"En iyi uyum yapan ayakta kalır"

EVRİMİN DÜZENEKLERİ

"En iyi uyum yapan ayakta kalır"

"En iyi uyum yapan ayakta kalır" sözcükleri Darwin-Wallace kuramının anahtarıdır. Fakat besin, yer, su, güneş için bireyler arasındaki savaşımın, zannedildiği gibi büyük evrimsel güç olmadığı, buna karşın döller boyunca sürekli olan popülasyonların evrimsel değişme için önemli olduğu daha sonra anlaşıldı. Bu durumda evrimsel değişimlerin birimi bireyler değil popülasyonlardır.

DOĞAL SEÇİLİM

Bir popülasyon, kalıtsal yapısı farklı olan birçok bireyden oluşur. Ayrıca, meydana gelen mutasyonlarla, popülasyonlardaki gen havuzuna yeni özellikler verebilecek genler eklenir. Bunun yanısıra mayoz hücre bölünmesinde oluşan krossing-over, sıçrayan genler, rekombi nasyonlar yeni özellikler taşıyan bireylerin ortaya çıkmasını sağlar. İşte bu bireylerin taşıdıkları yeni özellikler nedeniyle, çevre koşullarına daha iyi uyum yapabilme yeteneği kazanmaları, onların, doğal seçilimden kurtulma oranlarını verir. Seçilim uzun döller boyunca sürünce seçilen bireylerin genlerinin frekansı artacaktır. Böylece bir zaman sonra yeni mutasyonların ve rekombinasyonların meydana gelip, uygun olanlarının ayıklanmasıyla da, başlangıçtaki popülasyona benzemeyen, tamamen ya da kısmen değişmiş popülasyonlar ortaya çıkar.

Dengelenmiş seçilim: Eğer bir populayon çevre koşulları bakımından uzun süreli dengeli olan bir ortamda bulunuyorsa, çok etkili kararlı ve dengeli bir gen havuzu oluşur. Böylece dengeli seçilim, var olan gen havuzunun yapısını devam ettirir ve meydana gelebilecek sapmalardan korur. Örneğin, keseli ayılar(opossum) 60 milyon, akrepler 350 milyon yıldan beri gen havuzlarını hemen hemen sabit tutmuşlardır. Dengeli seçilimde, üstteki ve alttaki değerleri taşıyan bireyler sürekli elendiği için, popülasyon dengedeymiş gibi gözükür. Örneğin, bebeklerde kafatasının, dolayısıyla beynin ve keza vücudun büyüklüğü dengeli seçilimin etkisi altındadır. Belirli bir kafatası ve vücut büyüklüğünün üstünde olanlar doğum sırasında annenin çatı kemiğinden geçemedikleri için elenirler, çok küçük olanları da uyum yeteneklerini yitirdikleri için elenirler. Böylece, örneğin bebeklerde beyin ve vücut büyüklüğü belirli sınırların içinde kalır.

Dallanan Seçilim: Dengeli seçilimin tersi olan bir durumu açıklar. Bir popülasyonda farklı özellikli bireylerin ya da grupların her biri, farklı çevre koşulları nedeniyle ayrı ayrı korunabilir. Böylece aynı kökten, bir zaman sonra, iki ya da daha fazla sayıda birbirinden farklılaşmış canlı grubu oluşur. (ırk-alttür-tür). Özellikle bir popülasyon çok geniş bir alana yayılmışsa ve yayıldığı alanda değişik çevre koşullarını içeren bir çok yaşam ortamı(niş) varsa, yaşam ortamlarındaki çevre koşulları, kendi doğal seçilimlerini ayrı ayrı göstereceği için, bir zaman sonra birbirinden belirli ölçülerde farklılaşmış kümeler, daha sonra da türler ortaya çıkacaktır. Bu şekildeki bir seçilim "Uyumsal Açılımı" meydana getirecektir.

Yönlendirilmiş Seçilim: Doğal seçilimin en iyi bilinen ve en yaygın şeklidir. Özel koşulları olan bir çevreye uzun bir süre içerisinde uyum yapan canlılarda görülür. Genellikle çevre koşullarının büyük ölçüde değişmesiyle ya da koşulları farklı olan bir çevreye göçle ortaya çıkar. Popülasyonlardaki özellikler bireylerin o çevrenin koşullarına uyum yapabileceği şekilde seçilir. Örneğin nemli bir çevre gittikçe kuraklaşıyorsa, doğal seçilim, en az su kullanarak yaşamını sürdüren canlıların yararına olacaktır. Popülasyondaki bireylerin bir kısmı daha önce mutasyonlarla bu özelliği kazanmışlarsa, bu bireylerin daha fazla yaşamaları, daha çok döl vermeleri, yani genlerini daha büyük ölçüde popülasyonun gen havuzuna sokmaları sağlanır. Bu arada ilgili özelliği saptayan genlerde meydana gelebilecek mutasyonlardan, yeni koşullara daha iyi uyum sağlayabilecekler de seçileceğinden, canlının belirli bir özelliğe doğru yönlendirildiği görülür.

KAYNAK

Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi Biyoloji Bölümü Prof Dr. Ali DEMİRSOY; Yaşamın Temel Kuralları; Cilt I; Kısım I; Sayfa: 551-599

Charles Robert Darwin ve Doğal Seçilim Nedir?

Doğal seçme, (doğal seçilim veya doğal ayıklama ya da doğal seleksiyon) dış çevreye uyum konusunda daha elverişli özelliklere sahip birey organizmaların, bu elverişli özelliklere sahip olmayan diğer bireylere göre yaşama ve üreme şanslarının daha yüksek olması ve bunun sonucu olarak genlerini yeni kuşaklara aktarma yönünden daha avantajlı olmalarıyla işleyen mekanizmadır. Böylece dış ortama uyum sağlamakta sorunlar yaşayan bireyler ve genler organizma popülasyonundan tasfiye edilmiş olmaktadır.

Doğal seçme birey üstünde tümüyle işler ama sadece kalıtsal özellikler bir sonraki nesile aktarılabilir. Sonuç olarak yaşadıkları ortama uyum konusunda daha başarılı olan bireylerin, hayatta kalabilme, ergenlik yaşına ulaşabilme ve üreme olanakları yönünden daha avantajlı olmaları dolayısıyla, elverişli özellikler bir sonraki nesile aktarılır ve daha yaygın hale gelir.

Doğal seçilim mekanizması bu şekilde işleyerek uyum sağlamada başarılı olamayan bireylerin kalıtsal özelliklerinin popülasyondan ayıklanarak sonraki kuşaklara aktarılmasını önlemiş olur. Öte yandan uyum konusunda daha başarılı olan bireylerin kalıtsal özelliklerinin gelecek kuşaklara daha etkin olarak aktarılmasını sağlar. Sonuçta popülasyon, uyum sağlamada başarılı olan bireylerden oluşmuş olacaktır. Gerekli zaman verildiğinde bu pasif işlem adaptasyonlar ve türleşme, Uyumsal Açılım ile sonuçlanabilir.

Ek Bilgiler

DOĞAL SEÇİLİM KURAMININ ANA HATLARI

Bu kuram ana hatlarıyla iki gerçeği, üç varsayımı ortaya çıkartmıştır.

1) Tüm canlılar, ortamdaki sayılarını koruyacak matematiksel oranların üzerinde çoğalma eğilimindedir. Elemine edilen bireylerle bu fazlalık azaltılır ve popülasyonların dengede kalması sağlanır. Doğal koşullar sabit kaldıkça bu denge korunur.

2) Bir türe ait popülasyondaki bireylerin kalıtsal özelliği birbirinden farklıdır. Yani canlı popülasyonlarının hepsi varyasyon gösterir. Darwin ve Wallace, bunun nedenini tam anlayamadılar ve varyasyonların canlıların iç özelliği olduğunu varsaydılar. Bugün bu varyasyonların mutasyonlarla olduğu bilinmektedir.

Varsayımlar;

1) Ayakta kalan bireylerin sayısı, başlangıçta meydana gelenlerden çok daha az olduğuna göre, ayakta kalabilmek için canlılar arasında karşılıklı besin, yer vs. için, savaşım, ayrıca sıcaklık, soğukluk, nem vs. gibi doğal koşullara karşı bir mücadele vardır. Bu savaşım ve mücadele bir ölüm kalım kavgasıdır. Gerek besin ve yer gereksinmesi aynı olan canlı türleri arasında ve gerekse normalden daha fazla sayıda bireyle temsil edilen popülasyonlardaki aynı türe bağlı bireyler arasında, yani doymuş popülasyonlarda bir yaşam kavgası vardır. Bu görüş ilk defa Malthus tarafından ortaya atılmıştır. "YAŞAMAK İÇİN SAVAŞ "

2) İyi uyum yapacak özellikleri (=varyasyonları) taşıyan bireyler, yaşam kavgasında, bu özellikleri taşımayan bireylere karşı daha etkili bir savaşım gücü göstereceğinden, ayakta kalır, gösteremeyenler ise yok olur. Böylece bulunduğu bireye o koşullara en iyi uyum yapabilecek yeteneği veren özellikler, gelecek döllere kalıtılmış olur. Bu varsayımın anahtar cümleciği "BİYOLOJİK OLARAK EN İYİ UYUM YAPAN AYAKTA KALIR "

3) Bir bölgedeki koşullar diğerlerinden farklı olduğundan, özelliklerin seçimi de her bölgede, koşullara göre farklı olur. Çevrede meydana gelecek yeni değişiklikler, tekrar yeni uyumların meydana gelmesini sağlar. Birçok döl boyunca meydana gelecek bu tip uyumlar, daha doğrusu doğal seçilim, bir zaman sonra, atasından tamamen değişik yeni bireyler topluluğunun ortaya çıkmasını sağlar "UYUMSAL AÇILIM " Farklılaşmanın derecesi, eskiyle yeni popülasyondaki bireyler bir araya getirildiğinde çiftleşemeyecek, çiftleşse dahi verimli döller meydana getiremeyecek düzeye ulaşmışsa, artık bu iki popülasyon iki farklı tür olarak değerlendirilir. Bir ata popülasyondaki bir kısım bireyler, taşıdıkları varyasyon yetenekleriyle herhangi yeni bir ortama uyum yaparken, diğerleri de taşıdıkları farklı varyasyonlar nedeniyle daha değişik bir ortama uyum yapabilir. Böylece uyumsal açılım ortaya çıkar. Bununla beraber bitkiler ve hayvanlar, yaşam kavgasında, bulunduğu koşullarda, yararı ya da zararı olmayan diğer birçok varyasyonu da meydana getirebilir ve onları daha sonraki döllere aktarabilir. (Nötral Mutasyonlar)

Darwin'in kuramı o kadar akla yatkın ve o kadar kuvvetli kanıtlarla desteklendi ki birçok biyolog onu hemen kabul etti. Daha önceki varsayımlar, yararsız organların ve yapıların neden meydana geldiğini bir türlü açılığa kavuşturamamıştı. Bugün türler arasında görülen birçok farkın, yaşam savaşında hiçte önemli olmadığı bilinmektedir. Fakat bu küçük farkları meydana getiren genlerdeki herhangi bir değişiklik, yaşam savaşında büyük değerler taşıyan fizyolojik ve yapısal değişikliklerin meydana gelmesine neden olabilir. Uyumsal etkinliği olmayan birçok özelliği meydana getiren genler, kromozomlar içinde yaşamsal öneme sahip özellikleri meydana getiren günlerde bağlantı halinde olabilir. Bu durumda bu varyasyonlar elenmeden gelecek döllere aktarılabilir. Bu uyumsal etkinliği olmayan genler, bir popülasyon içerisinde gelecekteki değişikliklerde kullanılmak üzere, ya da genetiksel sürüklenmelerde kullanılmak üzere fikse edilmiş olarak bulunur.

Evrim Doğal Seleksiyon Nedir

Yeni mutasyonlar sürekli oluştuğundan, populasyonun genetik değişkenliği artmalıdır. Birçok populasyonda, hayatta kalabileceklerden daha fazla sayıda döl üretilir. Bu nedenle her dölün birçok bireyi daha döllemeden ölür. Diğerlerinin de döl sayısı azdır. Böylece seleksiyon gerçekleşir. Birçok genin sıklığı değişir ve bireyler bir sonraki dölün gen havuzuna farklı şekilde katılımda bulunur. Buna REPRODUKTİF FİTNES (üretgen fitnes) veya kısaca FİTNES ya da UYUM DEĞERİ denir.

Seleksiyon ve Populasyon Genetiği

Fitnes (=uyum değeri), belli bir çevredeki genotipin özelliğidir. En yüksek döl sayısı olan genotipin fitnes değeri, FD = 1 diye ifade edilir. Bundan sonra diğer genotip X'in fitnes değeri, FDX küçük olmalıdır. Bu, aşağıdaki formül ile ifade edilir. (yapay seleksiyon)

FDx = Genotip X'in dölü / En fazla döle sahip genotipin dölü Populasyonda her bireyin belli bir genotipi ve bu nedenle de belli bir fitnesi vardır. Her genotipin birey sayısı ve fitnesinden, populasyonun ortalama FD 'si hesaplanabilir Bir populasyonun ortalama fitnesinin en iyi genotipinkinden sapmasına, populasyonun GENETİK YÜKÜ denir. Genetik yük evrimin olaylanması için şarttır. Bütün bireyler olası fitnese sahip olsalardı, genetik bir değişkenlik olmaz ve böylece de doğal bir seçilim gerçekleşmezdi. Basit bir örneğe göz atalım: Fitnesin tek (A) ve (a) allellerindeki bir gentarafından saptandığını varsayalım. Organizmalar haploid (n) olsun, yani her iki alelden yalnız birine sahip olsunlar ve bu da her generasyon da fenotipte ortaya çıksın. Ayrıca döller birbiri ile kesişmesin.

Eğer bir genotip için fitnes, yani FD, bilinirse, p:q oram için populasyonun ortalama fitnesi FD hesaplanabilir. Yüksek uyum değerine sahip bireyler, diğerlerine göre daha fazla döl ürettiklerinden, populasyonun bileşimi ilk verilen örnekteki gibi öyle değişir ki yavaş yavaş FD'nin en yüksek noktasına ulaşılmaya çalışılır. Yani seleksiyonla gen sıklığı tekrar değişir ve (a) azalırken (A) artar. Bu olayın hızını açıklamak için aşağıdaki düşünceden hareket edelim:

Populasyonda (A) alelinin düşük bir payı ile (yani p daha düşük % ile olsun) başlanır. Her (A) baskın oluşu nedeniyle fenotipik olarak görüleceğinden yüksek oranda döl oluşturur. Eğer (a) aleli gen havuzunda az miktarda ise bunun saf kalıtsal olarak görülme olasılığı da azalır. Yalnız bu durumda seleksiyon etkin olacağından alel (a), seleksiyona da daha az uğrayacaktır. Yani avantajlı baskın bir alel hızla populasyona hakim olur; ama dezavantajlı çekinik aleli populasyondan tamamen uzaklaştıramaz. (seleksiyon ıslahı)

Eğer çekinik alel avantajlı (aa'nın FD=1 ise) ve önceleri az miktarda varsa, (aa) fenotipi de seyrektir. Populasyonun bileşimini değiştiren hız, başlangıçta çok azdır. Bu (a)'nm populasyondaki oranının artışı ile yükselir. Dezavantajlı (A) fenotipik olarak dikkati çekeceğinden, daima seleksiyona açıktır. Bu nedenle (a), (A)'ya karşı koymaya çalışacaktır; yani (A) taşıyıcısı olanların soyu tükenecektir.

Genetikte HETEROStS denen heterozigotlar (Aa'nın FD =1) tercih edilirse, ne (a), ne de (A) dezavantajlı olsalar bile kaybolmaz.

Darwin doğal seleksiyon örnekleri

Şimdi uyumu etkileyen (A/a) ve (B/b) alelli iki geni, model populasyonda ele alalım. Bu durumda 9 farklı genotip vardır. Bunlar populasyonda farklı sıklıkta izlenebilir. (A) ve (a) alel sıklığı p ve q, (B) ve (b)'ninki ise r ve s olsun. HARDY-WEINBERG formülü ile p:q ve ns'nin ayrı ayrı genotip oranları hesaplanabilir. Eğer tektek genotiplerin FD'si bilinirse, ortalama FD populasyondaki olası gen sıklığı için, (1) nolu formülle hesap edilebilir. Ortalama uyum değerleri (FD) bir örnek için (A/a) ve (B/b)'nin sıklığına bağımlı olarak verilmektedir.
Doğal bir populasyonda hiçbir zaman iki adet gen değişmez, çok sayıda gen değişir. Bu nedenle populasyonun durumunu grafik ile ifade etmek zor olur. Eğer uyum değeri (FD) çeşitli aleli çok sayıda gene bağlı ise populasyonun başlangıçtaki genetik bileşimine bağımlılık vardır.

Örnekler de göstermektedir ki, yeni mutasyonlar görülmese dahi, seleksiyon sadece genlerin populasyonda yeni kombinasyonu ile gen havuzunu değiştirebilir.

Seleksiyon Faktörleri ve seleksiyon yöntemleri

Farklı genotiplerin üreme oranı veya hayatta kalma olasılığını değişik bir biçimde etkileyen çevre etmenlerine SELEKSİYON FAKTÖRLERİ denir.

a) Abiyotik Seleksiyon Etmenleri
Bunlar kuraklık, rutubet, sıcaklık, soğukluk, suyun tuz oranı, toprağın besin madde içeriği ve ışık eksikliğidir.
b) Biyotik Seleksiyon Etmenleri
Bunlar yırtıcı, parazit veya besin, eş veya yaşam alanı bakımından rekabet eden türdaşlardır.
Çevrenin seleksiyon faktörleri ile bir populasyonu etkileyen etmene SELEKSİYON BASKISI denir. Ortaya çıkan dezavantajlı mutasyonlar sonraki döllerde seleksiyonla giderilebilir. Böylece döl uygun özellikler kazanır ve gen havuzunu dengeler. Buna DENGELİ SELEKSİYON denir. Ama seleksiyon genlerin sıklığı ve böylece populasyonda söz konusu özelliği de değiştirir ve populasyonun ortalama uyumu tamamen artar. Buna AKTARIMLI SELEKSİYON. Parazit, hastalık yapıcı veya yırtıcıların etkisi ile en yoğun olan formlar bile azalır ve sonuçta populasyona ekstrem özellikli formlar hakim olur. Böylece populasyon ayrılır, buna AYIRIMCI SELEKSİYON denir
Şimdiye kadarki formlara karşı, taşıyıcısına yüksek uyum kazandıran bir mutasyon görülürse, bu değer maksimum uyumdur, yani FDmax'dur. Böylece seleksiyonun yapısı değişir.