Yapay Seçilim Yoluyla Evrim

Yapay seçilim

Darwin ve Wallace'tan uzun zaman önce çiftçi ve yetiştiriciler, bitki ve hayvanlarının özelliklerinde yıllar içinde önemli değişiklikler yapmak için seçilim fikrini kullanıyorlardı. Çiftçi ve yetiştiriciler sadece istenen karakterlere sahip bitki ve hayvanların üremesine izin vererek çiftlik hayvanlarının ve tarım bitkilerinin evrimine neden oldular. Bu sürece yapay seçilim denir çünkü hangi organizmanın üreyeceğine doğa yerine insanlar karar verir.

Aşağıda görüldüğü gibi çiftçiler, yaban hardalının belirli özelliklerini yapay olarak (kendileri) seçerek bugün bildiğimiz birçok tarım ürününü geliştirmişlerdir.

"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

Örnekleme hatası ve evrim

Örnekleme hatası ve evrim

Evrimin en temel mekanizmalarından biri olan genetik sürüklenme, aslında istatistikteki örnekleme hatasının evrimsel karşılığıdır.

İçinde 50’si kahverengi 50’si yeşil toplam 100 adet misket bulunan bir kese düşünün. Keseden yalnızca 10 tane misket çekebiliyorsunuz. Yeni bir keseye, yine toplamda 100 misket olacak şekilde, az once çektiğiniz orana uygun olarak kahverengi ve yeşil misketler koyuyorsunuz. Oyun şöyle ilerleyebilir:


Burada açıkça görülüyor ki kahverengi ve yeşil misketlerin birbirine oranı “5:5, 6:4, 7:3, 4:6...” şeklinde değişiyor.

Bu sürüklenme canlılardan oluşan popülasyonlarda da gerçekleşir. Pek çok rasgele etken yüzünden bir nesildeki genlerin oranı diğer bir nesile geçerken sabit kalmıyor ve bu da evrime yol açıyor. Bir böcek popülasyonunda kahverengi genlerinin sıklığı, doğal seçilimin yardımı olmadan artabilir. Aslında bu da evrim; ancak bu kez, seçilime değil şansa dayalı bir evrim söz konusu.

Genetik Sürüklenmenin evrim üzerinde pek çok önemli etkisi var:

1. Sürüklenme, popülasyonlardaki genetik çeşitliliği azaltır, bu da popülasyonun yeni bir seçilim baskısına cevap verme becerisini azaltabilir.
2. Genetik sürüklenme daha hızlı etki gösterir ve küçük popülasyonlarda etkisi daha büyüktür.
3. Genetik sürüklenme türleşmeye katkıda bulunabilir. Örneğin, yalıtılmış küçük bir popülasyon, genetik sürüklenme sayesinde daha büyük bir popülasyondan ayrılıp değişebilir.

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.

''The Genographic Project'' ile ''İnsanoğlunun Aile Ağacı''

Atalarınız nereden geliyor?

National Geographic ve IBM'in yürüttüğü ''The Genographic Project'' ile ''İnsanoğlunun Aile Ağacı'' çıkarılıp, günümüzde yaşayan insanların kökeninin nereden geldiği ve nerede yaşayıp dünyaya yayıldıkları araştırılıyor.





Nüfus genetik uzmanı Dr. Spencer Wells başkanlığında yürütülen ''Genographic Projesi'' ile dünya üzerindeki pek çok gönüllü kişiden DNA örneği toplanıyor. Projenin hedefi, insanlığın kesin olarak nereden yayılmaya başladığını ortaya çıkarmak. Genographic Project'te yer alan bir uzman ekip, insanoğlunun Afrika'nın kalbindeki kökenlerinden, dünyanın dört bir yanına dek uzanan yolculuğunu, zaman ve mekanlara göre araştırıyor.
Bunu yapmak için de bağışlanan DNA örnekleri, özel laboratuvarlarda ve bilgisayarlar yardımıyla analiz ediliyor.

Yeni eklenen DNA örnekleriyle, proje her geçen gün genişliyor. Ancak, o ana kadar elde edilen verilerin anlamı da her geçen gün değişebiliyor. Yine de her yeni bilgi, insan göçleriyle ilgili bilgi eksikliklerini gideriyor ve bilinmeyen pek çok noktayı açığa çıkarıyor.

Projeye katılım
Projeye katılmak için, ''http://genographic.nationalgeographic.com'' adresindeki internet sitesine girip, 99 dolar ve kargo ücreti karşılığında DNA toplama kiti satın almak gerekiyor.
Kitle gelen aparat ağız içerisine sürülerek DNA örneği elde ediliyor ve özel saklayıcı içine konulan örnek, laboratuvara kargo yoluyla geri gönderiliyor.
Sonuçlar ise gelen kitte yazılı kişiye özel kimlik numarası internet sitesinden girilerek öğrenilebiliyor. Sonuçlarda, kişinin atlarının binlerce yıllık göç serüveni ve nerelerde yaşadıkları hakkında bilgiler bulunuyor ve bu bilgiler özel tasarlanan bir sayfa aracılığıyla yazıcıdan çıktı olarak alınabiliyor.
Proje, elde edilen bilgilerin, bu proje dışında başka hiçbir amaçla kullanılmayacağı konusunda ise garanti veriyor.

Yaban Arısının Gen Haritası

ABD'nin Rochester Üniversitesinden John Werren ve ekibi, parazit yabanarısının 3 türünün gen haritasını çıkarmayı başardı, böylece yeni doğal böcek öldürücüleri geliştirmenin yolu açılmış oldu.

Werren, büyük bölümü birkaç milimetreyi geçmeyen parazit yabanarılarının birçok zararlı böceğe saldırıp bunları öldürmesi nedeniyle çok yararlı canlılar olduğunu belirtti.
Yabanarılarının akasya biti veya tırtılların içine yumurtalarını bıraktığını, bunların da bit ve tırtılları öldürdüğünü belirten bilim adamları, benzer hayvanlar olmasaydı insanların zararlı böleceklerin istilasına uğrayabileceğini vurguladılar.

Yabanarılarının "akıllı bombalara" benzediğine dikkati çeken bilim adamları, bu hayvanların bazı böcek türlerini seçerek, öldürdüğünü ifade ettiler.
Araştırmanın başındaki Werren, bu özellik kullanılabilirse insanlara ve başka canlılara zarar vermeyen ve kimyasal olmayan yeni böcek öldürücülerin üretilebileceğini söyledi.
Ancak bilim adamları, Science dergisinde yayımlanan araştırmada, yeni böcek öldürücüler geliştirmek için bu hayvanların tam olarak hangi böceklere saldırdığını ve farklı zehirlerini belirlemek gerektiğini de vurguladılar.
Araştırmada, zehirlerin belirlenmesinin yeni tedavilerin bulunmasını da sağlayabileceği belirtildi.

DNA'sız evrim

Creutzfeld-Jakop hastalığına neden olan prionlar, son bir araştırmaya göre DNA’ya sahip olmadıkları halde evrim geçiriyor.


Bu da onların ilaçlara karşı dirençlik kazanmasına yol açabilir. İki tür prion var. Normal prionlar sinir hücrelerindeki sinapslarda ve diğer organlarda önemli görevleri yerine getirir. Patolojik prionlar ise hatalı gelişmiş proteinlerdir. Gerçi yararlı moleküller akrabaları gibi aynı yapıtaşlarından oluşuyor ama değişmiş mekânsal yapıları beyinde her şeyden önce Creutzfeld-Jakob (insanda), BSE/deli dana (sığırda) ve skrapi/scrapie (koyunda) gibi beyin hastalıklarına yol açmakta.


Hastalık, zincirleme bir reaksiyonla gelişiyor. Çünkü prionlar hatalı yapılarını diğer prionlara aktarabiliyorlar. Bunlar da normal prionları bozuk yapıya geçmeleri için zorluyorlar. Bu şekilde memeli beyninde az ve veya çok çözülemeyen molekül birikimleri oluşmakta. Bu molekül birikimleri ise sinir hücrelerini öldürüp, beyne süngerimsi bir görüntü kazandırırlar. Bugüne kadar hatalı gelişimin değiştirilemez olduğu sanılıyordu. Bu açıdan bakıldığında prionlardaki “kalıtımın” bir kopya süreci olduğu düşünülebilirdi.

Florida Scripps Araştırma Enstitüsü’nden Charles Weissmann şimdi prionların daha marifetli olduğunu buldu. Anlaşıldığı üzere yapılarında güçlü değişimler şeklinde mutasyonlar oluşturuyor ve bu değişimleri sağlıklı prionlara aktarıyorlar. Weissmann ve ekibi çeşitli prion mutantlarını hücre kültürlerinde ve fare beyinlerinde büyüterek, çevre koşullarının farklı prion tiplerini tetiklediklerini görmüş. Bazıları fare beynindeki ekoloji için daha uygunken diğerleri hücre kültüründe daha iyi büyüyordu. Bu sonuçlardan yola çıkan bilim insanları, bu şekilde prion hastalıklarının tedavisinde prionların direnç kazanabileceği kanısına vardı.