Temel Makaleler 03: Evrimsel Biyolojide Bazı Temel Prensipler

TEMEL MAKALELER 03:
EVRİMSEL BİYOLOJİDE BAZI TEMEL PRENSİPLER

Necdet Ersöz
Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi
Evrimsel Tıp Topluluğu

Temel Makaleler serimize, evrimsel biyolojinin literatüründe karşımıza sıklıkla çıkan bazı terimler ve evrimsel biyolojinin canlılığa bakışında muhakkak öğrenmemiz gereken bazı ilkelerle kısa kısa devam ediyoruz.
Darwin

Doğal seçilim yoluyla türlerin evrimleşmesi gözlemlerini ortaya koyan en önemli doğa bilginlerinden Charles Darwin (1809-1882)

Evrim biyolojisi ve evrimsel tıp konseptini, geçtiğimiz makalelerde giriş seviyesinde incelemiştik. Şüphesiz ki bu disiplinlerin içeriğini detaylandırmak üzere birtakım terimlerden bahsetmek yararlı olacaktır.

Evrimsel biyoloji, ana hatlarıyla canlı türlerinin, buna bağlı olarak da özelde insan türlerinin dış çevresi ve iç çevresiyle birlikte popülasyon düzeyindeki nesilden nesle değişimlerini inceler. Bunu, ilgili türlerin genetik, anatomik, fizyolojik, gelişimsel ve biyokimyasal özelliklerinin filogenetik ve karşılaştırmalı (komparatif) olarak incelenmesi yoluyla yapar. Evrim biyolojisi literatüründe sıklıkla kullanılan bir terim olarak adaptasyon, organizmanın bir karakterinin uyum gücünün göstergesi olan evrimleşmiş komponent olarak düşünülebilir. Adaptasyon kavramına ve adapte olma özelliğine vurgu yapılmak suretiyle çeşitli organizma yapılarının, yine çok mühim bir evrimsel nosyon olarak seleksiyon terimi bağlamında açıklanabilirliğini belirtmek gerekir. Bu nedenle yazılarımızda da sürekli kullanacağımız üzere adaptasyon ve seleksiyon terimlerine, günümüz kaplamıyla evrimsel teorinin sırtını yasladığı söylenebilir.

Evrim teorisi, geçmişiyle birlikte vardır. Evrimsel düşüncenin tarihinin asırlar boyunca uzanıp Antik Yunan öncesine kadar gittiğini tahmin etmekteyiz. Bununla birlikte çağdaş, güçlü somut kanıtlarla desteklenen, modern bilimsel anlamıyla evrim teorisinin kabulünün ancak son birkaç yüzyılda gerçekleşmiş olduğunu söylememiz gerekir. Evrim kuramının düşünsel arka planını oluşturan evrene ve canlılığa dair en önemli iki fikir, kademelilik ve değişebilirlik fikirleri olagelmiştir. Charles Darwin’den önce hâlihazırda teorik köklerini çok eskilerden alan bu düşünsel savlar, Charles Darwin’in canlılar ve canlı türlerinin üzerinde çalıştığı ve başarılı gözlemler yaptığı dönemde bilimsel literatürde kendini daha güçlü bir vaziyette bulmuştur. Bu açıdan Darwin’in, çağdaş biyolojiye en önemli katkısı, “türlerin değişmezliği” fikrini adeta yıkan gözlemleri ve bunun esas mekanizması olarak seçilim konseptini vurgulamasıdır. Buradaki “değişim”, kabaca yeni nesillere aktarılabilir nitelikteki karakterlere etki eden seleksiyonun bir sonucudur. Bu noktada, bir diğer önemli kavram olarak varyasyon ortaya çıkmaktadır. Nesiller boyu kalıtılan varyasyonlar, bir çeşit seçilim mekanizmasıyla seçilir. Bugün evrimsel biyolojide kalıtım alanında genetik bilimi ön plandadır.

Seleksiyon terimi, evrimsel biyolojinin esas mekanizmalarından birini meydana getirmektedir. Bahsettiğimiz üzere seleksiyon ya da seçilim kavramı, özellikle Darwin’le birlikte bilimsel literatürde güçlenmeye başlamıştır. Darwin’in –ve belki de tüm yaşam bilimlerinin gelmiş geçmiş en etkili akademik eserlerinden biri olan- Türlerin Kökeni’nde Darwin, seleksiyon kavramını hem “yapay” hem “doğal” yönleriyle incelemiş ve tanıtmıştır. Darwin’in seçilime dair düşüncelerini ortaya koyduğu dönemde henüz çağdaş genetik yaklaşımları ve Mendel’in çalışmaları ortaya çıkmamıştır. Darwin, Mendel’in çalışmalarını bilmiyordu. Buna rağmen, henüz moleküler düzeydeki genetik bulgularla desteklenmeden önce Darwin’in evrimleşmeye yönelik ortaya koyduğu fikirler son derece önemlidir. Moleküler kanıt olmaksızın evrimin mekanizmalarını sergilemek, yaşam bilimlerinde büyük bir entelektüel devrim sayılabilir. Darwin, tabiatta meydana gelen türleşmeleri ve canlı popülasyonlarının değişimlerini doğal seleksiyon altında incelemiştir. Darwin, devam eden zamanda seleksiyon mekanizmalarına bilhassa eş seçimi ve cinsiyet rolleri konularında açıklama üretebilmek üzere seksüel seçilim terimini dâhil etmiştir. Seksüel seçilim, aynı türe ait biyolojik eşeyler arasındaki farklılıkları ve seksüel dimorfizmi açıklamak için bugün bile kullanılan bir mekanizmadır.

Sexual selection

Seksüel seçilim yoluyla aynı türün faklı cinsiyetleri arasında meydana gelen farklılaşmaya (dimorfizm) bir örnek.

Evrimsel kuramın çağdaş (yakın) dönemdeki orijininin Darwin ve çevresine uzandığını görmüştük. Bununla birlikte modern evrimsel teori, ilerleyen yıllarda moleküler biyoloji ve genetik kuramlarla desteklenmiştir. Darwin, evrim çalıştığı dönemde özellikle bireysel varyasyonlara özel önem atfetmiştir. Darwin’le yaklaşık olarak aynı dönemde aynı konular üzerine çalışan Alfred Russell Wallace’ın da ortaya koyduğu bulguların en önemli yanı, henüz genetik keşifler yapılmadan önce evrimsel kuramın temel yapısının oluşturulmasında sağladıkları katkıdır. Yıllar sonra modern evrimsel sentez olarak adlandırılacak olan Darwinci seçilim nosyonuyla yakın genetik buluşların birliği, bugün anladığımız şekilde bir evrimsel biyolojinin oluşmasını sağlayacaktır. Bu birliği, 1900lü yılların devamında DNA’nın keşfi, teknolojik imkânların artması ve moleküler seviyeye dek inen keşifler sağlamış; Darwinci seleksiyon nosyonlarına güçlü moleküler böylece bulunmuştur. Yakın zamanlarda evrim kuramına getirilen deliller salt makroskobik bulgularla sınırlı kalmamış, türleşmenin moleküler düzeyde kanıtları geliştirilmiştir. Bu bakımdan “gen” konsepti, modern evrimsel biyolojinin en önemli noktalarından birini oluşturmaktadır.

Biyolojideki önemli perspektiflerden biri de evo-devo yaklaşımdır. Evo-devo biyolojide insanların farklı yaşam evrelerinde sahip oldukları farklı biyolojik stratejiler ve bunların evrimsel kökenleri konu alınır. Yaşam seyrinde organizmalar, belirgin formda üreme başarılarını optimize edecek şekilde enerji sarfiyatlarını ayarlamaya gitmektedir. Organizmada adaptif fizyoloji ve işlevler, belirli bir süreçte belirli bir enerji harcamasını da beraberinde getirir. Bu durumda farklı iki önemli fonksiyon için sınırlı enerji ya da zaman olması durumunda ilgili işlevler bakımından evrimsel ekonomi dâhilinde bir uzlaşı, ödün (trade-off) verilir. Ayrıca evrimleşme boyunca organizmalar belirli sınırlamalara sahip olur. Örneğin, her türün ilgili çevre koşullarında ulaşabileceği maksimal vücut büyüklükleri, sahip olabilecekleri belirli fizyolojik mekanizmalar ya da yaşamlarını devam ettirebilecekleri bir işlevsel olarak sınırlandırılmış alan bulunur. Bu sınırların zorlanması, organizmada birtakım patolojik belirtiler meydana getirmekte olup evrimsel tıp perspektifiyle sağlık ve hastalık nosyonlarına bakışa da bir temel sağlar. Evrimsel biyolojide türlerin gelişimsel süreçleri, sınırlamalar, uzlaşılar ve adaptiviteleri yaşam öyküsü teorisi altında incelenir. Bir canlı, yaşamı boyunca çevresinden izole olmayıp bilâkis hayatı boyunca iç çevresi ve dış çevresi arasındaki ilişkiyi ve bunların kendi içlerindeki ortamını kararlı tutma eğilimindedir. Organizmanın vital sınırlarını zorlayan koşullar ya da etkiler, canlının ölümüne dek gidebilen prosesleri aktive edebilir. Bu bakımdan adaptif bir iç/dış çevre, kararlı ve uyumlu ortam canlının yaşamını devam ettirebilmesine olanak sağlar.

Yaşam, özünde doğa içerisinde bir mücadeledir ve yaşayan organizma, yaşadığı sürece çevresi nedeniyle birtakım zorluklarla karşı karşıya kalır. Bunlar basitçe yaşamı devam ettirebilmek üzere gerekli besinin, yani enerjinin karşılanmasından kaynaklanan güçlükler olabileceği gibi üreme rekabeti, fiziksel mücâdeleler, avcılar, afetler, iklimin zorlayıcı etkisi gibi sayısız engel de olabilir. Her tür, yaşadığı habitatta neslin devamı için bu tip zorluklar için bir adaptif yanıt geliştirir ve tehditlere karşı neslini garanti altına alma eğilimindedir. Bu yanıt; fizyolojik, anatomik, biyokimyasal ya da moleküler genetik açılardan incelenebileceği gibi hem birey (tek organizma) bazında hem de sosyal hiyerarşi seviyesinde ortaya çıkabilir. Örneğin, fizyolojide önemli bir kavrayış olarak Fransız bilim insanı Claude Bernard’ın ifade ettiği üzere milieu intériur, aslında orijininde evrimsel yanıtların nihâyetinde geliştirilmiş kararlı bir ortamın birey düzeyinde görünürlüğünü ortaya koyar. Bununla birlikte homeostazis, bireyin yaşamını devam ettirebilmek üzere yaşam seyrinde değişen koşullara ve vital eşiklerden kaymalara karşı geliştiren cevapları ifade eden ve canlı bir organizmanın yaşamsal işleyişinin moleküler seviyeden birey seviyesine dek kavranmasında elzem bir mefhûmdur. Öte yandan homeostatik olarak belirlenmiş hayatî sınırlar da yaşam seyrinde veya popülasyon temelinde nesilden nesle değişebilir ki bu da literatürde rheostazis olarak isimlendirilmiştir. Anlaşılacağı gibi organizmaların çeşitli etkilere karşı geliştirdikleri yanıtlar da belirli bir zaman skalası üzerine yayılmış durumdadır.

Homeostazis

Homeostatik regülasyon bir bireyde moleküler seviyeden organizma seviyesine dek izlenebilmektedir.

Evrimleşmeler, evrimleşen karakter ya da özellik bakımından sınırsız bir büyüklük ortaya çıkaramaz; sıklıkla ilgili özellik belirli fizikî çevre koşulları ya da evrimleşen özeliğinin bizâtihî nitelikleri açısından zorunlu olarak kısıtlamalara tabî olur. Örneğin, herhangi bir böcek türü, evrim sürecinde bir insan boyutlarına varan üyelere sahip olabilir mi? Bir başka örnek olarak insan beyni allometrisi göz önüne alındığında sizce en fazla ne kadar büyüklükte olabilir? Veya bir insan yeryüzü şartlarının dışındaki bir olası yaşam ortamına alışabilir mi? Kuşkusuz ki bu tip sorular, evrimsel sınırlamaların fizikî tabiatını ve ona uygun bilimsel açıklamaları gereksinir. Bu tip sınırlamaların ortaya çıkmasında en büyük faktörün, ilgili türün üyelerinin çevresel yaşam koşullarının çok sert bir biçimde değişmesi olduğunu da ayrıca belirtmemiz gerekir. Büyük sınırlamalar; ancak büyük değişimlerle görünür olmaktadır.

Evrimsel sınırlamaları anlayabilmek için insanda bipedalizm, doğum, pelvis çapı ve beyin büyüklüğü ilişkisini bir örnek olgu olarak değerlendirmek oldukça faydalı olabilir. Kanaatimizce bipedalizm, doğum ve beyin büyüklüğü ilişkisi, hem evrimsel kuramın anlaşılması hem de evrim teorisine ait çok âşikâr bir örnek olması açısından üzerinde çokça durulmalıdır. Basitçe, insan dişilerinde yakın türlere kıyasla doğum zordur. Bu geleneksel bilginin evrimsel arka planı ise oldukça ilgi çekicidir. İnsan pelvis kemiğinin morfolojisi, filogenetik olarak yakın maymunların pelvislerinden farklılaşmıştır. Bunu açıklayan en önemli olgu, modern insanlara doğru giden süreçte geçirilen bipedalizm evresidir. Yürüme, koşma ve iki ayak üzerinde hareket etme dinamiklerinin evrimi, beraberinde kemik anatomisinde değişiklikleri ve bu fonksiyonlara uyumu da getirmiştir. Pelvis, bu fonksiyonları daha kolay gerçekleştirebilmek üzere daralma eğilimine sahip olmuş, çapı azalmıştır. Fakat öte yandan, modern insanlar allometrik olarak son derece büyük bir beyinle karakterizedir. Dar bir pelvis ve gelişimsel olarak görece büyük bir beyin, bir uzlaşıyı zorunlu kılmıştır. Bu yüzden doğum olayı, insanlarda beyin gelişiminin son ya da olgun evrelerinde gerçekleşiyor olsaydı insan başı, pelvis çapından geçemeyecek kadar büyük olacaktı. Tam da bu nedenle modern insan yavruları, nöronal gelişimlerini; dolayısıyla bilişsel ve motor gelişimlerini henüz tamamlayamadan doğmakta olup yavrular doğduktan sonra diğer yakın türlere nazaran çok daha fazla bakıma muhtaç olmaktadır. Doğada rastlanan diğer primatlarda yavruların motor kabiliyetlerini kısa süre içerisinde geliştirip bağımsız yaşama eğiliminde olmasına prekosyal özellik adı verilmektedir. Modern insanlarda ise yavrular doğduktan uzun zaman sonra bile anaya bağımlıdır ve primitif refleksler hâricindeki kompleks/hassas motor beceriler (ayakta durma, yürüme, koşma, aletleri karmaşık bir biçimde kullanabilme gibi) ancak ilerleyen belirli bir gelişim evresinde ortaya çıkar. Bu tip bir niteliğe ise altrisyal özellik denir. Evrimsel düşünüş açısından son derece somut bir doğrultu olan bu sınırlama örneği, aynı zamanda insan evriminde önemli bir kırılma noktasını da teşkil etmektedir.

Monkey Pelvis

Bir maymun pelvisi. Bipedal evrim geçirmemiş bir tür olarak pelvis çapının genişliği göze çarpmaktadır.

Pelvis

Modern insan dişisinin pelvisi. Bipedal evrime bağlı olarak değişen kemik strüktürü görülmektedir. Oransal olarak daralan pelvis, büyüyen beyni karşılayamamaktadır.

Organizmalar yaşam seyrini belirli bir çevrede gerçekleştirmek zorundadır. Bu ekolojik ortamda organizma ile aynı türde başka bir canlı da bulunabilmekle beraber çok farklı türlerden canlılar ya da abiyotik komponentler de bu çevreyi meydana getirmektedir. İşte bu formdaki bir çevrede birbiriyle alâkalı organizmaların birbirlerinin evrimini karşılıklı seçilim baskısı oluşturarak etkilemesine koevolüsyon denmektedir. Koevolüsyona insan evriminden verilebilecek en belirgin örneklerden biri, insanların sığırları evrimleştirmeleriyle birlikte matür dönemde süt tüketimlerini sağlayacak mutasyonlara sahip olmalarıdır. İnsanlar, süt ürünleri ve et elde etmek maksadıyla yaklaşık 10000 yıldır sığırları evrimleştirmektedir. Ayrıca insanlar doğumdan itibaren vücutlarının belirli bölgelerinde birtakım mikroorganizmalarla birlikte yaşamaktadırlar. İnsanlarda uzun süreçte bu mikroorganizmalarla hem bir mutual yaşam hem de enfeksiyonlara karşı bir immün yanıt sistemi gelişmiştir. Modern dönemde ilaç kullanımının artması, teknolojinin etkisi, beslenme tipimizin değişmesi gibi pek çok faktör, insan-mikroorganizma koevolüsyonunu etkilemektedir. Evrimsel tıpta, insan diyetinde ve sindirim kanalında meydana gelen evrimsel değişiklikler önemli bir çalışma alanı oluşturmakta olup özellikle bağırsak mikrobiyotasının insan sağlığı, hastalıklar ve evrimsel özellikler üzerindeki etkisi son yıllarda tıp profesyonelleri tarafından artan bir ilgiyle takip edilmektedir.

Yazar: Necdet Ersöz (Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi, Evrimsel Tıp Topluluğu)

REFERANSLAR VE İLERİ OKUMALAR

  1. Gluckman, P. D., Beedle, A., Buklijas, T., Low, F., & Hanson, M. A. (2016).Principles of evolutionary medicine. Oxford, United Kingdom: Oxford University Press.
  2. Nesse, R. M., & Williams, G. C. (1994).Why we get sick: the new science of Darwinian medicine. New York: Times Books.
  3. Moore, K. L., Dalley, A. F., & Agur, A. M. (2010).Clinically Oriented Anatomy. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins.
  4. Futuyma, D. J. (2005).Evolution. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
Reklamlar

5 responses to “Temel Makaleler 03: Evrimsel Biyolojide Bazı Temel Prensipler

  1. Geri bildirim: tabletkitabesi·

  2. Yine çok güzel bir yazı olmuş. Sizleri severek ve merakla takip ediyorum. Emekleriniz için teşekkür ediyorum.

    Liked by 1 kişi

  3. Geri bildirim: Temel Makaleler 04: İnsan Evriminin Kısa Bir Özeti | Evrimsel Tıp·

  4. Geri bildirim: TEMEL MAKALELER 03: EVRİMSEL BİYOLOJİDE BAZI TEMEL PRENSİPLER | LabirentliYOL·

Soru, Görüş ve Eleştirileriniz: (Uygunsuz İçerikler Kaldırılacaktır)

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s