Ana sayfa Biyoloji Moleküler biyoloji ve genetik Evrim Hakkında Merak Edilenler – 4: Biyocoğrafya ve Moleküler Biyoloji

Evrim Hakkında Merak Edilenler – 4: Biyocoğrafya ve Moleküler Biyoloji

5467
0
http://myjli.com/

Biyocoğrafya 

Darwin, bitkilerin ve hayvanların coğrafi dağılımında evrimin doğrulandığını fark etmişti ve daha sonra yaptığı gözlemlerden edindiği bilgiler bu görüşünü güçlendirdi. Örneğin, dünyada Drosophila sirke sineğinin bilinen yaklaşık 1500 türü vardır. Adaların toplam alanı ABD’nin Kaliforniya eyaleti veya Almanya’nın yirmide birinden daha az olmasına rağmen, bu türlerin neredeyse üçte biri Hawaii’de yaşıyor. Ayrıca Hawaii’de, başka hiçbir yerde bulunmayan, binden fazla sayıda salyangoz türü ve diğer kara yumuşakçaları vardır. Bu alışılmadık çeşitlilik evrim ile kolayca açıklanabilir.  

Hawaii adaları son derece izole edilmiştir ve buraya başka yerlerden gelen hayvanlar ve bitkilerin sayısı çok azdır. Adaları kolonileştiren türler, onların çoğalmalarını engelleyecek avcılardan yoksun olan ve neslini devam ettirmeye uygun birçok boş ekolojik niş buldular. Bu uygun ortamlarda bu türler hızla çeşitlendi. Ekolojik nişleri doldurmak için bu çeşitlendirme sürecine uyarlanabilir radyasyon denir.

Dünyanın her kıtasının kendine özgü hayvanları ve bitkileri vardır. Afrika’da gergedanlar, su aygırları, aslanlar, sırtlanlar, zürafalar, zebralar, lemurlar, dar burunları ve kavrayıcı olmayan kuyrukları olan maymunlar, şempanzeler ve goriller vardır. Afrika ile hemen hemen aynı enlemlere yayılan Güney Amerika’da bu hayvanların hiçbiri yoktur. Bunların yerine pumalar, jaguarlar, tapirler, lamalar, rakunlar, oppossumlar, armadillolar ve geniş burunlu ve kavrayıcı kuyrukları olan maymunlar bulunmaktadır. 

Portre, Red, Sinek, Sirke, Yaprak, Makro, Hayvan, Doğa
Sirke sineği https://pixabay.com/

Biyocoğrafyanın beklenilmeyen değişkenleri, yalnızca farklı ortamların uygun olmasından kaynaklanmıyor. Güney Amerika’da yaşayan hayvanların Afrika’da yaşamaya ya da Afrika’daki hayvanların Güney Amerika’da yaşamaya pek uygun olmadığına inanmak için hiçbir neden yoktur. Örneğin sirke sinekleri için Hawaii adaları, diğer Pasifik adalarından daha uygun değildir. Fakat Hawaii adaları, bulunmayan birçok organizma için dünyanın diğer bölgelerine kıyasla daha uygun olarak kabul edilebilir. Hawaii adalarında hiçbir büyük memeli buranın yerel bir hayvanı olmamasına rağmen domuzlar ve keçiler vahşi hayvanlar olarak burada çoğaldılar. Başka türlerin çok fazla çeşitliliğinin oluşabildiği bir ortamda pek çok türün olmaması bu türlerin yalnızca ataları tarafından kolonileştirilmiş coğrafi alanlarda var olabileceğini ve gelişebileceğini savunan evrim teorisiyle açıklanabilmektedir. 

Moleküler Biyoloji 

Moleküler biyoloji alanı, biyolojik evrimi açıklamak için mevcut olan en detaylı ve ikna edici kanıtları sunmaktadır. DNA’nın doğasını ve organizmaların enzimler ve diğer protein molekülleri seviyesindeki çalışma mekanizmasının ortaya çıkarması ile bu moleküllere sahip organizmaların ataları hakkında bilgi sahibi olmaya katkı sağlamaktadır. Bu da daha önceden bilinmeyen ve doğrulanmayan evrimsel olayların yeniden inşa edilmesine ve daha önceden bilinen olayları daha doğru anlama olanağını sağlamaktadır. Bu olayların yeniden yapılandırılmasının hassas derecede kesinliği, moleküler biyolojiden elde edilen kanıtların bu kadar ilgi uyandırmasının nedenlerinden biridir. Bir diğer neden ise moleküler düzeydeki evrimin, bakterilerden insanlara kadar tüm canlı organizmaların ortak atalardan miras kalmasıyla ilişkili olduğunu göstermektedir. 

Organizmaların moleküler bileşenlerinin doğasında ve bir araya gelme şekillerinde dikkate değer bir istikrar vardır. Tüm bakterilerde, bitkilerde, hayvanlarda ve insanlarda, DNA aynı dört bileşenli (adenin, timin, guanin, sitozin) nükleotidlerin farklı bir dizisini içerir ve proteinler, yüzlerce başka amino asit bulunmasına rağmen aynı 20 amino asit çeşidinin farklı kombinasyonlarından ve dizilerinden sentezlenmektedir. Hücre çekirdeğinde bulunan DNA’daki bilgilerin proteinlere aktarılan genetik kod hemen hemen her yerde aynıdır. Biyokimyasal reaksiyon dizilerinde benzer metabolik olaylar enerji üretmek ve hücre bileşenlerini oluşturmak için çok çeşitli organizmalar tarafından kullanılır. 

Bu benzerlik, tüm organizmaların genetik devamlılığını ve ortak soylara sahip olduğunu ortaya çıkarmaktadır. Çok sayıda alternatif yapı eşit bir benzerliğe sahip olduğunda, moleküler düzeydeki bu istikrarı açıklamanın başka rasyonel açıklaması yoktur. Genetik kod bir örnek olarak görev yapmaktadır. Hücresel DNA’daki üç nükleotidin her bir belirli dizisi, tüm organizmalarda tamamen aynı amino asidin üretimi için bir model görevi yapmaktadır. Bu, bir dilde bir nesneyi tanımlamak için belirli bir harf kombinasyonu kullanması ile benzer bir durumdur. Örneğin, “gezegen, ağaç, kadın” gibi belirli bir harf dizisinin birçok farklı kitapta aynı anlamlarla kullanıldığı tespit edildiğinde bu kitaplarda kullanılan dillerin ortak bir kökene sahip olduğu düşünülebilir. 

https://www.pexels.com/

Genler ve proteinler, tıpkı Türkçe cümlelerin harf ve kelime sırasına göre bilgi içermesi gibi, bileşenlerin sırasına bilgi içeren uzun moleküllerdir. Genleri oluşturan diziler ebeveynlerden yavrulara aktarılır ve mutasyonlar ile beraber ortaya çıkan değişiklikler haricinde aktarılan genler aynıdır.

Örnek olarak, iki kitabın karşılaştırılması verilebilir. Her iki kitabın da 200 sayfa uzunluğunda olduğunu ve aynı sayıda bölüm içerdiğini varsayalım. Daha iyi incelendiğinde, iki kitabın da neredeyse sayfa sayfa ve kelimesi kelimesine özdeş olduğu görülmektedir. Sadece yüzde bir oranında bulunan bir kelime farklıdır. Bu iki kitabın özdeş olması için bağımsız yazılmamaları gerekmektedir. Ya biri diğerinden kopyalanmıştır ya da her ikisi de aynı kitaptan doğrudan veya dolaylı olarak kopyalanmıştır. Bu olaya benzer şekilde, DNA’nın her bir nükleotid bileşeninin bir harfi temsil ettiğini varsaydığımızda, bir organizmanın DNA’sındaki tam nükleotid dizisi her sayfada binlerce harf olan ve yüzlerce sayfadan oluşan yüzlerce kitap demektir. Bu “kitaplardaki” yani organizmalardaki “sayfalar” yani nükleotid dizileri tek tek incelendiğinde “harfler” içindeki ifadeler yani nükleotidler, ortak bir kökene dair belirgin kanıtlar içermektedir. 

Bu iki argüman iki farklı temele dayanmaktadır ve ikisi de evrimi doğrulamaktadır. Alfabe benzetmesini kullanarak ilk argüman, aynı “kelimeyi” (yani aynı genetik kod ve aynı 20 amino asit) kullanan dillerin bağımsız kökene sahip olamayacağını söylüyor. DNA’daki nükleotid dizisindeki benzerlikle ve proteinlerdeki amino asitlerin dizisiyle ilgili olan ikinci argüman, çok benzer metinlere sahip kitapların bağımsız olamayacağı şeklindeki bir duruma benzetilebilir. 

Rhesus macaque (Macaca mulatta mulatta), male, Gokarna.jpg
Rhesus maymunu https://www.wikipedia.org/

Moleküler biyoloji, ortaya koyduğu kanıtlar ile evrim teorisini daha ileriye taşımaktadır. Nükleotidlerin veya amino asitlerin dizisindeki benzerlik oranı tam olarak ölçülebilmektedir. Örneğin insanlarda ve şempanzelerde, hücresel solunumda kritik bir öneme sahip olan ve sitokom c adı verilen bir protein molekülü, tamamen aynı sırada olan aynı 104 aminoasitten oluşur. Fakat bununla birlikte insan ve şempanzelerin sitokom c molekülü, Rhesus maymunlarınınkinden (kırmızı yanaklı maymunlar) 1 amino asit, atlarınkinden 11 ve ton balığınınkinden 21 ilave amino asit ile farklılık göstermektedir. Benzerlik derecesi, ortak ataların birbirine yakınlık durumunu göstermektedir. Bu nedenle evrimsel tarihle ilgili karşılaştırmalı anatomi ve diğer disiplinlerden elde edilen çıkarımlar, moleküler biyoloji disiplini altındaki DNA ve proteinlerin moleküler çalışmalarında nükleotid ve amino asit dizileri incelenerek test edilebilir.  

Bu testler sonucu elde edilen çıkarımlar oldukça büyük önem taşımaktadır. Bir organizmada bulunan binlerce gen ve proteinin her biri, o organizmanın evrimsel geçmişinin bağımsız bir testini sağlamaktadır. Yapılabilecek bütün testler yapılmadı fakat yüzlercesi yapıldı ve henüz evrime karşı olabilecek aykırı bir kanıt bulunmadı. Bu da evrimin hala geçerli bir teori olmasını sağlamaktadır. Muhtemelen hiçbir bilim alanında, canlı organizmaların evrimsel kökenleri kadar kapsamlı bir şekilde test edilebilen ve tamamı doğrulanmış başka bir fikir yoktur. 

Evrim konusundaki yazı dizimizin ilk bölümünde evrimin bilimsel tanımını, ikinci ve üçüncü bölümde evrim teorisinin kanıtları konusunun alt başlıklarından olan fosiller, yapısal benzerlikler, embriyonik gelişim ve kalıntılar konularını incelemiştik. Bu bölümde ise evrim teorisinin kanıtlarının son alt başlıkları olan biyocoğrafya ve moleküler biyoloji konularını inceledik. Yazı serimizin bir sonraki bölümünde ise evrim teorisindeki ilk görüşleri ve Charles Darwin alt başlıklarını inceleyerek evrim teorisinin tarihi konusuna geçiş yapacağız.