Genetik Çeşitlenmeyi Azaltan Mekanizma

[cRn* & méLiss-á]

Doğal Seçilim
Bir populasyon içindeki bazı tip canlılar diğerlerine göre daha fazla döl bırakır. Zamanla daha üretken olan tipin frekansı yükselir. Yeniden üretim kapasitesindeki farklılığa doğal seçilim denir. Doğal seçilim uyuma yönelik evrimin tek mekanizmasıdır; gen havuzunda daha önceden varolan genetik çeşit sınıflarının değişken yeniden üretim başarısı olarak tanımlanır.

Doğal seçilimin en bilinen hareketi mutasyonla ortaya çıkan uyumsuz çeşitlerin ortadan kaldırılmasıdır. [doğal seçilim= genotiplerin değişken yeniden üretim başarısı] Başka bir deyişle yeni alellerin oranının artmasını önler. Bu yüzden ünlü bir evrimci olan George Williams “Evrim doğal seçilime rağmen işliyor.” demiştir.

Doğal seçilim nasıl hareket ettiğine bağlı olarak genetik çeşitlenmeyi destekleyebilir ya da azaltabilir. Eğer seçilim zararlı alelleri temizlemeye yönelik hareket ederse ya da bir alelin sabitlenmesine yol açarsa genetik çeşitlenmeyi azaltır. Eğer heterozigotlar homozigotlardan daha uyumluysa seçilim genetik çeşitlenmenin desteklenmesine yol açar. [heterozigot=bir lokusunda iki farklı alel bulunan canlı/ homozigot= bir lokusunda birbirinin aynısı olan iki alel bulunan canlı] Buna dengeleyici seçilim denir. Bunun bir örneği sıtmaya mağruz kalan insan populasyolarında çekiç-hücre alellerinin desteklenmesidir. Bir lokustaki farklılaşma al yuvarların normal mi yoksa çekiç şeklinde mi olacağını belirliyor. Eğer bir insanda iki çekiç-hücre aleli varsa o kişi de anemi olur —çekiç-hücrelerin şekli normal seviyede oksijen taşımalarını engeller. Fakat normal alelle eşleşmiş bir çekiç-hücre aleli kopyasına sahip olan heterozigotlar sıtmaya karşı bir çeşit direnç kazanır— çekiç hücrelerin şekli (sıtmaya yol açan) plasmodyanın hücreye girmesini zorlaştırır. Bu nedenle normal alel homozigotu bireyler heterozigotlara oranla daha fazla sıtma olurlar. Çekiç hücre homozigotu olan bireylerde anemi olur. Heterozigotlar bu üçü içinde en yüksek uyumluluğa sahip olanlardır heterozigotlar hem çekiç hücre alellerini hem de normal hücre alellerini gelecek kuşaklara geçirirler. Böylelikle alellerin hiçbiri gen havuzunda elenemez. Çekiç hücre alelinin görünme oranı en çok sıtmanın en yaygın olduğu Afrika bölgelerinde yüksektir.

Dengeleyici seçilim doğal populasyonlarda seyrek görülür. [dengeleyici seçilim= heterozigotların yararına olan seçilim] Çekiç-hücre örneğinden başka az sayıda vaka bulunur. Bir ara populasyon genetikçileri dengeleyici seçilimin doğal populasyonlarda bulunan genetik çeşitlilik düzeylerine genel bir açıklama olabileceğini düşünmüşlerdi. Bu artık söz konusu değil. Dengeleyici seçilim doğal populasyonlarda yalnızca nadiren bulunuyor. Ve doğal seçilimin neden dengeleyici seçilim yoluyla polimorfizmleri destekleyemeyeceğine yönelik teorik nedenler var.

Bireyler seçilir. Daha önce verdiğim örnek doğal seçilim yoluyla evrime bir örnektir. [doğal seçilim= genotiplerin değişken üretim başarısı] Koyu renkli güveler daha yüksek bir yeniden üretim oranına sahipti çünkü açık renkli güveler daha yüksek avlanma oranından muzdaripti. Açık renkli alellerin azalması açık renkli bireylerin gen havuzundan çıkarılmasından (olumsuz yönde seçilmelerinden) kaynaklanıyordu. Bireysel organizmalar ya yeniden üretilirler ya da yeniden üretilmeyi başaramazlar ve bu durumda seçilimin öğesidirler. Alellerin oranlarının değişmesinin bir yolu farklı üreme oranlarına sahip organizmalar tarafından taşınmalıdır. Genler seçilim öğesi değildir (çünkü başarıları organizmanın diğer genlerine de bağlıdır); organizma grupları da seçilimin öğesi değildirler. Bu “kural”ın bazı istisnaları var, ama iyi bir genelleme.

Organizmalar türlerinin iyiliği için herhangi bir davranışta bulunmazlar. Bireysel bir organizma yeniden üretim başarısı için öncelikle kendi türlerindekilerle rekabet eder. Doğal seçilim bencil davranışların lehine çalışır çünkü herhangi bir özverili davranış, özveriyi görenin yeniden üretim başarısını arttırırken özveride bulunanınkini düşürür. Özverisiz olanlar özverili davranışların yararını görüp karşılığını ödemezken, özverili olanlar populasyondan yok olur. Pek çok davranış özverili gibi görünür. Fakat biyologlar bu davranışların yalnızca görünürde özverili olduğunu belirtiyor. Başkalarıyla birlikte çalışmak ya da başkalarına yardım etmek çoğu zaman bir hayvan için en bencil stratejidir. Buna karşılıklı özveri denir. Vampir yarasalardaki kan paylaşımı buna iyi bir örnektir. Bu yarasalarda yemek bulacak kadar başarılı olanlar yemeğin bir kısmını başarısız bir yarasanın ağzına bir miktar kan kusarak paylaşırlar. Biyologlar bu yarasaların partnerleriyle ortaklık kurduğunu ve içlerinden biri yardıma muhtaçken birbirlerine yardım ettiklerini buldu. Eğer bir yarasa sahtekar çıkarsa (açken kan kabul edip partneri açken ona vermezse) partneri onu terk eder. Öyleyse yarasalar birbirlerine özverili bir biçimde yardım etmiyorlar; karşılıklı çıkarlarına yönelik anlaşmalar yapıyorlar.

Yakın ilişkili organizmalara yardım etmek özverili gibi görünebilir; ama bu aynı zamanda bencilce bir davranıştır. Üreme başarısının (uyumunun) iki bileşeni vardır; doğrudan uyum ve dolaylı uyum.

Doğrudan uyum bir genotipin üreme yoluyla bir sonraki nesilin gen havuzuna ortalama kaç tane alel eklediğinin ölçütüdür. Dolaylı uyum kendininkinin aynısı olan kaç tane alelin gen havuzuna girmesine yardım ettiğinin ölçütüdür. J.B.S. Haldane bir keresinde iki kardeşini ya da sekiz kuzenini kurtarmak için seve seve boğulabileceğini belirtmişti. Kardeşlerinden herbiri kendi allellerinden yarısını; kuzenleri sekizde birini taşıyor. Alellerinden kendisinin ekleyebileceği kadarını gen havuzuna ekleme potansiyelleri var.

Doğal seçilim bir genotipin uyumunu arttıran özellik ve davranışların lehine işler. Yakın ilişkili organizmalar aynı alellerin pek çoğunu taşırlar. Diploid türlerde kardeşlerin alellerinin en azından %50’si ortaktır. Ebeveynlerde akrabaysa bu oran daha da yüksektir. Yani yakın akrabanın üremesine yardım etmek organizmanın kendi alellerinin gen havuzunda daha iyi temsil edilmesini sağlar. Grup içi çiftleşmenin olduğu türlerde akrabalara yardım etmenin yararı büyük ölçüde artıyor. Bazı durumlarda, organizma üremeyi tamamen bir kenara bırakıp yalnızca akrabalarının üremesine yardım eder. Karıncalar ve diğer eusosyal böceklerde yalnızca kraliçeye hizmet eden ve onun üreme faaliyetine yardım eden kısır kastlar bulunur. Kısır işçiler onların yerine üretilirler.

Bencil ve özverili sözcüklerinin günlük kullanımda biyologların kastetmedikleri karşılıkları vardır. Bencil basitçe birinin genel anlamda uyumunu en üst düzeye çıkaracak şekilde davranması; özverili birinin kendisininki karşısında başkasının uyumunu arttıracak şekilde davranmasıdır. Bencil ve özverili sözcüklerinin kullanımı organizmaların güdülerini bilinçli olarak anladıkları anlamına gelmez.

Doğal seçilimin çalışma olanağı genetik çeşitliliğin ortaya çıkmasını sağlamaz –seçilim yalnızca var olan çeşitler arasında ayrım yapar. Hayal edilebilecek her doğrultuda çeşitlenme olması mümkün değil, yani her muhtemel uyum çözümü populasyonlar için ulaşılabilir değildir. Bir bakıma gülünç bir örnek seçmek gerekirse , çelik kabuklu kaplumbağalar normal kabuklulara göre bir gelişme olabilir. Son günlerde kaplumbağalar sıkça arabalar tarafından öldürülüyorlar çünkü tehlikeyle karşılaştıklarında kabuklarına çekiliyorlar –bu iki tonluk bir otomobile karşı iyi bir strateji değil. Fakat metal kabuk maddesi çeşitlenmesi yok bu yüzden çelik kabuklu bir kaplumbağanın seçilebilmesi mümkün değil.

Doğal seçilime ikinci bir örnek Galapagos adalarında diğer 14 serçe türüyle birlikte yaşayan Geospize fortis’tir. Tribulus cistoides bitkisinin tohumlarıyla beslenir, küçük tohumlar yeme konusunda uzmanlaşmıştır. Başka bir tür G. Magnirostis daha büyük bir gagaya sahiptir ve daha büyük tohumlar üzerinde uzmanlaşmıştır. Bu kuş populasyonlarının sağlığı tohum üretimine bağlıdır. Tohum üretimi de yağışlı mevsimlerin gelmesine bağlıdır. 1977’de bir kuraklık olmuştu. Yağış normalin altındaydı ve daha az tohum üretildi. Mevsim ilerledikçe G. Fortis populasyonu küçük tohumları tüketti. Sonunda yalnız büyük tohumlar kaldı. Serçelerin çoğu açlıktan öldü; populasyon 1200 kuştan 200 kuşa düştü. Bu serçeler üzerinde çalışan Peter Grant büyük gagalı kuşların küçük gagalılardan daha iyi dayandığını söyledi. Bu büyük gagalı kuşların aynı şekilde büyük gagalı yavruları oldu. Bu yüzden bir sonraki nesilde populasyondaki büyük gagalı kuşların oranında artış oldu. Geospiza fortis’in gaga büyüklüğündeki değişimin evrimsel bir değişim olduğunu kanıtlamak için, Grant’ın gaga büyüklüklerindeki değişimin en azından kısmen genetik temelli olduğunu göstermesi gerekiyordu. Bunu farklı gaga büyüklüklerine sahip serçeleri çaprazlayıp serçenin gaga boyunun ebeveynlerinin genlerinden etkilendiğini göstererek yaptı. Büyük gagalı kuşların büyük gagalı yavruları oluyordu; gaga boyutu çevresel farklılıklara (örneğin ebeveynlerin yetiştirme şekline) bağlı değildi.

Doğal seçilim bir populasyonun en uygun karakter özelliklerine sahip olmasına yol açmayabilir. Her populasyonda en uygun karakter özelliklerini üretecek (muhtemel) alellerin belirli bir kombinasyonu (küresel optimum) olabilir; ama bir populasyonu uyum sağlamış hale getirecek alel grupları (yerel optimumlar) vardır.

Yerel uygunluktan küresel uygunluğa geçiş populasyonun geçişi yapabilmek için daha az uyumlu olunan durumlardan geçmesi gerekebileceğinden engellenmiş ya da yasaklanmış olabilir. Doğal seçilim yalnızca en yakın optimal noktaya getirmek için çalışır. Bu düşünce Sewall Wright’ın uyumsal alan’ıdır. Bu evrimsel biyologların evrimi nasıl ele aldıklarını şekillendirmekte en etkili olmuş modellerden biridir.

Doğal seçilimin herhangi bir öngörüsü yoktur. Yalnızca canlıların mevcut ortamlarına uyum sağlamalarını sağlar. Yapılar ya da davranışlar gelecek faydalar için evrilmez. Bir canlı evriminin her aşamasında çevresine uyum sağlar. Populasyonlardaki büyük değişimler üst üste birikmiş doğal seçilimin sonucudur. Değişimler populasyona mutasyon tarafından sokulur; taşıyıcıların daha fazla üremesine yol açan değişime uğramış küçük azınlığın oranı doğal seçilim tarafından arttırılır.

Karmaşık özellikler hayatta kalması mümkün araformlar üzerinden evrilmelidir. Pek çok karakter özelliği için ilk başta o araformların hayatta kalması mümkün değilmiş gibi görünür. Yarım bir kanat ne işe yarar? Yarım bir kanat uçmaya yaramayabilir, ama başka şekillerde işe yarayabilir. Kuş tüylerinin yalıtım için (hiç deri ceket giydiniz mi?) ve/ veya böcekleri tutmak için evrildiği düşünülüyor. Sonraki kuş öncülleri ağaçtan ağaca atlarken süzülmeyi öğrenmiş olabilirler. Sonunda aslında yalıtıma yarayan tüyler şimdi uçmaya yardımcı hale geldiler. Bir özelliğin mevcut faydası her zaman geçmiş faydasının göstergesi değildir. Bir amaç için evrilip daha sonra başka bir amaç için kullanılabilir. Bir özelliğin mevcut faydası için evrilmesi uyum sağlama; başka bir fayda için evrilmiş olması uyarlamadır.
Penguen kanadı uyarlamaya bir örnektir. Penguenler uçan atalardan evrildiler; artık uçamıyor ve kanatlarını yüzme için kullanıyorlar.