Evrim kuramına yabancı bir kişiye evrimi anlatırken “canlıların nesilden nesile değişmesi, canlıların yeni özellikler kazanması ve bazı özelliklerin kaybetmesi” şeklinde bir tanım yaparız. Ne var ki bu tanım yanlış anlaşılmalara neden olmaktadır. Evrimin tanımına ve mekanizmalarına biraz daha geniş bir açıdan bakalım.

Evrimin bilimsel tanımı birey düzeyinde değil, popülasyon düzeyindedir, evrimin bilimsel tanımı allel frekanslarının değişimidir.

Bu tanımı daha iyi anlayabilmek için bazı terimlere kısaca bir gözatalım.

Tür; kendi içlerinde üreyip verimli döller verebilen canlıları ifade eder. Sınıfladırmanın en temel birimidir.

Popülasyon; bir bölgede yaşayan, kendi içlerinde üreyip verimli döller verebilen canlıların bütünüdür. Popülasyon, bir bölgedeki tek bir canlı türüne ait bireylerin tümü demektir.

Gen; kalıtımsal bilginin en temel birimidir. Bu birimlerin her biri biri kendi başına iş görebilen bir RNA parçasını ya da protein sentezinde kalıplık görevi üstlenecek bir RNA parçasını kodlar.

Lokus; bir gen ya da gen grubunun genetik bilgi üzerindeki konumudur. Kabaca lokus, genin adresidir.

Allel; bir genin değişik versiyonlardır. Bir lokusa aynı genin değişik versiyonları gelebilir. Genlerin büyük bir çoğunluğunun birden fazla versiyonları vardır. Aynı türün bireyleri arasındaki fark; aynı lokusa gelen, aynı fonksiyonu değişik seviyelerde gösteren alleller sayesinde oluşur. Örneğin insanda alkol dehidrojenaz enziminin kodlayan genin bir alleli daha başarılı bir enzimi kodlar, diğeri biraz daha yavaş çalışan bir enzimi kodlar. Bu yüzden Avrupalı ırkların alkolü daha hızlı dehidrojenize eden enzimleri varken Asyalı ırklarda bu enzim görece yavaştır. Allellerin çeşitliliği bir popülasyon içindeki çeşitliliğin en önemli sebeplerindendir.

Frekans; sıklık demektir. Bir allelin frekansı yüksek olması popülasyondaki bireylerde sık rastlanması demektir.

Şimdi bu bilgiler ışığında ile paragraftaki evrim tanımını tekrar ele alalım. Evrim, allel frekanslarının değişimidir

.

Allel frekansı neden değişir? Yani, evrim nasıl gerçekleşir?Bu konuyu daha iyi anlamak için popülasyon genetiğinin en temel konularından biri olan Hardy-Weinberg Prensibine bir gözatalım.

Hardy-Weinberg PrensibiHardy-Weinberg Prensibi kararlı bir popülasyonda allel ve genotip frekansları sabit kalacağını öngörür.

Bir popülasyonun kararlılığını bozan başlıca etkenler şunlardır;

– Rastlantısal olmayan (eş seçerek) çiftleşme – Mutasyonlar- Doğal seçim- Popülasyon boyutunu (nüfusunu) kısıtlayan etkenler- Genetik sürüklenme- Gen akışı

Doğada, bir popülasyon üzerine yukarıda sayılan etkenlerden bir ya da birkaçı mutlaka etki eder, yani doğada kararlı bir popülasyon yoktur.

Kararlı olarak tanımladığımız popülasyon varsayımsal bir popülasyondur. Popülasyonun doğal hali ile varsayımsal kararlı hali arasındaki farkı tespit etmemiz bize popülasyonun durumu hakkında bilgi verir.

Hardy-Weinberg prensibinine göre bir genin seçici bir özelliği yoksa popülasyon içinde homojen olarak dağılır ve dengeye gelir.

Doğada kararlı bir popülasyon olmadığını söylemiştik, şimdi kararlılığı bozan etkenleri teker teker ele alarak evrimi anlamaya çalışalım.

1) Rastlantısal olmayan (eş seçerek) çiftleşme

 

Eğer bir birey çiftleşeceği eşi hiçbir özelliğini dikkate almadan seçiyorsa, ya da eş seçimi söz konusu değilse, örnegin dişi balık yumurtalarını suya rastgele bırakıyor ve erkek balığın yine rastgele bıraktığı spermlerle birleşen yumurtalar dölleniyorsa, o canlı türünde eş seçimi yok demektir.

Eş seçiminin olmayışı herhangi bir özelliğin el üstünde tutulmadığı, tercih edilmediği, kayırılmadığı anlamına gelir. Ayırıca sakınılan özellikler de yoktur.

Bir örnek verelim; çiftleşme döneminde erkeklerin kavga ederek dişiyle çiftleşme hakkına sahip olduğu türler vardır. Örneğin boynuzlu bir türde, boynuzun büyüklüğü ve sağlamlığı, boyun kaslarının gücü bireye avantaj sağlayacak ve üstünlük getirecektir. Bu özellikleri açısından güçlü olan birey neslini sürdürme sansı bulacak, büyük ve sağlam boynuz gibi özellikler yeni nesillere aktarılacaktır. Bunun net sonucu her geçen nesilde daha güçlü boynuz demektir. Benzer bir durumu tavus kuşlarında görüyoruz. Dişilerin en gösterişli tüylere sahip erkekleri seçmesi sayesinde bu kuşların erkek bireyleri oldukça gösterişli tüylere sahip olmuşlar. Zira her neslin en gösterişlileri seçilmiş, hep onların genleri aktarılmış.

Özetle eş seçerek üreme bazı özelliklerin kayırılması demektir, kayırılan özelliğin frekansı zamanla artacak Hardy-Weinberg denkliği belli bir yönde bozulacak ve popülasyonda evrim görülecektir.

2) Mutasyonlar 

Mutasyon genetik bilgideki değişiklik demektir. Genetik bilgi, nükleotid dizilerinde saklanır. Bu dizide oluşacan değişiklikler genetik bilgi kalıp alınarak oluşuturulan yapılara etki ederler.

Mutasyonların başlıca nedenleri şunlardır;

– Genetik bilginin kopyalanmasından ve tamirinden sorumlu enzimlerin hata yapmaları; bu enzimler kusursuz kopyalar çıkaramazlar, tamir gerektiğinde her defasında doğru şekilde tamir yapamazlar. En iyi çalışanlarının bile hata payları vardır. Milyarda bir hata yapan insan DNA kopyalama sistemi bile bu hata payı yüzünden her kopyada 3-4 kadar hata yapar. Bazı organizmalardaki kopyalama sistemlerinde bu hata payı oldukça büyüktür. Bu yüzden mutasyonlara çok sık rastlanır.

– Morötesi ışık (iyonlaştırıcı radyasyon); genetik materyal hassastır. Yüksek enerjili UV-B fotonuna maruz kalan DNA’da timin dimerleri oluşur. Yani yanyana bulunan iki timin nükleotidi bağ oluştururlar. Bu bağ yüzünden kopyalama enzimleri beklenildiği gibi çalışamaz. Güneşten bol miktarda UV radyasyonu alıyoruz. Bu radyasyon canlıları etkiyor ve DNA’da mutasyonlara yol açıyor.

– Kimyasal mutajenler; hücre içinde doğal olarak üretilen ya da dışarıdan alınan pek çok kimyasal genetik bilgide değişikliğe yol açarlar. Kimyasal mutajenlerin çok fazla çeşidi vardır. Bunlardan bazıları kimyasal karakter olarak nükleotidlere benzer ve nükleotidlerin yerine geçip genetik bilgiyi bozarlar. Bazıları doğrudan genetik maddenin yapısına saldırarak dizilimi bozarlar.

– Virüsler: Virüsler kendi genetik bilgilerini konuk canlının genetik materyali içine sokabilirler.

Canlılarda mutasyonlar kaçınılmazdır. Genetik materyal etkilere her an açıktır ve kopyamama ve tamir sistemleri %100 doğrulukta çalışmaz.

Mutasyonların çeşitleri vardır. Şimdilik sadece iki tanesini ele alalım ve sonuçlarını değerlendirelim.

Nokta MutasyonlarTrans etkiye sahip bir gen üzerinde, kodlayan kısımda bir nokta mutasyonu düşünelim (Trans etkiden kasıt bu genden protein kodlandığıdır).

Eğer bir nükleotid değişirse bu o genden kopyalalan proteininin bir amino asidinin değişecebileceği anlamına gelir. Bazen nükleotid değişse de aynı amino asidi kodlar şekilde değişebilir bu yüzden bu genden üretilen protein aynı kalır.

Biz proteindeki amino asit dizilimini değiştiren bir mutasyondan bahsedelim. Bu durumda o protein için bir kaç olasılık söz konusudur.

a) Protein gerektiği şekliyle katlanıp 3 boyutlu şeklini alamaz. Görevini yapacak şekle gelemez. Bu protein canlı için birinci derecede önemli bir protein ise canlı yaşayamaz. Ancak bazı proteinler ikinci derecede önem arzeder. Bu durumda canlı yaşar, fakat örneğin bir besini sindiremez.

b ) Proteindeki değişiklik o proteinin işlerliğini biraz düşürebilir. Örneğin bu protein bir enzimse substratına biraz daha zor bağlanır ama yavaş da olsa işini yapar.

c) Proteindeki değişiklik proteini daha aktif hale getirebilir. Proteinler kimyasal makineler ve yapı birimleridir. Hiç bir protein %100 verimle çalışmaz. Eğer bir mutasyon örneğin bir enzimin substratına bağlanma noktasında bir değişikliğe neden oluyorsa ve oluşan yeni yapı substrata bağlanma konusunda daha aktif ise protein daha ileri bir işlerlik kazanır.

Halk arasında yanlış bilinen bir konu biyolojik sistemlerin %100 verimle çalışan en ideal sistemler olduklarıdır. Durum böyle değildir. Örneğin enzimlerin daha iyi versiyonları olabilir. Zaten canlılardaki enzim çeşitlerine bakarsanız geniş bir yelpaze görürsünüz. Aynı tür içinde, aynı görevi üstlenen enzimlerin çeşitleri vardır. Bazıları daha yavaş çalışır, bazıları daha beceriklidir. Enzim aktivitesi açısından durum değerlendirildiğinde daha iyi enzimler olabileceği görülür.

Cis etkili böylelerdeki mutasyonlar Mutasyonlar sadece bir proteinin etkinliğini değil bir genin vurgulanmasını da etkilerler. Bir genin vurgulanması ne sıklıkta, ne oranda o genden okuma yapıldığıdır. Bir genin ürünü hücrede artması hücrenin aktivitesinin tamamen değiştirebilir. Bu yüzden sadece trans bölgelerde değil cis bölgelerde oluşan mutasyonlar da önemlidir.

Gen dublikasyonu Mutasyonlara ikinci örnek gen dublikasyonudur. Bazen kopyalama sırasında bir genin iki kopyası çıkartılır. Yani gen iki defa yazılır. Bu iki kopya başta iki katı ürün demektir. Yani o genin kodladığı protein hücre içinde iki katı kadar olabilir. Evrimsel süreç içinde bu iki kopyadan birinde oluşacak değişiklik o genin farklı bir yola girmesine neden olur. Örneğin alkollere bağlanabilen bir enzimi kodlayan bir gen çok küçük bir değişiklikle aldehitlere bağlanır hale gelebilir.

3) Doğal seçim

 

Doğal seçim moleküler düzeyde başlar. Mutasyon maddesinde anlatmaya çalıştığım proteinlerin başarısı konusu doğal seçimin moleküler düzeyine bir örnektir.

Kendisinden beklenilen fonksiyonu yerine getiremeyen protein canlıyı olumsuz etkiler. Oysaki diğer bireylerden daha başarılı bir proteine sahip olan birey öne çıkar, daha başarılı olur.

Tabi protein bir tane değil, binlerce proteinin ve bunların oluşturduğu mekanizmaların toplam başarısı bireyin başarısı demektir.

Protienlerin sadece enzimatik fonksiyonlarını düşünmeyin, proteinler örneğin reseptör görevi de yaparlar. Reseptör spesifik bir kimyasal bağlandığında sinyal üretip bazı sistemleri harekete geçiren moleküllerdir. Haberleşme sisteminin bel kemiği reseptörlerdir. Bir reseptörde oluşacak değişim, reseptörü daha duyarlı hale getirebilir, zira ilgili kimyasal (örneğin; hormon, nörotransmitter, parakrin faktör vs.) reseptöre çok daha kolay ve hızlı bağlanır. O kimyasalın düşük konstantrasyonlarına bile tepki oluşur. Eğer reseptör fonksiyonunu azaltacak bir değişime uğramışsa bu kez aynı uyarıyı yaratabilmek için aynı kimyasalın daha yüksek konstanrasyonuna gerek duyulur. Tüm bunlar organizmanın tamamında çok büyük değişikliklerdir. Tek bir nokta mutasyonu organizmanın başarısını büyük oranda etkileyebilir.

Kısaca, doğal seçim; bir sistemin başarılı olup olamadığıdır.

Doğal seçim çevresel faktörlere bağlıdır. Seçici özellikler çevre koşullarına göre değişebilir.

Tohumlarla beslenen bir canlı için geniş öğütücü yüzeye sahip azı dişleri faydalıdır. Yırtıcılar için kesici ve delici ön dişler faydalıdır. Aynı tür içinde soğuk bölgelerde yaşayanlar için daha büyük bir beden, sıcak bölgelerde yaşayanlar için daha küçük bir beden faydalıdır.

Tüm bunları belirleyen fiziksel olgulardır. Mutasyonların rastlantısal doğasını eleyen etken doğal seçimdir.

4) Popülasyon boyutunu (nüfusunu) kısıtlayan etkenler

 

Bir popülasyonun dar bir alanda, kısıtlı besin ile kapalı kalması rekabeti arttırırır bu da doğal seçimin şiddetini arttırır.

5) Genetik sürüklenme

Genetik sürüklenme gen havuzunda tamamen şansa bağlı olarak gerçekleşen allel frekansı değişimleridir.

Bir orman yangınında bir böcek türü popülasyonunun yarısının öldüğünü düşünelim. Ölen böceklerin genleri gen havuzundan anında çıkacaktır.Böylece kalan alleller için yeni bir sıklık durumu oluşacaktır.

6) Gen akışı

 

Gen akışı bir popülasyona, diğer bir bölgede yaşayan aynı türün diğer bir popülasyonun bireylerinin katılmasıdır. Böylece popülasyona yeni alleller kazandırılacak ve allel frekansları değişecektir. Gen akışı özetle göç almak olarak tanımlanabilir.

Evrimin temel mekanizmalarını 6 madde halinde saydık. Şimdi bu 6 maddenin bir popülasyonu nasıl etkilediğine bir örnekle göz atalım.

Bir adada yaşayan bir kuş türü popülasyonunu düşünün. Bu kuşlar geniş bir ormanlık arazi içine yayılmış halde yaşıyorlar. Temel besinleri tohumlar, böcekler ve kurtçuklar.

– Bu kuş popülasyonunun dişileri çiftleşme döneminde rekabet içine giren erkekler arasından en iri ve güçlü olanları seçiyorlar.

Bu birinci maddeye örnektir, rastlantısal olmayan eş seçimdir. Bu durumun üç net sonucu vardır.

Birincisi; genel olarak popülasyonun daha güçlü ve iri bireylere eğilimini doğururur. Zaman içinde, nesiller boyu daima en güçlü ve iri olanların genleri aktarılır. Allel frekansları bu yöne kayar.

İkincisi; iriliğili ve güçlülüğü önemli olan erkekler olduğu için seksüel dimorfizm artar. Yani türün erkek ve dişi bireyleri arasında fark oluşur. Nesilden nesile erkekler daha da irileşir.

Üçüncüsü; artan birey boyutu bireyin besin gereksinimini arttıracağı için o alanda barınıp beslenebilecek birey sayısı azalır. Zira besin daha büyük porsiyonlar arasında paylaşılacaktır. Tabi bu tür içi rekabeti de arttırır. Tür içi rekabetin artması doğal seçimin daha çetin olması demektir.

– Bu kuşlardan birinde yağ asitlerinin oksidasyonu ile ilgili bir enzimde bir mutasyon oluşur. Bu kuş daha az miktarda tohumdan daha fazla ve daha hızlı enerji alır hale gelir. Bu durum birey için avantajdır. Bu birey rakiplerine göre daha çabuk gelişir, daha enerjik olur, çiftleşme şansı artar.

Başlangıçta bu mutasyonu taşıyan tek bir birey varken nesiller boyu bu avantajı taşıyan bu bireyin soyu daima avantajlı olur ve bu genin frekansı artar.

– Bu kuşların bir adada yaşadıklarını söylemiştim. Adanın kaynakları kısıtlıdır, bu yüzden belli sayıda bireyi besleyebilir. Bu kuşlar hem kendi türleriyle hem diğer türlerle amansız bir rekabet içinde olacaklardır. Popülasyon boyutu sınırsız şekilde büyüyemez. Birey sayısı aşırı artamaz.

– Diyelim ki adadaki ormanda bir yangın çıktı. Bu yangında kuşların bir kısmı hiçbir özelliğine bakılmaksızın öldü. Bu durumda gen havuzunda tamamen rastlantıya bağlı bir değişiklik oldu. Bu değişikli popülasyonun geleceğini etkileyecektir, zira allel frekanslarındaki değişiklik gelecekteki bireyleri etkileyecektir.

– Son olarak bir fırtınada rüzgara tutulup başka bir adadan bu adaya gelen kuşlar olduğunu düşünelim. Aynı tür oldukları için adadaki kuşlarla çiftleşme şansları vardır. Ancak farklı bir popülasyondan, farklı bir gen havuzundan geldikleri için allel frekanslarını bir anda değiştireceklerdir.

Tüm bu anlatılanların doğada ve laboratuvarlarda defalarca gözlemlenmiş, matematiksel modellerini bile çıkartabildiğimiz olaylardır. Bu altı maddenin en az iki üç tanesi her an her popülasyonu etkisi altında tutar. Yani eş seçimi rastgele olabilir ama mutasyonlar ve doğal seçimden muaf bir canlı yoktur. Evrimden muaf bir canlı yoktur.

Kaynak:

http://www.facebook.com/notes/academia/evrimin-tan%C4%B1m%C4%B1-ve-mekanizmalar%C4%B1/175274802486391

One response »

  1. […] https://kozmopolitaydinlar.wordpress.com/2011/05/04/evrimin-tanimi-ve-mekanizmalari/ Allgemein doğal seçilim, evrim, evrim teorisi, evrime etki eden faktörler, evrimin mekanizmaları, gen akışı, genetik sürüklenme, mutasyonlar […]

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 resmi

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