne de yarar sağlayan nötr mutasyonlardır. Çevre koşulları değişince, saklanmakta olan bu mutasyonların seçilimi de başlar. Bazen bir mutasyon kısmen zarar, kısmen yarar sağlar. Bu mutasyonun doğal seçilimle korunması ya da yok edilmesi, zararının ve yararının toplam değeriyle ölçülür.

Evrimleşmeyi Sağlayan Düzenekler

‘Ayakta kalmak için savaşım’ ve “En iyi uyum yapan ayakta kalır’ sözcükleri Darwin-Wallace kuramının anahtarıdır. Fakat bu yaklaşımı birey açısından değil bireylerin oluşturduğu popülasyon açısından ele almak gerekir. Diğer bir anlatımla evrimsel değişikliklerin birimi bireyler değil, popülasyonlardır.

Doğal Seçilim

Bir popülasyon, kalıtsal yapısı farklı olan birçok bireyden oluşur. İşte bu bireylerin taşıdıkları yeni özellikler (yani genler) nedeniyle, çevre koşullarına daha iyi uyum yapabilme yeteneği kazanmaları, onların, doğal seçilimden kurtulma oranlarını verir. Yalnız çevre koşulları her yerde ve her zaman (özellikle jeolojik devirleri düşünürsek) aynı değildir. Bu çevre koşulları uzun süre etkilerini sürdürürse, belirli özelliklere sahip bireyler devamlı ayıklanacak ve taşıdıkları genlerin gen havuzundan eksilmesiyle, gen frekanslarında değişmeler ortaya çıkacaktır. Bu seçilim, çoğunluk döller boyunca sürer. Böylece, bir zaman sonra, başlangıçtaki popülasyona benzemeyen, tamamen ya da kısmen değişmiş popülasyonlar ortaya çıkar.

Yönlendirilmiş Seçilim

Genellikle çevre koşullarının büyük ölçüde değişmesiyle ya da koşulları farklı olan bir çevreye göçle ortaya çıkar. Popülasyondaki özellikler bireylerin o çevrenin koşullarına uyum yapabileceği şekilde seçilir. Örneğin nemli bir çevre gittikçe kuraklaşıyorsa, doğal seçilim, en az su kullanarak yaşamını sürdüren, su kaybı en az olan canlıların yararına olacaktır. Popülasyondaki bireylerin bir kısmı daha önce mutasyonlarla bu özelliği kazanmışlarsa, böylelikle bu bireylerin daha fazla yaşamaları, daha çok döl vermeleri, yani genlerini daha büyük ölçüde popülasyonun gen havuzuna sokmaları sağlanacaktır. Bu çevresel etki devam ettiği sürece, seçilim bu doğrultuda sürecektir. Ta ki yeni ortama en iyi uyum sağlayan özellikler ortaya çıkıncaya kadar. Yani kurak ortama uyum sağlamaya yönlendirilmiş bir seleksiyon söz konusu olacaktır.

Dengelenmiş Seçilim

Eğer bir popülasyon çevre koşulları bakımından uzun süre dengeli olan bir ortamda bulunuyorsa, çok etkili, kararlı ve dengeli bir gen havuzu oluşur. Böylece, dengeli seçilim, var olan gen havuzunun yapısını devam ettirir ve meydana gelebilecek sapmalardan korur. Örneğin, keseli ayılar (Opossum) 60 milyon, akrepler (Scorpion) 350 milyon yıldan beri gen havuzlarını hemen hemen sabit tutmuşlardır. Çünkü bulundukları çevrelere her zaman başarılı uyum yapmışlardır.

Dallanan Seçilim

Dengeli seçilimin tersi olan bir durumu açıklar. Bir popülasyonda farklı özellikli bireylerin ya da grupların her biri, farklı çevre koşulları nedeniyle ayrı ayrı korunabilir. Böylece ayrı kökten, bir zaman sonra, iki ya da daha fazla sayıda birbirinden farklılaşmış canlı grubu oluşur (ırk, alttür, tür vs.). Özellikle bir popülasyon çok geniş bir alana yayılmışsa ve yayıldığı alanda değişik çevre koşullarını içeren birçok yaşam ortamı varsa, yaşam ortamlarındaki çevre koşulları, kendi doğal seçilimlerini ayrı ayrı göstereceği için, bir zaman sonra birbirinden belirli ölçülerde farklılaşmış kümeler, daha sonra da türler ortaya çıkacaktır. Bu şekildeki bir seçilim ‘Uyumsal Açılımı’ meydana getirecektir.

Uyum (Adaptasyon)

Uyum dendiği zaman, bir canlının, belirli biyolojik, kimyasal ve fiziksel koşulları olan bir ortam içerisinde, yaşamasını olası kılan yeteneklerinin ve özelliklerinin tümü anlaşılır. Dünyada hiçbir ortam sürekli aynı koşullara sahip değildir; bu nedenle evrimleşme canlılığın vazgeçilmez bir özelliği olmuştur. Ayrıca her bölge farklı koşullara sahip olduğundan, bu ortamlara uyum yapan canlılarda da farklılaşmalar ortaya çıkmıştır. Bu nedenle milyonlarca canlı çeşidi vardır. Bu ortama uyum, çok değişik ilişkileri kapsar (yer bulma, beslenme, avlanma, avlama, parazit ilişkileri, sıcaklık, nem vs.). Uyum, tüm bunların ortalama değerini verir.

Cansız ve Canlı Ortama Uyum

Canlıların büyük bir kısmı canlı cansız çevreye uyum yaparken, bazı özellikler kazanır. Bunlardan kaçma, ölü taklidi, uyarıcı renkler ve davranışlar, organ atma, renkle ortama uyum (= homokromi), maskeleme ve mevsimsel uyumlar cansız çevreye uyumlara örneklerdir.

Canlı Ortama Uyum (= Mimikri), ortamda bulunan diğer canlıların taklit edilmesidir. Mimikrinin olabilmesi için taklit edilen (modellerin) canlıların ortamdaki sayısı, taklit edenlerden daha çok olmalı, taklit edenlerle taklit edilenler aynı ortamda beraberce yaşamalı ve genellikle, taklit edilenler zehirli ya da lezzetsiz olmalıdır.

Evrimleşme Hızı

Evrimleşme hızı, özünde, canlı toplulukları ile çevre koşullarının karmaşık ilişkisinin bir sonucudur. Bu hızı türe, kalıtıma (gen yapısına), zamana ve çevresel koşullara göre değişebilmektedir. Jeolojik değişmelerin fazla olduğu devirlerde, evrimleşme hızı yüksek; kararlı olduğu devirlerde ise düşüktür. Evrimleşme hızı, bir anlamda, kalıtsal yapının değişme hızıdır.