Hızlandırılmış evrim çalışmalarıyla günümüzde, doğada milyonlarca yılda meydana gelen evrimsel süreci artık laboratuar koşullarında ve kısa sürede yaratmak olanaklı hale gelmiştir.

Biyolojik evrimin beslendiği kaynak: Genetik çeşitlilik

Bilim dünyası, evrimin olup olmadığı yönündeki tartışmaları 19. yüzyılda tamamen aştıktan sonra tüm dikkatini evrimsel süreçte belirleyici olan etmenler ve düzenekler üzerinde yoğunlaştırdı. Genetik çeşitliliğe yol açan düzenekleri iyi kavramak, evrim kuramını anlamanın en iyi yoludur. 20. yüzyıl bu yönde büyük bilgi birikiminin sağlandığı bir dönem oldu. 21. yüzyıl ise, evrimde etkili olan mekanizmaların yoğun olarak kullanıldığı yapay ya da yönlendirilmiş evrim araştırmalarının doruk noktasına çıktığı bir çağ olacaktır.

Haluk Erkan

Evrim kelimesi, bilimin en önemli ve mucizevî olgularını tanımlayan bir kavram. Sadece içinde yaşadığımız doğadaki değil, tüm evrende zaman içinde meydana gelen her türlü değişimi ifade etmekte. Değişim olmadığı yerde ise evrimden söz etmek olası değil.

Astrofizikçiler evrenin yaşını yaklaşık olarak 13-14 milyar yıl önceye kadar götürmekteler. Dünyamızın yaşı için saptanan süre ise yaklaşık 4,5 milyar yıl. Hücre şeklindeki ilk biyolojik organizasyonların gözlendiği zaman dilimi, dünyanın oluşumundan yaklaşık bir milyar sonraya denk gelmekte. Diğer bir ifade ile canlılığın gezegenimizdeki tarihi günümüzden en az 3,5 milyar önceye kadar uzanıyor.

Doğa bilimciler çevrelerine akıl ve bilgiyle baktıklarında ilk fark ettikleri nokta, zaman içinde her şeyin değiştiğidir. O kadar ki, canlı olsun, cansız olsun, bu büyük değişim sürecinin dışında kalabilen herhangi bir yapı bulunmaz. Örneğin bundan 10 milyar yıl önce evrenin görünümü günümüzdekinden çok farklıydı. En azından kendi güneş sistemimiz daha oluşmamıştı. 2 milyar yıl önce dünyamızda sadece tek hücreli mikroorganizmalar yaşıyordu. 500 milyon yıl önce memeliler henüz daha yaşam sahnesine çıkmamışlardı. Dinozorların hüküm sürdüğü dönemde ise dünyada insan bulunmuyordu.

Peki, canlılar dünyasına gelindiğinde bu değişimin anlamı ve niteliği nedir? Charles Darwin ve Alfred Wallace’dan önce doğa bilginleri, organizmaların biyolojik olarak birbirleriyle akraba olduklarını anlamışlardı. Hatta canlıları sınıflandıran Carl von Linne insan ve maymunları aynı gruba koymakta bir sakınca görmemişti. Yeni türler eskilerin değişmesiyle meydana geliyordu. Fosillerle, yaşayan türler arasındaki benzerlikler ve farklar, evrim düşüncesini güçlendirmişti. Yaşam koşulları ve canlıların kalıtsal özellikleri, söz konusu değişimde oldukça belirleyici etmenlerdi.

Darwin-Wallace ilk kez, evrimsel değişimde etkin olan bir düzeneği, yani “doğal seçilimi” bilim dünyasına sundular. Biyolojik evrimin nasıl meydana geldiğini kavramak için bu düzeneklerin bilinmesi gerekir. Darwin-Wallace’tan önce “Biyolojik Evrim Kuramı”nın ana hatlarını ortaya koyan Lamarck’tan günümüze kadar, biyolojik evrim konusunda kaydedilen en önemli gelişmeler, -doğal seçilim yanında- evrimde belirleyici olan onlarca yeni mekanizmanın ortaya çıkarılması sayesinde yaşanmıştır. Bu düzenekler yoluyla evrim kuramının bilimsel sınanması olanaklı hale geldi. Özellikle matematiksel mantığın kuramın içine girmesi bu yolla olmuştur. Diğer bir deyişle, biyolojik değişimin düzenekleri bulunmasaydı, biyolojik evrim kuramının Lamarck dönemindekinden daha ileri gitmesi mümkün olmayacaktı.

Biyolojik evrim, genel anlamıyla, bir türe ait canlı topluluğunun biyolojik özelliklerinde zaman içinde meydana gelen değişmeleri ifade eder. Biyolojik özellikleri ise genler belirler. Bu bağlamda, biyolojik özelliklerdeki değişim dendiğinde kastedilen, genetik yapıda meydana gelen değişmelerdir. Genetik çeşitliliğe yol açan düzenekleri iyi kavramak, evrim kuramını anlamanın en iyi yoludur. Düzeneklerin başlıcaları şu şekilde sıralanabilir:

- Doğal seçilim

- Göçler

- Coğrafi yalıtım

- Genetik sürüklenme

- Mutasyon

- DNA tamir mekanizması

- Transpozonlar

- Yatay ve dikey gen transferleri

- Virüsler

- Plazmitler

- Mayoz ve mitoz bölünme süreçleri

- Replikasyon

- Rekombinasyon

Bu listede yer alan olguları değişik ölçütlere göre gruplandırmak ve değerlendirmek olası: Örneğin bu işlemlerden bazıları bireyin kalıtsal maddesi olan DNA molekülünde yer alan genetik bilgide değişiklik yaparken yani birey düzeyinde çeşitlilik yaratırken, bazıları doğrudan topluluğun genetik yapısında yani gen havuzunun bileşimini değiştirmede etkili olur. Mutasyon ve transpozonlar ilk gruba girerken, göçler ikinci grupta yer alır.

Doğal seçilim

Doğal seçilim ilk saptanan evrim düzeneğidir. Evrimleşmede yaygın olarak iş gören çok etkili bir mekanizmadır. İki aşamalı bir süreçtir. İlk aşama, canlı topluluğunun içinde bir genetik çeşitliğin varlığını zorunlu kılar. Ortada böyle bir çeşitlilik yani seçilimin yapılacağı bir farklılık yoksa ikinci aşamaya geçilemez.

Genetik çeşitlilik rasgele yani belli bir amaç ve hedef gözetmeden oluşur. Bu işte etkili olan genetik düzeneklerin bazısından ileride daha ayrıntılı söz edilecektir. Çeşitlilik varolduğunda, topluluk üzerinde baskı yaratan somut bir koşulun seçilim -ve ayıklama- etkileri çalışmaya başlar. Son kademede canlıya yaşama mücadelesinde katkı sağlayan avantajlı özelliğin topluluktaki kalıcılığı gerçekleşir.

Doğal seçilimde bireylerin topluluktan ayıklanması çok etkin bir şekilde gerçekleşir. Bu nedenle meydana gelen yavru sayısı hayatta kalandan çok çok fazladır. Örneğin yüz deniz kaplumbağası yumurtasından ancak biri hayatta kalır. Topluluktan elenen bireylerin sahip olduğu genetik çeşitlilik bir sonraki soya aktarılamadığı için, doğal seçilim, çeşitliliği azaltıcı bir mekanizma olarak kabul edilir.

Seçilim baskısı yaratan etmen

Seçilim -ya da ayıklanma- baskısı uygulayan etmen bir avcı olabileceği gibi, örneğin kuraklık, hastalık, açlık, kirlilik gibi bir koşul da olabilir. Bu etmen aslında yaşam tehdidi yaratan her şey örneğin yapay bir neden de olabilir. Nükleer reaktör kazası sonucu ortama yayılan radyasyon, yangın, gemi ve uçak kazası ya da kötü yapılaşmayla bağlantılı olarak deprem de bu şekilde değerlendirilebilir. Etmenlerden bazısı, görüldüğü gibi, oluşan genetik çeşitliliğin bireye sağladığı hayatta kalma ve döl verme avantajının kullanımına olanak verir. Örneğin, açlığa ve susuzluğa daha dayanıklı bireyler veya türler, böyle bir sorun olduğunda diğerlerine oranla daha avantajlı olacaklardır. Bazı sürüngenler aylarca su içmeden yaşayabilirken, amfibiler yani çift yaşamlılar kuraklığa dayanıksızdır. Bazı türler uzun süre yemek yemeden yaşamlarını sürdürebilirken birçok memeli en fazla birkaç haftalık açlığa dayanabilir. Fakat açlık ve susuzluğun hiç söz konusu olmadığı koşullarda, bireylerin sahip olduğu bu avantajlı özelliklerin hayatta kalma yönünde bireye pek faydası olmayacaktır.

Kazalar gibi kimi durumlarda ise, tamamen şansa bağlı, rasgele bir ayıklanma söz konusudur. Burada biyolojik özelliklerin bir etkisi bulunmaz. Yolda yürüyenler tarafından karıncaların hangisinin ezileceği hangisinin hayatta kalacağı bu tip seçilime örnektir.

Bu son söz edilen durum özellikle birey sayısının az olduğu küçük topluluklarda çok önemlidir. Çünkü bu tip topluluklarda doğal bir felaket sonucu ölen bireylerin büyük bölümünün tesadüfen aynı özelliğe sahip bireylerden olması bir sonraki soyun niteliğini ciddi boyutta etkileyecektir. Örneğin iki farklı renkte bireylerden oluşan küçük bir toplulukta yuvanın yıkılması sonrası ölenlerin büyük bölümünün koyu renkli bireylerden olması, bir sonraki soyun ağırlıklı olarak açık renkli bireylerin yavrularından oluşmasına yol açacaktır. Böylece topluluk, birkaç nesil içinde, vücut rengi bakımından dikkate değer bir değişme geçirmiş olacaktır. Bu süreci diğer birçok biyolojik özelliğe uygulamak olasıdır.

Biyolojik çeşitlilik genetik çeşitliliğe dayanır

Biyolojik çeşitliliğin evrimsel açıdan en önemlilerinden biri, aynı topluluk içinde bulunan yani aynı türe ait bireyler arasında olanıdır. Örneğin Çernobil’deki nükleer reaktör kazasında çok geniş bir alana radyoaktif madde yayıldı. Reaktörün yakınında bulunan yerleşim yerindeki insanlar yüksek dozda radyasyona maruz kaldılar. Özellikle çocuklar çok etkilendi. Çocuklardan bazısı kısa sürede ölürken bir kısmı uzun süre direndikten sonra hayatını kaybetti. Bazı çocuklar başta kanser olmak üzere çeşitli hastalıklarla boğuşsa da, hayatta kalmayı başardı. Yerleşim yerindeki çocukların küçük bir kısmı ise diğerleri gibi yüksek dozda radyasyon almasına karşın ciddi bir sorun yaşamadan felaketi atlattı. Peki, benzer dozda radyasyona maruz kalan bu çocukların hayatta kalma başarısı neden birbirinden farklı oldu? Radyasyona karşı aynı topluluğun bireyleri neden farklı tepkiler verdiler? Çünkü saçımız, boyumuz, deri rengimiz, beslenme eğilimlerimiz, duyusal yetilerimiz gibi moleküllerimiz arasında da küçük farklılıklar bulunur.

Radyasyonun insan sağlığı açısından yarattığı en önemli sorun, kalıtsal maddemiz olan DNA molekülünde hasar oluşturması yani mutasyona neden olmasıdır. Soruna çok genel anlamıyla yaklaşıldığında, DNA’daki hasarın kabaca üç sonuca yol açabileceği söylenebilir: Hasarın boyutuna ve niteliğine bağlı olarak hücre, ya ölür ya da düşük bir olasılıkla da olsa, dikkate değer bir sorun olmadan çalışmaya devam eder. Bir diğer güçlü olasılık ise, DNA’daki mutasyon nedeniyle çalışma düzeni değişen hücrenin, bir kanser hücresine dönüşmesidir. Fakat canlılarda DNA hasarlarını tamir eden düzenekler bulunur. Bireylerin, yukarıda sözü edilen özellikler gibi, tamir mekanizmaları arasında da küçük farklar bulunur. Kimi insanlardaki tamir ve bağışıklık mekanizmaları biyolojik hasarlara karşı daha duyarlı ve etkindir.

Bireyler evrimleşmez evrimleşen canlı topluluklarıdır

İşte mevcut çeşitlilik içinde, radyasyon hasarlarına karşı bireylere avantaj sağlayan özelliklerin bir sonraki soya kalma olasılığı çok daha yüksek olacaktır. Özellikle radyasyon tehlikesinin Çernobil örneğindeki gibi olması durumunda, hayatta kalmaya yardımcı olan yani seçilen özelliğin, evrimsel açıdan önemi daha da artacaktır. Çünkü daha sonraki soylarda bu özelliği taşıyan bireyler seçilerek hayatta kalacak ve zamanla toplulukta çoğunluğu oluşturacaklardır. Böylece ilgili özellik topluluk bireylerinde zamanla yaygın hale gelecektir.

Örneğin Avustralya güneş ışınlarını güçlü olarak alan ülkelerden biridir. Buranın yerli halkını oluşturan Aborijinler köken olarak Hintlilere yakın olmalarına karşın, genellikle Afrika yerlileri gibi koyu siyah renkli bir deriye sahiptirler. Kıtaya son birkaç yüzyılda yerleşen beyaz derili Avrupalılar, güneşten gelen radyasyona bağlı olarak, deri kanserinin dünyada en yaygın olarak görüldüğü topluluktur. Her yıl 400 bin kişinin deri kanserine yakalandığı ülkede şayet hastalığın tedavi yolları olmasaydı, UV radyasyonunun topluluk üzerinde ciddi bir seçilim baskısı yaratacağı açıktı. Bunun sonucu olarak zamanla Avrupalı göçmenler arasında, derideki pigment yoğunluğu ve ilgili savunma mekanizmalarına göre, kıta yerlilerindekine benzer bir evrimleşmenin olması kaçınılmazdı.

Biz burada konunun daha iyi anlaşılması için bir canlının sahip olduğu binlerce biyolojik özellikten sadece birini ele alarak olayı irdeledik. Canlının kullandığı diğer her türlü biyolojik yapı ve işlevlerin de benzer süreçlerin etkisi altında evrimleştiği akılda tutulmadır. İnsan dahil olmak üzere birçok canlı grubunun geçmişinde doğal seçilimin yarattığı bu tip sonuçları görmek olasıdır.

Bir kez daha yinelemek gerekirse, topluluğu oluşturan bireylerin taşıdığı genetik çeşitliliğin oluşumu tamamen tesadüfe bağlı olarak meydana gelir. Örneğin kalıtsal maddede yapısal değişime neden olan mutasyonun, molekülün neresinde, ne zaman ve ne boyutta meydana geleceği büyük oranda rastlantısaldır.

Fakat doğal seçilimin ikinci aşaması belli bir koşula (gerekliliğe) bağlı olarak gelişir. Burada belirleyici olan, seçilim baskısı yaratan etmenin niteliğidir. Etmene göre, rasgele oluşan biyolojik çeşitlilik içinden belli özellik veya özelliklere sahip bireyler seçilip hayatta kalırken, diğerleri yok olmaktadır.

Doğal seçilimin püf noktaları

Bu konuyla ilgili vurgulanması gereken önemli bir nokta daha bulunur: Doğada sahip olunan hiçbir biyolojik özelliğin onu taşıyan bireye mutlak bir yaşama garantisi vermesi söz konusu değildir. Örneğin zürafanın uzun boynu ve ayakları, diğer hayvanların ulaşamayacağı yerlerdeki taze yaprak ve filizlere ulaşmasında veya kavga sırasında ona bir avantaj sağlayabilirken aynı özellik, su içerken avcılara karşı onu çok savunmasız bir durumda bırakabilmektedir. Radyasyona karşı direnç sahibi olan bir bireyin bu özelliği, onun örneğin sıradan bir grip salgınında yaşamını kaybetmesine engel olmayacaktır.

Doğal seçilim, evrimin bir amacı veya bir hedefinin bulunmadığını en iyi anlatan olgulardan biridir. Bu açıdan evrim, her zaman mükemmelleşme yönünde çalışan ve üstün varlıkların yaratımı yönünde canlıları şekillendiren bir mucize plan değildir. Evrimleşme sonunda sadece, organizmaların yaşam çevrelerine daha iyi uyum sağlamaları gerçekleşir. Tüm olan biten bundan ibarettir. Tanınmış evrimci Stephen Jay Gould’un dediği gibi, “Bir asalağın -soysuzluğu- bir ceylanın sekişi kadar kusursuzdur”.

Replikasyon hataları

Tüm canlılarda kalıtsal yani genetik madde olarak iki molekül bulunur. Bunlar kısaca DNA ve RNA olarak bilinen nükleik asit molekülleridir. Canlıların büyük bir bölümünde bulunan genetik madde DNA’dır. Bir organizmanın varlığını sürdürebilmesi, onun çoğalabilmesine bağlıdır. Bir hücreden yeni bir yavru hücre oluşurken soyun devamlılığı için kalıtsal maddenin bir tamamlayıcı kopyasının sentezlenmesi gerekir. Kopyalama işlemine replikasyon denir. Bu kopya yeni yavru hücrelere geçecektir. Böylece genetik mirasın soylar boyunca sürekliliği sağlanır.

Yüksek organizasyonlu canlılar göz önüne alındığında, kabaca iki tip hücreden oluştukları kabul edilir. Çoğunluğu meydana getiren hücreler, kas, deri, kemik ya da sinir hücresi vs. gibi belli işlevleri yapmak üzere özelleşmiş vücut hücreleridir. İkinci grup hücreler ise, yumurta ve sperm gibi bir üreme hücreleridir. Üreme hücrelerinin oluşumundaki işlemler evrimsel açıdan belirleyici olanlardır. Çünkü gelecek soyun bireylerinin özelliklerini belirleyecek genlerin aktarımı sadece üreme hücreleriyle yapılır.

Sentezlenen yeni molekülü oluşturan dört ayrı çeşit yapıtaşının moleküldeki sırası genetik bilgiyi oluşturur. Genetik molekülün kopyasının çıkarılmasında iş gören iki enzim vardır. DNA ve RNA polimeraz. Bu enzimler mevcut DNA veya RNA molekülünü kalıp olarak kullanarak yeni molekülü buna tamamlayıcı olarak sentezler. Bu yolla genetik bilgi yavrulara gidecek yeni moleküle aktarılmış olur. Kopyalamanın doğru yapılması bu enzimlerin hassas çalışmasına bağlıdır. Fakat adı geçen polimerazlar, özellikle de RNA polimeraz enzimi, işlerini yaparken kimi zaman hata yaparak, moleküle yanlış yapıtaşının eklenmesine neden olurlar. Bu hata yeni moleküldeki genetik bilginin küçük de olsa değişmesine yol açar. Bu tip hatalar her sentez işleminde kaçınılmaz bir şekilde meydana gelir. Hatanın sonuçlarının evrimsel açıdan önemi, meydana geldiği kromozom bölgesine ve organizmaya göre farklı olur. Değişim genellikle nötrdür, yani olumlu ya da olumsuz bir etki göstermez. Bir kısmı ise zararlı etkilerde bulunur. Çok küçük bir kısmı ise organizmaya yaşam mücadelesinde katkı sağlayacak bir değişmeye neden olur. Böylece belli bir organizma ya da organizma grubunun, yaşadığı ortama daha iyi uyumunu sağlayacak biyolojik bir özelliğin bilgisini taşıyan yeni bir gen çeşidinin oluşması mümkün hale gelir.

Rekombinasyon

Rekombinasyon, üreme hücrelerinin oluşumunun bir diğer aşamasında gerçekleşir ve ana-babadan gelen kromozomların benzer olanlarının yan yana gelerek, birbirlerinden parça alış-verişi yaptığı işlemdir. Bu sayede yeniden bir karışım işlemi gerçekleşerek yeni genetik bilgiye sahip DNA molekülleri yani kromozomlar oluşur. Üreme hücreleri bu sayede, ana ve baba kromozomlarının birbirine karışmış mozaik formlarını taşırlar ve genetik açıdan birbirlerine benzemezler. Diğer bir ifadeyle, meydana gelen her sperm ve yumurta hücresi, farklı bir genetik bilgiye sahiptir. Bu tip üreme hücrelerinin birleşmesiyle genetik açıdan ana-babanın tamamen aynısı olmayan yavrular meydana gelir. Eşem hücrelerinin de birbirleriyle rasgele birleştiği göz önüne alındığında eşeyli üreme sürecinin genetik değişime büyük katkı sağladığı görülür. Böylece topluluğu oluşturan bireyler arasında büyük bir çeşitlilik ortaya çıkar.

Fakat burada akılda tutulması gereken bir nokta, eşeyli üreme sonucu, her biri farklı genetik bilgi taşıyan binlerce çeşit sperm ve yumurtanın ancak çok küçük bir kısmının üreme amacıyla kullanılıp, büyük bölümünün kullanılmadan çöpe atılmasıdır. Bu yanıyla eşeyli üreme, genetik çeşitliliği azaltıcı bir yöntem olarak karşımıza çıkar.

Rekombinasyon hataları

Rekombinasyon işleminde kimi zaman hatalar oluşur ve parça alışverişinde dengesizlik meydana gelir. Örneğin iki kromozomun aralarındaki parça değişimi sırasında, biri parçasını diğerine verirken diğerindekinin değişimi gerçekleşmez. Bu durumda eşitsiz bir değişim olur. Bir kromozom kısa, diğeri uzun kalır.

Aynı şekilde farklı bir rekombinasyon işlemi sonunda bir genin farklı çeşitlerinin birbirlerine dönüşümü de gerçekleşebilir. “Gen dönüşümü” olarak adlandırılan bu işlem birçok organizmada sıkça meydana gelir. Rekombinasyon hataları sonucu, eski haline göre azalmış ya da artmış gen sayılarına sahip farklı kromozomlar oluşur.

Tüm bu olaylara bakıldığında, rekombinasyonun da evrimsel açıdan rastlantısal olarak meydana gelen bir işlem olduğu görülür.

Gen duplikasyonu ve yalancı genler

Genetik işlemlerdeki hataların evrimsel açıdan çok önemli olan bir çeşidi daha bulunur. Bu işlemde bir genin aynı bireyin genomunda, hata sonucu, ikinci bir kopyası çıkarılır. Gen ikizlemesi ya da duplikasyonu olarak da adlandırılan bu işlem sonucu, yeni oluşanla birlikte ata (orijinal) genin, ayrı birer evrimsel değişim süreci yaşama şansı doğar. Yeni oluşan kopya gen, kendiliğinden oluşan mutasyonlarla çoğunlukla bozulur ve taşıdığı genetik bilgiyi kaybeder. Bu durumda gen, “pseudogen-yalancı gen” haline döner ya da orijinal genden biraz daha farklı yeni bir işlev kazanabilir. İşte evrimsel açıdan önemli olan bu ikinci gelişmedir.

Gen ikizlemesi üzerine deneysel çalışmaların yoğunlaştığı 1960’lı yıllardan günümüze kadar yapılan çalışmalar, yeni genlerin ve yeni fonksiyonların en önemli kaynağının, bu mekanizma olduğunu göstermiştir. Bu sayede mevcut bir ata genin işlevine, yeni oluşan gende meydana gelen mutasyonlar sonucu, daha fazla çeşitlilik kazandırmak mümkün olur. Gen ikizlemesiyle özellikle yüksek organizasyonlu canlılarda birçok gen ailesinin oluştuğu belirlendi. Örneğin memelilerde iki renkli, üç renkli, dört renkli vb. görmeyi sağlayan genler duplikasyon ile oluşmuştur.

Her tür kendinden önceki bir türden evrimleşirken, genler de kendinden önceki bir ata genden evrimleşerek çeşitlenir. İnsan dahil omurgalıların kalıtsal maddesinde -genomunda- binlerce duplike ve yalancı gen yer alır. Örneğin memeli genomlarında 20 bine yakın yalancı gen saptanmıştır. Bu genlerin bazısının tekrar evrimleşerek, işlevsel genlere dönüştüğü kimi örnekler de bilinmektedir.

Duplikasyon olayının çok büyük boyutlu bir tipi daha vardır ki, burada tüm bir genomun ikizlemesi gerçekleşir. Bazı bitki, maya, böcek ve omurgasız türlerinde organizmadaki genetik maddenin tüm bir kopyasının çıkarıldığı görülür. Diğer bir deyişle, aynı bireyde genomun yedek bir ikizi daha bulunmaktadır.

Organizmaya özel durumlar

Şu ana kadar verilen bilgiler yüksek organizasyonlu yani ökaryotik canlılarda karşılaşılan durumlarla ilgiliydi. Bunlar diploid oldukları için her genden iki takım içerirler. Bu açıdan genetik materyalin işlenmesi, haploid yani her genden bir takım içeren prokaryotlardan oldukça farklıdır. Örneğin bakteriler ve arkeler prokaryot canlılardır. Prokaryotların genlerinde meydana gelen bir mutasyon büyük etki yapar ve bunu mikroorganizmanın özelliklerinde kısa sürede gözlemek olasıdır. Fakat ökaryotlarda her genden iki tane olduğu için (ayrıca bir genin ikiz kopyası da bulunabilir), mutasyon etkisi daha azdır. Bundan daha önemlisi prokaryotlarda işlevsel genler hemen hemen tüm genomu kaplarken, ökaryotlarda genomun ancak küçük bir kısmı işlevsel genleri içerir. Genomun geri kalanı “çöplük DNA” olarak tanımlanır ve gerçek genler yani organizmanın biyolojik özelliklerine yansıyan bilgi içermezler. Bu açıdan bakteride meydana gelen genetik bir değişme bakterinin biyolojik özelliklerine büyük oranda yansır. Örneğin insan genomunun yüzde 90’ından fazlası anlamlı ve işlevsel genetik bilgi içermez. Bu nedenle insan gibi ökaryot organizmalarda oluşan genetik değişmeler, daha önce vurgulandığı gibi, büyük oranda işlevsel genetik bilginin olmadığı kısımlarda meydana geldiği için nötr yani etkisiz değişmelerdir.

Toparlamak gerekirse, evrimsel sürecin farklı organizma grupları üzerindeki etkisi farklıdır. Çünkü genetik çeşitliliğe etki eden faktörlerin bu canlılardaki evrimsel sonuçları farklıdır. Biyolojik evrimde tek tip, standart bir süreç yerine; organizmaya, onun genetik ve fizyolojik özelliklerine, ortam koşullarına, populasyon içindeki etkileşimlere vs. bağımlı karmaşık ve çok etmenli bir süreç yaşanır. Zaten evrimin çalışılması ve anlaşılmasındaki başlıca güçlük bu noktada yatar. Bu nedenle ünlü bir evrimci, replikasyon ve rekombinasyonun evrimdeki önemlerinden dolayı, evrimin “üreme sürecinde meydana gelen hataların bir sonucu” olduğu yargısına varmıştır.

Transpozonlar

Transpozonlar, bir hücrede yer alan genetik madde içinde, hareket edip yer değiştirebilen, çeşitli uzunluklardaki DNA parçalarıdır. Bunlara “sıçrayan genler” de denir. Transpozonlar mikroorganizmalardan bitkilere, kuşlardan insana kadar birçok canlıda bulunur. Örneğin insan DNA’sının yaklaşık yüzde 45’ini transpozonlar oluşturur. Bu DNA parçalarının genom içindeki sıçramaları sırasında girdikleri yeni bölgede aktif olarak çalışan bir gene rast gelmeleri, organizmanın yaşamında önemli olan bir özellikte değişime yol açabilir. Hatta transpozonların müdahale ettiği genin, diğer genlerin çalışmasını kontrol eden bir gen olması çok daha büyük boyutlu bir değişime neden olur. Transpozonlar genelde genetik bilgiyi bozucu, olumsuz etkide bulunsalar da kimi zaman organizmaya yarar sağlayan bir değişime de yol açabilirler. Örneğin bazı çiçekli bitkilerin çiçek renklerindeki çeşitliliğin oluşumunda transpozonlar önemli rol oynar. Çiçek rengi, tozlaşmaya aracılık eden böcekleri çekmede, dolayısıyla üremede belirleyicidir. Böylece bu durum, ilgili bitkinin doğal seçilimde bir avantaj sağlamasına yardımcı olacaktır. Aynı şekilde bakterilerde yer alan transpozonların taşıdıkları bazı genlerin, bakterinin antibiyotiklere direnç kazanmasında etkili olduğu bilinmektedir.

Transpozonların genom büyüklüğü ve yapısı üzerine kapsamlı etkileri bulunduğundan özellikle türleşmede belirleyici bir role sahip oldukları düşünülür. Genetik çeşitliliği artıran bir etmen olarak transpozonların içine yerleştikleri genomun evrim hızını artırdığı saptanmıştır. Önümüzdeki yıllarda transpozonların biyolojik evrimde oynadıkları etkin rolün öneminin daha iyi anlaşılacağı öngörülebilir.

Virüsler ve bakteriler

Geçen yüzyılın son çeyreği, genetik maddenin canlılar arasında nasıl yolculuk ettiğinin anlaşılması yönünde yoğun çalışmaların yapıldığı bir dönem oldu. Özellikle farklı türler arasındaki genetik madde alışverişi konusu, biyolojik evrimde büyük bir devrim yarattı. Oysa daha önceki yıllarda genetikçiler daha çok kalıtsal maddede yapısal değişikliğe yol açan mutasyon olayı üzerine yoğunlaşmışlardı. Fakat daha sonra virüs ve bakterilerin genetik madde iletiminde rol aldıkları ve evrimin hızlanmasında önemli oldukları anlaşıldı. Bilimsel dilde “yatay gen transferi” olarak tanımlanan bu işlem yoluyla organizmalar arasında büyük miktarda genetik madde iletimi gerçekleşebiliyordu. Bu sayede düşük oranda meydana gelen doğal mutasyonların yanına yeni mekanizmalar eklenmiş oldu. Bugün artık fare, kuş, mısır vs. birçok bitki ve hayvan türünün DNA’larının önemli bir bölümünü, bu tip büyük ölçekli DNA transferleriyle kazandıkları bilinmektedir. Örneğin, insan dahil omurgalılarda yer alan bağışıklık sisteminin evrimi incelendiğinde bu sistemin kökeninin, yüz milyonlarca yıl önceki yatay gen transferine dayandığı anlaşılmıştır.

Gen transferleri yoluyla, özellikle düşük organizasyonlu canlılarda, evrimsel seçilimden başarıyla çıkmış genlerin diğer canlıların kullanımına açılması mümkün hale geldiği görülür. Özellikle bakteri genomunda, ayni işlevde rol alan genlerin bir takım halinde yan yana bulunmaları, onların bir DNA parçası içinde topluca başka bir bakteriye ya da organizmaya naklini kolay hale getirir. Bu yolla genleri alan organizmanın kısa sürede yeni bir biyolojik işlev kazanması, yani evrimleşmesi mümkün olur. Lego parçaları gibi düşünülebilecek bu tip gen gruplarıyla, milyonlarca genom olasılığını denemek evrimin temel işlevlerinden biri haline gelmiştir. Bu nedenle evrim aynı zamanda, elde mevcut bulunan eski-yeni, eksik-tamam her türlü malzemenin, yap-boz, tak-çıkar ve sürekli deneme süreçlerinde işlenmesiyle sonuçlanan bir olgu olarak da değerlendirilmektedir.

Sonuç olarak, yaşam koşullarının değişken olduğu dünyamızda canlılar arasındaki genetik madde alışverişinin hayatta kalmaya büyük katkı sağladığı açıktır.

21. yüzyıl evrim kuramının yüzyılı olacaktır

Bilim dünyası, evrimin olup olmadığı yönündeki tartışmaları 19. yüzyılda tamamen aştıktan sonra tüm dikkatini evrimsel süreçte belirleyici olan etmenler ve düzenekler üzerinde yoğunlaştırmıştır. 20. yüzyıl bu yönde büyük bilgi birikiminin sağlandığı bir dönem oldu. 21. yüzyıl ise, evrimde etkili olan mekanizmaların yoğun olarak kullanıldığı yapay ya da yönlendirilmiş evrim araştırmalarının doruk noktasına çıktığı bir çağ olacaktır. Hızlandırılmış evrim çalışmalarıyla günümüzde, doğada milyonlarca yılda meydana gelen evrimsel süreci artık laboratuar koşullarında ve kısa sürede yaratmak olanaklı hale gelmiştir. Yapay evrim araştırmalarının ürünleri gündelik yaşamımız içine artık, yeni bir kimyasal madde yeni bir bitki ya da mikroorganizma olarak tamamen girmiştir.

Bilimsel gelişmelere dayanarak, içinde yaşadığımız yüzyılın evrim kuramının yüzyılı olacağını söylemek çok yanlış bir öngörü olmayacaktır.

Kaynak: Bilim ve Gelecek, Sayı 47

About these ads

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Twitter picture

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Connecting to %s