Hayatın Kökleri-Doğal Seçilim

Doğal Seçme



    Aynı yaşta ve aynı derecede sağlıklı, biri şişman biri zayıf iki insan kuzey Atlantik denizinde sandaldan suya düşseler, şişman insanın yeniden karayı görmesi olasılığı daha kuvvetlidir. Bunun iki nedeni vardır. Birincisi; balinalar, fok balıklan ve benzerlerinde de gördüğümüz gibi yağ çok iyi bir yalıtımdır. İkincisi, yağ sudan hafif olduğu için şişmanın su yüzünde durmasını kolaylaştırır.
    Bundan alınacak ders, bir organizmanın belli özelliklerinin değeri veya yararlılığı ancak kendisinin içinde bulunduğu çevreyle değerlendirilebilir. Çok yağ yükü taşımak birçok durumda kötü sayılsa da şişman biri Kuzey Atlantik’te denize düşerse, deniz şişmanlığın değerini yargılayacaktır. Atlantik’in vereceği hüküm şişmanlığın bu durumda yaşamı sürdürmek için iyi bir özellik olduğudur.

    Çevre ve Değişme
    Şişman ve zayıf denizciler örneği, anlatmak istediğim noktayı dramatize etmeme yardımcı oldu.
    Ama aslında değişim ve çevre arasındaki ilişkinin can damarını bulmak için bireyler yerine, kuşaklar boyunca canlı nüfusları ve bunların yavrularını göz önüne almalıyız. Belirli bir çevrede yaşayan ana-baba, değişmiş bir DNA’yı çocuklarına geçirirlerse o çocuklar, onların çocukları ve bütün izleyen kuşaklar; 1) ana-baba benzeri, 2) ana-babadan daha iyi, 3) ana-babadan daha kötü bir yaşam sürebileceklerdir. Bu üç durum bölünen hücrelerle daha şematik olarak gösterilmiştir.

    Prensip olarak DNA’daki değişmenin başarısını ölçmek kolaydır: Değişme görüldükten sonra birkaç kuşakta yaşayan bireyleri sayın; eğer yeni bireylerin sayısı, değişme zamanındaki bireylerin toplam sayısını geçiyorsa, DNA’daki özgün değişme veya başarılı, eğer organizmaların sayısı azalmışsa değişme zararlı olmuştur.
    Benzer düşünceler, türler ve organizma nüfusları mutlu yaşayıp giderken çevre koşullarında değişmeler olunca da akla gelir. Türün yavru yapma yeteneği artacak veya azalacaktır, ikinci durumda, yavaş yavaş yok olma, ancak DNA’da başka bir değişme olup yeni çevrede daha iyi üremeye yol açan bir farklılık gelişirse önlenebilir.
    Değişme ve doğal seçme arasındaki bu basit ilişkilerin altında evrimin anahtarı yatar. Değişen protein demektir; değişen protein değişen organizmaya yol açar. Yeni organizma, içine doğduğu çevreyi kendisi seçmemiştir. Kendilerinin ve yavrularının daha iyi koşullarda yaşamasına neden olacak değişimlere uğramış organizmalar çoğalırlar; dezavantajlar değişimlere uğrayanlarsa ölüp gitmeye eğilimlidirler. Doğal çevre, iyi dayanabilme yeteneğini organizmalar yararına, dayanamayanların ise zararına olarak, seçme yapar.
    Evrimsel başarının veya başarısızlığın, hiçbir zaman anında veya tek organizma örnekleri üzerinde ölçülemeyeceğini biliyoruz, kuzey Atlantik’te denize düşen arkadaşlarımız için de durum aynı. Ölçme ancak büyük nüfuslar ve birçok kuşaklar incelenerek yapılabilir.
    Çevre, türlerin yavru yapma yeteneği üzerine etki yapar, Üreme oranı, çevreye uyum ve evrimsel başarının kritik göstergesidir.

    Rastlantı
    Rastlantının evrimi de temelden etkilediğini gözden kaçırmayın. DNA’nın mutasyonla nasıl değişeceği rastlantıya dayanan bir konudur. Bir ana-babanın hangi özelliklerinin DNA’nın cinsel karışımı sonucu yavruda ortaya çıkacağı da bir rastlantı konusudur. Birleşecek çiftleri karşılaşması da öyle. Ve çevrenin değişen organizmalar arasında yapabileceği doğal seçme de rastlantının elindedir. Kısaca, yaşamın kökleri rastlantının derinliklerinde gömülüdür diyebiliriz.

    Şişeler Örneğine Yeniden Bakış
    Birinci bölümdeki kıyıya vuran şişeleri anımsıyor musunuz? Gelin yeniden şişeleri organizmalar gibi düşünelim. Şişenin kaderini değiştiren rastlantısal olay, bir şişe “mutasyonu”da diyebilirsiniz isterseniz, kapağın bilinçsizce yeniden yerine yerleştirilmesidir. Etkin çevre ise, içine kapaklı kapaksız birçok şişenin atıldığı deniz. Deniz seçmeyi yapınca, kapaksız şişeler dibi boylarlar; kapaklı şişeler kıyıya vurana kadar deniz üstünde yüzüp kurtulmayı başarırlar.
    Şimdi, değişme ve doğal seçme örneği olarak şişeleri seçmenin bir yanlışlık olduğunu görebiliriz. Çünkü şişeler türlerini sürdürmek için üre-yemezler. Bu öykü, bir iki cinsel yönden aktif şişeye kapak takılsaydı ve kapaksız şişelerle birlikte denize atılsalardı daha iyi bir örnek olacaktı. Böylece şişeler hâlâ üreyebilme olanakları varken kıyıya ulaşabileceklerdi. Çiftleşecekler, çocukları, torunları olacak ve bu böyle sürüp giderken, kıyıda gittikçe gelişen bir kapaklı şişeler topluluğu oluşacaktı.
    Şişelere cinsellik vermişken, şişe evrimini bir adım daha ileri götürebiliriz. Diyelim kıyımız bir zaman geçtikten sonra taşlı hale geliyor, öyle ki her yükselen alçalan gel-gitle şişeler kıyıya çarpıyorlar. Kaim cam şişeler bu duruma dayanabilecek, ama ince şişeler kıyıya çarptıkça kırılacaklardır. Kalın şişeler kadar, okyanusta batmaya karşı koyabilen ince şişelerinde şimdi açık seçik bir dezavantajı var. Bazıları birkaç yavru yapmayı başaracaklar ama çoğu yapamayacak. Yavrular daha büyük bir taş tehlikesiyle karşılaşacaklar ve kısa zamanda ölecekler. Birkaç kuşak sonra, kıyıda yalnızca kalın şişelerden oluşan bir yığın görülecek.
    Güveler
    Bir zaman önce İngiltere’de Birmingham’da bir çeşit beyaz güve yaşıyordu. Bu pervaneler, beyaz kabuklu kayın ağaçlarıyla beslenip, onların üzerinde göze çarpmayan renkleriyle, güve yiyerek geçinen kuşlardan gizlenebiliyorlardı.

    Yıllar geçtikçe Birmingham büyük ölçüde endüstrileşti. Havadaki is zamanla ağaçları kararttı. Böylece beyaz güveler göze görünür oldular. Kararmış ağaç kabukları üzerinde kuşların gelip onları yemelerini bekler gibi oturuyorlardı. Sonuç olarak, nesiller geçtikçe güve nüfusu tükenecek kadar azaldı.
    Bu dönem süresince, zaman zaman koyu gri güvelere rastlanmaya başlandı. Ağaçların gri kabukları üzerinde bunların çok iyi gizlenme olanağı vardı.

    Sayıları hızla arttı ve sonunda bu yeni güvelere bölgede bolca rastlanmaya başlandı.

    Bu öykü, çevre ve organizma arasında oynanan oyunu çok güzel anlatıyor. Koyu renk ağaç kabuklan ve böcek yiyen kuşlar, açık renk güvelerin aleyhine doğal seçme yapan bir çevre oluşturuyorlar, nüfuslarının yok olmasına neden oluyorlardı. Bu sırada ortaya çıkan rastlantısal bir mutasyon, koyu renk güvenin oluşumuna yol açtı. Daha önceleri, ağaçlar açık renk iken böyle bir mutasyon zararlı olacaktı, oysa şimdi yararlı oluyor. Koyu renk güveler barış içinde çiftleşip üreyebiliyorlar.

    Başka bir deyişle kendileri ve onları izleyen kuşaklar gelişiyorlar. Değişen çevrenin ve geçmişindeki rastlantısal mutasyonların, toplam etkisi nüfusunun karakterine tam bir değişmeye neden oldu.

    Bakterilerde Mutasyon
    Bakteriler, evrimsel değişmeyi (doğal seçmeyi) incelemek için çok uygun deney modelleridirler. Hepsi safkandır, nüfusun bütün bireyleri birbirinin aynıdır, çünkü hepsi aynı bakteriden üremişlerdir. Her yarım saatte bir yeni bir kuşak doğar, böylece kuşaklar üzerinde nüfus durumunu makul bir süre içinde izleyebilirsiniz.
    Şimdi isterseniz, laboratuvarda bir cam kavanoz içindeki bakterilere Birmingham’ın pervanelere yaptığına yakın bir şey yapalım, uygun olmayan bir çevre yaratalım. Kavanozdaki sıvıya bir damla antibiyotik streptomisin ekleyelim.

    Bu bakteriler için felâkettir. Çünkü bu, ilaç onlar için ölüm demektir. Büyüme çok geçmeden yavaşça durur ve hücreler ölmeye başlarlar. Bir iki saat içinde bütün hücreler ölmüş gibidir.

    Canlı hücre kalıp kalmadığım anlamak için bir test yapabiliriz. Milyonlarca ölü hücre içinde yaşayan bir iki hücre olduğunu görürüz, (diyelim on taneden az). Dahası, bu ender canlı hücrelerin streptomisinin varlığına rağmen çok iyi üreyebildiklerini gösterebiliriz.

    İlaçtan hiç rahatsız olmadan, Streptomisine dayanıklılık özelliğini aktararak ürüyorlar. Tek tük yaşamını sürdürebilen bakteriden çoğalan bütün gelecek kuşaklar, bu ilaca dayanıklılık özelliğini kalıtımla alırlar. Bu olayın açıklaması nedir? Son derece büyük bakteri nüfusu içinde (milyonlarca hücre) bir şansımız var; belki de on milyonda bir hücrenin kendisini streptomisin varken veya yokken ortaya çıkabilir, çünkü DNA içinde tümüyle rastlantısal bir değişmedir bu. Eğer streptomisin olmasaydı, bu mutasyonun oluştuğunu bilmeyecektik. Streptomisinin varlığıyla, dayanıklı organizmalar seçildiler, çünkü bu organizmaların avantajları vardı. Streptomisine dayanıklı hücreler, bundan sonra kalabalık bir nüfus oluşturana kadar bölünmeyi sürdürdüler. Yararlı mutasyon geçirmemiş ilk bakteriler, yaşamı o belirli çevrede sürdürecek olanakları olmadığı için ölüp giderler. Temelinde, bu öykü de pervanelerinkine benziyor.
    Çorbaya Geri Dönelim
    İkinci bölümde, yeryüzündeki ilk hücreden üre-yenlerin içinde doğdukları zengin çorbayı oburca tüketmelerine bir göz atmıştık. Şimdi de bir organizmanın besin tüketme yeteneğinin (besin alıp, şeker gibi bileşiklerden enerji üretmek anlamında) özel enzimlere nasıl bağımlı olduğunu resmimize işleyeceğiz. Hücrelerdeki enzimler olmasaydı, şeker kullanılamazdı. Biz de bağırsaklarımızdaki enzimler olmasaydı buna benzer bir durumla karşılaşacaktık; elimizin altında besin maddeleri bulunduğu halde, onları bedenimize alıp yakamayacaktık. Yeryüzündeki ilk hücrenin çorbada bir veya daha çok şeker benzeri kimyasal maddeyi kullanma yeteneği vardı, ama çorbada mevcut bütün kimyasal madde türlerini tüketemeyeceğini düşünmemiz akla yakın. Böylece kullanabileceği cinsten bütün maddeleri bitirdikten sonra, “askıya alınmış canlılık durumunda” bekleyecekti. Bugünkü bakteriler besin olarak gereksindikleri kimyasal maddeler tükenince aynı şeyi yapıyorlar; yalnızca durup bekliyorlar. Çorbanın içinde bekleşen milyarlarca hücrenin arasında, uzun dönemler sonunda rastlantısal mutasyonlar görülebilirdi. Bu mutasyonlardan bazıları, bir organizmaya başka bir kimyasal maddeyi kullanabilme yeteneği kazandırınca da organizma yeniden üremeye başlayabilirdi. Bu yolla çorba, en sonunda içinde durmadan artan çeşitli canlı organizmalar tarafından tüketilecekti.
    Vahşi Doğada Evrim
    Şimdiye kadar üzerinde durduğumuz örneklere, evcilleşmiş evrimden örnekler denebilir. Nüfusta “tek” bir değişme ve bu değişmenin lehine veya aleyhine doğal seçme arasında çok açık bir ilişki vardır. Laboratuvarda kullandığımız yaratıklar çoğunlukla safkan üreyenlerdir, yani genetik olarak aynı, en azından bir mutasyon belirene kadar her birey aynıdır bu deneylerde.
    Etrafımızdaki doğal dünyada aynı prensipler geçerliyse de, durum daha karışıktır. Safkan yavruları doğada nadiren görürüz. Aslında Darwin’i şaşırtan, onun dikkatini çeken ve bizi de etrafımıza baktıkça şaşırtacak olan, canlı varlıkların çok büyük çeşitliliğidir. Yalnızca değişik türden yaratıkların çeşitliliği değil, türlerin kendi içlerindeki çeşitliliği de. Türler içinde ölçmek için ele alınan hemen hemen her özellik, büyük çeşitlilik gösterecektir. Yalnızca insan türüne baksak, hepimiz insan olsak da birbirimizden çok farklıyız. Hayvanlar için de aynı durum söz konusu; kürkün kalınlığı, koşma ve tırmanma hızı, dişlerin uzunluğu ve keskinliği, uzunluk, ağırlık, güçlülük, görme, işitme, karşı cinse karşı çekicilik, bunların hepsi bireyden bireye çok farklılık gösterir.
    Safkan bir fare kuşağında bu özellikler dizisini ölçerseniz bir farklılık bulamazsınız. Bütün hayvanlar birbirinin aynıdır.
    Çeşitlilik evrimin işlemesine olanak sağlar. Darwin ve Wallace, çeşitliliğin nedenini bilmedikleri halde (DNA’nın mutasyonu ve cinsel karışımı), önemini kavrayıp teorilerini bunun üzerine kurdular. Şimdi herhangi bir canlı toplumunun, gelişme tarihinin herhangi bir zamanında, DNA’sı içinde çok büyük sayıda birikmiş değişme taşıdığı düşüncesini kavramaya çalışmalısınız.
    Canlı toplum, gerçekte, bütün geçmiş değişikliklerinin ve çevrenin yaptığı bütün geçmiş etkilerin deposudur. Bu, topluluk içindeki bireylerin büyük çeşitliliğinin nedenidir. Doğal seçme işte bu çeşitliliği kullanarak topluluğun daha çok gelişmesini sağlar.
    İsterseniz yalnızca bir değişken alalım, örneğin koşma yeteneğini düşünelim. Açık havada bir düzlükte, büyük bir geviş getirenler sürüsü içinde, saptayabileceğimiz en yüksek hızlar geniş bir farklılık gösterebilir. Kıyıda köşede gizlenip bekleşen bir sürü aslan varsa, en hızlı koşanın yaşamını sürdürme ve üremede daha çok şansı olacaktır. Böylece, kuşaklar sonra çevrenin kazandırdığı dengeyle, sürü hızlı koşanlar bakımından zenginleşecek, sürünün hızı artacaktır.
    Siz de birtakım özelliklerin ortaya çıkışında etkili olan benzer güçleri gözleyebilirsiniz:

    Evrimin Amacı Var mı?
    Evrimi anlamanın zorluklarından biri, insana nedeni var gibi görünen değişmelerin aslında evrim sürecinde yalnızca rastlantıya dayanan olaylar olmalarıdır. Örneğin daha küçük hayvanların bol olduğu bir çevrede, ot yiyen bir türün gittikçe et çiğnemeye yarayan dişler geliştirmesi görülüyorsa, bu değişme anlaşılabilir: Yaşamı sürdürecek olanlar, öbür hayvanları yemek zorundadırlar ve et çiğneyen dişler bu olanağı sağlayacaktır. Burada, çevrenin hayvanları kendi yararlarına değişme yapmaya yönlendiriyormuş gibi bir amacı olduğu düşünülebilir. Bunu destekleyen bir düşünce biçimini savunan T.D. Lysenko, Stalin ve Kruşçev, bütün Sovyetler Birliği’ni neredeyse otuz yıl süren bir komik operaya sürüklediler. Bir çevrenin bir hayvan nüfusuna değişim öğretmesini sağlayan, düşünülebileceğimiz hiç bir yöntem olmaması yanında olaylar da bu şekilde gelişmez. Daha ziyade, bir hayvan nüfusu diş biçimi ve büyüklüğü bakımından rastlantısal değişimler sonucu büyük bir çeşitliliğe rakip oluyor.
    Nesil tekerleğinin her dönüşüyle, diğer hayvanları öldürebilecek ve etlerini çiğneyebilecek diş yapısı olanlar, diğerlerine göre, yaşamı sürdürme ve yavru yapma açısından daha şanslı oluyorlar. Yavaş yavaş kuşaklar boyu süren doğal seçmeden sonra, et yiyen hayvan türü gelişecektir. Bu işlem tamamen amaçtan yoksundur.
    Seçme kelimesi, belki de burada yanlış anlamaya neden oluyor, çünkü amacı da çağrıştırıyor. Çevre, tabiî ki tümüyle pasiftir. İyi veya kötü değişmelerin ortaya çıkmasına neden olmaz. Değişmeler kendiliğinden belirir (mutasyonla ve cinsel karışımla) ve bir defa gerçekleştikten sonra bir hayvana çevreye daha iyi uyma şansı verebilir.
    Bir an için dönüp güveler örneğine bakın. Büyük bir beyaz güve nüfusu içinde yer yer gri güvelerin bulunması, tümüyle rastlantısal bir olaydır ve gri renge olan “gereksinimden” bağımsızdır. Olay, gri ağaçlar döneminde görülebildiği sıklıkta, beyaz ağaçlar döneminde de ortaya çıkabilirdi. Ağaçlar, griliğe yönelten bir mutasyonun belirmesini desteklemiyorlar. Yine de aynı rastlantı gri ağaç döneminde olursa, gri güvelerin yaşamlarını sürdürüp yavru yapmaları olanağı artıyor.
    Koyu renk ağaçlardaki kuşların düşman olduğu pervanelerin durumu, düzlükte aslan tehlikesi altındaki hızlı koşucunun durumuyla aynıdır. Bu basit ilişkiyi gördüyseniz, Darwin ve Wallace’nin yeryüzündeki yaşamın geniş çeşitliliğinin verdiği ilhamla buldukları evrim prensiplerini kavradınız demektir.

    İnsanlarda Mutasyon ve Doğal Seçme
    İnsanlar daha basit canlı biçimlerinden, mutasyon ve cinsel karışımla evrimleştiler; tıpkı bakteri ve pervanelerde olduğu gibi. Şimdi bile işleyen olgunun bazı yönlerini görebiliriz İnsanlarda bazı mutasyonlar, bedende önemli bir işlevi olan bir proteinin neden olduğu bir hastalık biçiminde ortaya çıkabiliyor. Proteinin işlevim yerine başaramaması bir hastalık nedeni olabiliyor. Bugün bu nedenle oluştuğu bilinen bir sürü genetik hastalık var; her birinde değişik bir protein, çoğunlukla bir enzim iyi işlemiyor. Daha önce sözü geçen orak gözeli kansızlık (bölüm V) örnek gösterilebilir. Burada DNA’daki bir mutasyonel değişim, değişik hemoglobin moleküllerinin üretimine yol açıyor. Değişmiş hemoglobin molekülleri, içinde taşındıkları kırmızı kan hücrelerinin (alyuvarların) biçimini değiştirip hastalığa neden oluyorlar.
    Bu hastalık üzerine söyleyecek iyi şeyler pek yok. Ancak, Afrika’da sıtmanın yaygın olduğu yerlerde yaşayan orak gözeli kansızlık kurbanları, hastalıkları sayesinde sıtmaya karşı korunmuş durumdalar! Sıtmaya, alyuvarlara yerleşip hastalık yapan bir asalak neden olur. Bu asalaklar, orak biçimli hücrelerden hoşlanmazlar, onun yerine daha sağlıklı kurbanları yeğlerler.
    Orak gözeli kansızlık ve sıtma arasındaki bu ilişki, yine değişen organizma (bu örnekte insan) ve çevresi arasındaki ilişkinin belirgin bir örneğini gösteriyor. Orak gözeli kansızlık hastalarının evrimsel dezavantajları olsa da, bir sıtma ülkesinde sıtma yüzünden daha çok hasta olanlara göre avantajlı durumda sayılabilirler.

    Türlerin Çeşitliliği
    Nereye baksak bir canlı türünü, yaşamını sürdürebilmek için çok yoğun şekilde uğraşırken bulabiliriz. Bir avuç toprakta veya suda, her yükseklikte ve derinlikte, sıcak su kaynaklarında veya donmuş tundralarda, okyanusta veya havada, kupkuru çölde veya muson ormanlarında; evrim, akla gelebilecek (hatta gelemeyecek) her canlı türüne bir yer bulmuş görünür. Duyuların her biçimi, yemek, hareket, iletişim, sevmek, dövüşmek, korumak, üremek, bunların hepsi evrimin hizmetindedir. Ve bugün yeryüzünde gördüklerimiz daha önce yaşayıp tümüyle yok olmuş canlı yaratıkların çeşitliliğinin yalnızca ufacık bir bölümüdür. Hep bildiğimiz o koca dinozor iskeletleri, binlerce milyon yıl sürmüş doğum – yaşam – yenilme – yok olma çemberinde eriyip gitmiş türlerden bize kalan anıtlardır.
    Değişme ve doğal seçme bütün bu karmaşıklığı ve çeşitliliği açıklayabilir mi? Her şeyin nasıl geliştiği ayrıntılı olarak bilemeyiz, yalnızca prensip olarak değişme ve doğal seçme arasındaki bu karşılıklı etkileşimin durmadan genişleyen karmaşıklığa yol açabileceğini gördüğümüzü söyleyebiliriz. Organizmalara fazladan yaşamı sürdürebilme kapasitesi sağlayan değişmeler, yaşama şansını artırırlar. Yeterli zaman oldukça her şey denenecektir.
    Yalnız bir şeyden emin olabiliriz, iki veya üç milyar yıl önce yaşayıp geleceği görmeye çalışsaydık, herhalde olacakları önceden bilemezdik; kimse, insanları veya diğer canlı türlerini gözünün önüne getiremezdi. Neden? Çünkü, evrimde her adım rastlantıya dayanan bir olaydır, bu nedenle önceden bilinemez. İnsanlar dahil bütün canlı yaratıklar, son derece rastlantısal olayların ürünüdür. Denilebilir ki insanlar olarak bugün kendimizi tanıdığımız biçimimiz son derece ender bir rastlantıdır! Başka bir deyişle evrim, aynı koşullarla aynı yeryüzünde yemden başlasaydı insanların yeniden oluşmaları şansı, sonsuz küçüklükte olacaktı. Bu olgulara bağlı olarak ve aynı akıl yürütme temelinde, denebilir ki evrende bir yerlerde bize benzeyen yaratıkların varolması olasılığı çok küçüktür. Evrende yaşam olasılığı büyük ama bizimkine benzer bir yaşam olasılığı çok küçük.
    Değişme ve doğal seleksiyonun, insan varlığını açıklamak için “yeterli” olduğunu bitiriyoruz. Bilim her zaman yeterli ve basit açıklamaları sever.