Bazı Arıların Su Altında Kış Uykusuna Yatabildiği Nasıl Kazara Keşfedildi? için yorumlar kapalı
Fotoğraf: DepositPhotos
İşte manşet: Görünüşe göre arılar su altında hayatta kalabiliyor. Çılgınca değil mi? Fakat daha da çılgınca olanı, pek çok bilimsel keşifte olduğu gibi bu keşfin de kazara başlamış olması.
Bilim insanları bal arılarındaki diyapozun (biyolojik gelişimin durduğu, kış uykusuna benzeyen bir durum) incelendiği bir araştırma üzerinde çalışıyormuş. Diyapoz yapan arıların sessizliğe bürünüp soğuyor ve etrafta uçuşmak, yiyecek yemek ya da daha fazla arı meydana getirmek gibi yaptıkları olağan şeylerin hiçbirini yapmıyorlar. Kulağa güzel, uzun bir şekerleme gibi gelebilir fakat aslında, soğukta yiyecek olmadan aylar boyunca hayatta kalmak onlar için kolay değil.
En azından (miktar hesabınız diğer arılarla değişebilir) yaygın doğu bal arısı için bu süreç aynı zamanda rahatsız edici çünkü bu yalnız başına yürüttükleri bir uğraş. Bu bal arıları, yaz mevsiminin sonunda eşleşmemiş kraliçeler meydana getiriyor. Kraliçeler daha sonra eşleşiyor ve bir miktar besin depolayıp toprakta ufak oyuklar açarak altı ila dokuz ay boyunca diyapoza giriyorlar. Kış geldiğinde tüm işçi ve erkek arılar ölüyor fakat diyapozda olan kraliçe ilkbaharda ortaya çıkıp erkek ve işçi arılardan oluşan yeni bir nesil doğuruyor. Sadece hayatta kalması gerekmiyor, aynı zamanda kuvvetli olup yeni bir kovan yeri bulmaya hazır olması, yumurta bırakmaya başlaması ve bu yeni koloniyi işçiler olgunlaşana kadar besleyip koruması da gerekiyor.
Yani evet, bu hassas bir operasyon. Müstakbel kraliçenin uykuya geçmeden önce ihtiyaç duyduğu tüm besinleri alması için etrafta yeteri kadar çiçeğin bulunması ve arının uyukladığı zaman meydana gelen tüm çevresel stres unsurlarından pasif şekilde sağ çıkması gerekiyor. İklim değişikliği, uç noktadaki hava olaylarında meydana gelen artış göz önüne alındığında belli ki bazı yeni tehditler sergiliyor.
Kanada’daki Guelph Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, Bombus impatiens veya diğer adıyla yaygın doğu bal arısı üzerinde yürüttükleri önceki bir çalışmada yapılan bir “deney hatasının”, “diyapoz yapan kraliçe bal arılarının kaldığı kaplarda kazara su birikmesine” yol açtığını söylüyor. Akademik olmayan makale diliyle araştırmacılar, küçük deneklerinin içinde uyukladığı tüplerde yoğuşma suyu biriktiğini çok geç fark etmişler.
Suyu tahliye (ve muhtemelen bir sürü de küfür) ettiklerinde, sırılsıklam olmuş kraliçelerin bazılarının yaşadığını görünce şaşırmışlar. Doğal olarak, bu şaşırtıcı kabiliyetleri teste tabi tutmaya karar vermişler.
143 yaygın doğu bal arısını alıp toprak dolu tüplere yerleştirmişler ve sonrasında onları, diyapozu başlatmak için bir soğutma ünitesine koymuşlar. (Soğuk bir arı uykulu bir arıdır.)
Ardından uykulu kraliçelerin yer aldığı tüpleri iki gruba ayırmışlar: 17 tanesi kontrol amaçlı kullanılmak üzere kuru tutulurken, diğer 126 tanesine soğuk su eklenmiş. Suya batan arıların yarısı doğal olarak su yüzeyinde yüzmeye bırakılırken, diğer yarısı pompa benzeri (!) bir aparat ile hafifçe aşağı doğru ittirilmiş. 8 saat, 24 saat veya 7 gün bu koşullarda bırakılmışlar. Düşük sıcaklık ise onları kış modunda tutmuş. Bilim insanları; toprağı sırılsıklam yapan sağanak yağmurdan, bölgeyi tamamen su altında bırakan bir sele kadar farklı olası su basma senaryolarını canlandırmak istemiş. Pompalı arıların kullanılmasının sebebi, eriyen kar sebebiyle yer altı su seviyelerinin yükselmesi gibi bazı durumlarda suyun oyuğu doldurmadan oyuğa girebilmesi. Tam sel gibi diğer durumlar ise arıları tümüyle su altında bırakıyor.
Bilim insanları daha sonra kraliçeleri sudan çıkarmış, onları normal toprak tüplerine aktarmış ve sekiz hafta daha soğuk depoda tutmuşlar. Böylelikle hepsi, sel dışında eşit bir diyapoz yaşamışlar.
Bir hafta yüzen 21 arıdan 17 tanesi, sekiz hafta sonra hâlâ dayanıyormuş; yani hayatta kalma oranı %81. Ayrıca hiç ıslanmayan arılar çok daha iyi performans göstermiş. 17 kuru arıdan 15’i sekizinci haftaya ulaşmış; bu da %88 demek.
Dinozorlar Dünya’ya Hiç Gerçek Anlamda Hükmetmemişti. İşte Bunun 4 Sebebi için yorumlar kapalı
(Üstten saat yönünde) Avusturya’nın Viyana şehrindeki Doğa Tarihi Müzesinde sergilenen bir T. rex modeli, T. rex kafatası ve Triceratops kafatası. Fotoğraf: Depositphotos
‘Korkutucu kertenkeleler’ filmlerde en yüksek hükümdarlığı sürüyor olabilir. Fakat dinozorların geçmişini hatalı şekilde abartıyoruz.
Hepimiz şu bilgiyi biliyoruz: Dinozorlar 150 milyon yıldan uzun bir süre Dünya’ya egemen olmuştu. Yırtıcı tiranozorların gagalı dinozorları avladığı, dev saropodların kulakları sağır eden ayak sesleriyle yeri salladığı ve dikenli stegozorların kuyruklarını savurduğu bu sürüngenlerin saltanatı o kadar görkemliydi ki, sadece 10 km genişliğindeki bir asteroidin beklenmeyen çarpışıyla son bulmuştu. Ardından gelen felaket, dünyayı atalarımız ve akrabalarımıza; memelilere devretmişti. Böylelikle 66 milyon yıl sonra, bu korkunç kertenkelelerin geride bıraktıklarını devraldığımızı iddia edebilecektik. Fakat çarpıcı olan, yeniden anlatılan bu tarihin temelde birkaç yönden hatalı olması. Şimdi en kötü dedikoduların bir kısmından ve bu sözde “Dinozorlar Çağı”nda gerçekte neler olduğundan bahsedelim.
Efsane: Dinozorlar ortaya çıktıklarından beri gezegene egemen olmuşlardı. Gerçek: Dinozorlarlar başlangıçta sevimli, küçük canlılardı.
Bildiğimiz en eski dinozorlar, yaklaşık 235 milyon yıl önce Triyasik dönemin orta kısmında yaşamıştı. Bu sürüngenler hiçbir şeye egemen olmamıştı. Afrika, Güney Amerika ve Avrupa’daki son bulgulardan, orta boyutlu bir köpekten daha büyük olmadıklarını ve yaprak ile böceklerle beslenen ince, hepobur canlılar olduklarını biliyoruz. Bunun aksine timsahların antik akrabaları çok daha bol ve çeşitliydi. Timsahların Triyasik dönemdeki akrabaları arasında, büyük avları iki bacak üzerinde kovalayan keskin dişli etçiller, kemiksi pul ve dikenlerle kaplı “armadillodiller” ve eğreltiotu yiyen, neredeyse devekuşunu andıran gagalı canlılar vardı.
İlk dinozorlar Mesozoik dönemin geri kalanı boyunca gelişip serpilecek ana soy hatlarına evrimleşmeye başlarken bile, timsahların akrabalarıyla karşılaştırıldığında çoğu ufak ve nadir görünen canlılardı. Uzunluğu 8 metreye ulaşan ilk büyük hepobur dinozorlar, Triyasik dönemin yaklaşık 214 milyon yıl önceki son zamanlarına dek evrimleşmemişti. Fakat Triyasik dönemin sonunda her şey değişti. Pangea kıtasının ortasındaki yoğun volkanik patlamalar küresel iklimi farklılaştırdı; havaya yayılan gazlar, dünyanın sıcak ve soğuk aşamalar arasında gidip gelmesine neden oldu. O zamana kadar dinozorlarda sıcakkanlı metabolizmalar ve yalıtıcı tüy kürkleri evrimleşmiş, bu sayede krizi nispeten etkilenmeden atlatmışlar, bu esnada diğer pek çok sürüngen türü ise kaybolmuştu. Bu kitlesel yok oluş meydana gelmeseydi, daha çok “Timsahlar Çağı” olabilirdi; ya da en azından çok daha geniş bir sürüngen karakteriyle çok farklı bir hikaye olurdu. Bu Dinozor Çağı’nın ortaya çıkışının tek sebebi, küresel yok oluş karşısında şanslı olmalarıydı.
Kretase okyanuslarındaki en büyük yırtıcılar, dinozor olmayan sürüngenler ve köpekbalıklarıydı. Tasvir: De Agostini/Getty Images
Efsane: Dinozorlar gezegenin tamamına uzanıyordu. Gerçek: Dinozorlar hiç denizde yaşamak üzere evrimleşmemişti.
Bir okyanus dünyasına “egemen olan” dinozorlardan bahsetmek kulağa ilginç geliyor. Deniz seviyeleri zamanla yükselip düşmüş ise de, denizler Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 71’ini oluşturuyor ve 1.375 kilometre küpten fazla su barındırıyor. Her ne kadar çok çeşitli olsalar da dinozorların Dünya’daki baskın yaşam formları olduğu iddiası, gezegenimizin dörtte üçünün okyanus olduğunu görmezden gelirsek mantıklı olurdu.
Bazı dinozorlar yüzmüş olsa da ve antik sığlıklarda çizikler ile yüzme izleri bırakmış olsalar da, hiçbiri bütün hayatını okyanuslarda yaşayacak şekilde evrimleşmemişti. Penguenlerde (yaşayan dinozorlar) bile pek çok deniz memelisi gibi denizde kalma kabiliyeti evrimleşmiş değil. Karadaki yuvalarına geri dönmeleri gerekiyor. Tarih öncesi okyanuslara vurgu yapacak olursak, o zaman bu su krallığına egemen olan çeşitli şekil ve boyutlarda deniz sürüngenleri vardı. Balığa benzeyen ihtiyozorlar, uzun boyunlu ve dört paletli plesiozorlar, Komodo ejderinin mozazor isimli dev akrabaları ve dinozor olmayan çok daha fazla sürüngen, milyonlarca yıl boyunca denizlerde yaşamış ve pek çoğu ammonit adı verilen, çok daha bol miktarda olan spiral kabuklu kafadanbacaklılar ile besleniyordu.
Elbette bu ekosistemler bir plankton temeli üzerine inşa olmuştu. Kokolitofor adlı disk şekilli algler olmadan, Triyasik dönem, Jura ve Kretase döneminin bu karizmatik yüzücüleri gelişemezdi. Deniz sürüngenleri gibi karizmatik canlıların başarılı olmasını her yerde bulunan, ufak yaşam formları sağlamıştı. Bu durum, bizi etkileyen kara ve deniz canlılarının besin ağlarının temellerini oluşturan çeşitli küçük canlılar olmadan var olamayacağını bir kez daha hatırlatıyor. Herhangi bir ekosistemde hakimiyet olarak gördüğümüz şey, aslında çoğu kez fark edilmeyen pek çok ilişki ve etkileşimin bir sonucu.
Memeliler dinozorlar zamanında ve sonrasında büyüyüp gelişmişlerdi. Kurda benzeyen Mesonyx, dinozorların gidişinden çok da uzun olmayan bir süre sonra Eosen döneminde ortaya çıkmıştı. Tasvir: De Agostini/Getty Images
Dinozor hakimiyetinin klasik bir örneği de bir Kretase gecesinde bir böcek kovalayan küçük, heyecanlı bir memelidir. İddiaya göre dinozorlar çok büyümüş ya da gündüz vakti gezecek kadar şaşkın olan tüm canavarları kapardı; dolayısıyla memeliler, asteroid atalarımızın ve akrabalarımızın gölgelerden çıkmasına olanak sağlayana kadar ufak ve gece hareket eden canlılar biçiminde evrimleşmişti. Mesozoik dönemdeki bazı memelilerin bu ufak boyutlu ve böcek avlayan adaptasyonları, memelilerin dinozorların başarısıyla kısıtlandığını ve bu durumun daha çok büyüyüp yeni nişler açmalarına engel olduğunu gösteren işaretler şeklinde varsayılmış.
Fakat taşılbilimciler son 20 yılda bu klasik hikayeyi yeniden yazarak, memelilerin ve akrabalarının dinozorlar ile yanyana büyüyüp geliştiğini gösterdi. Mesozoik dönemde suda yüzen, toprağı kazan ve ağaçlar arasında süzülen, hatta küçük dinozorları yiyen kürklü canavarlar vardı. Sincapların, rakunların, su samurlarının, kunduzların, şeker planörlerinin, karıncayiyenlerin ve daha fazlasının ataları, Jura ve Kretase dönemi boyunca evrimleşmişti. Bunlar arasında ağaçlardan, T. rex’lerin kafalarının üstünden geçerek tüyen ilk primatlar da vardı. Şu an bildiğimiz tüm Mesozoik dönem canlılarının ufak olduğu doğru olsa da (en büyüğü hemen hemen bir Amerikan porsuğu boyutundaydı), araştırmacılar antik atalarımızın birbirleriyle etkileşim şeklinin evrimlerini şekillendirmede dinozorlardan çok daha önemli olduğunu fark etmiş. Aslında, dinozorlar gittikten sonra bile yeni memeli türlerinin çoğu ufak kalmaya devam etmiş. Boyuta o kadar çok takılıp kalıyoruz ki, yere daha yakın olan gerçek hikayeyi ıskalıyoruz.
Pterozorlar dinozor değildi ama havai kabiliyetleri, Geç Triyasik dönemde onlara avantaj sağlamıştı. Tasvir: De Agostini/Getty Images
Efsane: Dinozorlar gezegene milyonlarca yıldır egemen olmuştu. Gerçek: Tek bir tür bir gezegene hakim olamaz.
Tarih öncesi bir hiyerarşiye olan saplantınız, gerçek jeolojik kayıtlardan ziyade kendimiz hakkında daha çok şey söylüyor. Dinozorların gezegeni ele geçiren canlılar olduğunu bir kozmik kazayla yok olana kadar böyle kaldıklarını hayal ediyoruz. Triyasik dönem, Jura dönemi ve Kretase döneminin dinozorları, bütün büyük kara parçalarında 150 milyon yıldan uzun süre yaşamıştı. Sürdükleri düşünülen bu saltanat, çoğu kez kendi sahip olduğumuzu düşündüğümüz saltanat ile kıyaslanıyor; yani Homo sapiens‘in etrafta gezindiği 300.000 yıllık önemsiz bir dönem ile.
Fakat bu karşılaştırma birebir değil. Dinozorlar tek bir tür değil, tümüyle bir canlı grubuydu. Daha temelde ise hiçbir tür gerçek anlamda bağımsız değil: En uzun yaşayan ve en yaygın olan canlılar bile diğerlerine bel bağlıyor. Dev boyutlu, bitki yiyen dinozorların ginkgolar, atkuyrukları, kozalaklar ve diğre bitkilerden oluşan Mesozoik bir salata barından beslenmesi gerekiyordu; bu besinler için ise bağırsaklarında sindirim için özelleşmiş bakterilerin olması gerekiyordu. Efsane T. rex bile kendi başına bir ekosistemdi. Topraktaki mantar ve mikroorganizmalar ile ilişkiler geliştiren bitkiler yiyen hepçiller ile avlanıyordu. Böyle bir yaşam tablosuna bakmak ve hakimiyeti odaklanmak, yanlış yere bakmak ve yaşamın tarihini kazananlar ve kaybedenler olarak ikiye bölerek, farklı canlıların büyüyüp gelişmesi için gereken bağlantılar ile toplulukları ıskalamak anlamına geliyor. Belki de dinozorlar, kendimizi dişlek ağızlarının önüne koymayı sürekli bir saplantı haline getirdiğimiz filmlerde hükümranlık sürebiliyordur. Fakat Triceratops ve benzerlerinden alacağımız gerçek ders, evrimin nasıl çiçek açtığında yatıyor; Dünya’yı kimin yönettiğinde değil.
Dinozorları Yok Eden Asteroit, Muhtemelen Jüpiter’in Ötesindeki Derin Uzaydan Gelmiş için yorumlar kapalı
Chicxulub asteroiti, muhtemelen 3 km kadar yüksek tsunami dalgaları oluşturmuştu. Canlandırma: Mark Garlick
Muhtemelen Dünya’daki bütün türlerin (kuş dışı dinozorlar da dahil) kabaca yüzde 75’ini yok etmekten sorumlu olan asteroit, gezegenin nadir kitlesel yok oluş olaylarından biri olmakla kalmamış; olayın faili uzay kayası da başlı başına kozmik bir enderlikmiş. İki gün önce American Associaton for the Advancement of Science (AAAS) bülteninde yayımlanan bir çalışmada uluslararası bir araştırma takımı, Kretase ve Paleojen çağlarını ayıran (K-Pg sınırı olarak da biliniyor) meşhur Chicxulub asteroitinin, Jüpiter’in yörüngesinin ötesinden gelen ve inanılmaz ölçüde nadir olan karbonlu bir asteroit olduğunu ortaya çıkarıyor.
Dünya, ömrü boyunca değişen boyutlarda yok oluş seviyesindeki olaya ev sahipliği yaptı. Fakat muhtemelen yalnızca “Beş Büyükler” gerçekten “kitlesel yok oluş” unvanına hak kazanabilir. Bu olayların her birinde, deniz ve karadaki yaşamın en az yüzde 70’i iklim, besin kaynakları ve yaşamın bildiğimiz diğer gereksinimlerinde meydana gelen şiddetli değişimlerin sonucu olarak ortadan kalktı. En son gerçekleşen (ve insanlığın evrimine zemin hazırlayan) kitlesel yok oluş, yaklaşık 10 km genişliğindeki bir asteroit gezegene saniyede 20 km kadar hızla 66 milyon yıl önce çarptıktan sonra meydana gelmişti.
Meksika Körfezi’nde bugün Yucatan Yarımadası olan yere geldiğinde (günümüzde civarda yaşayan Chicxulub Pueblo halkının ismi verilen) asteroit, 100 teraton TNT’lik veya Hiroşima ve Nagasaki’ye atılan atom bombalarının yıkıcı gücünün bir milyar katından fazla bir kuvvetle darbe vurmuş. Olayın hemen ardından 100 kilometre genişliğinde ve 30,5 km derinliğinde geçici bir boşluk, saatte 1000 km’ye ulaşan rüzgarlar ve etraftaki kıyılara vuran 3 km yüksekliğinde bir tsunami meydana gelmiş. Yaklaşık 25 trilyon ton enkaz ve kül de atmosfere fırlamış ve bir kısmı kısa süre sonra geri düşüp gezegendeki ormanların yüzde 70’ini yok eden orman yangınları başlatmış. Chicxulub’u takip eden ilk yıllarda, sera gazı etkisi sebebiyle küresel sıcaklıklarda hızlı bir yükseliş yaşanmış. Bu dönemi ise yaşamı boğup türleri ortadan kaldırmaya devam eden uzun bir düşük sıcaklık dönemi takip etmiş. Pek çok uzman bu zamanlarda kuş dışı dinozorların tamamen yok olduğunu ve Dünya’nın baskın türü rolü için insan boyutlu bir iş ilanı açıldığını düşünüyor.
Danimarka’daki Stevns Klint uçurumunda yer alan 66 milyon yıllık Kretase-Paleojen (K-Pg) sınır katmanının fotoğrafı. Bu sınır katmanı, Chicxulub’daki (Meksika) asteroit çarpışmasının meydana getirdiği ve küresel çapta dağılan serpintileri barındırıyor. Fotoğraf: Philippe Claeys
Fakat araştırmacılar geride bıraktığımız onlarca yılda yürüttükleri titiz jeolojik incelemelerle bu korkunç detayları yeniden oluşturabilse de Chicxulub asteroitinin tam bileşimi belirsizliğini korumuştu. Cologne Üniversitesinde çalışan jeokimya profesörü Mario Fischer Gödde ve dünya çapındaki meslektaşları, cevabı bulunmamış soruları araştırmak için bu K-Pg sınırında toplanan örnekleri bir araya getirmiş. Aynı zamanda geçtiğimiz 541 milyon yılda meydana gelen diğer beş asteroit çarpışmasına ait örnekleri ve bunların yanısıra 3,5 milyon yıl kadar eskiye uzanan, Arke çağındaki çarpışmalarla ilgili katmanlardan alınan çarpışma küreciklerini de incelemişler. Son olarak, iki karbonlu veya C tipi meteorit parçası da elde etmişler.
Hiçbir kuram mükemmel olmasa da eldeki bulgular, Chicxulub asteroitinin K-Pg sınırının katalizörü görevi gördüğüne kesin olarak işaret ediyor. Dünya çapındaki K-Pg sınır katmanlarında, yüksek seviyelerde platinyum grubu elemenetleri (PGE) bulunmuş. Rutenyum, iridyum, osmiyum, platin ve rodyum Dünya’da nadir iken meteoritlerde yaygın görülüyor. Dolayısıyla küresel bir dağılım, kitlesel bir yok oluşun başlamasıyla tutarlı duruyor.
Toplama tamamlandıktan sonra Fischer Gödde’nin takımı, K-Pg’nin rutenyum izotop imzaları boyunca bir istikrar olduğunu keşfetmiş. Bu imzalar, Güneş Sistemi’nin dışından gelen C tipi meteoritlerin imzasıyla da sıkı bir uyum sağlamış. Diğer meteoritlerde ise Güneş Sistemi’nin içinden çıkan ve daha yaygın olan silisli (S tipi) asteroitleri andıran Ru izotopu sergilemiş.
Bu yeni bulguyla beraber araştırmacılar, Chicxulub’a çarpan şeyin bir kuyruklu yıldız olmadığını da kendilerinden emin şekilde söyleyebiliyorlar. Artık asteroitin antik Arke örnekleriyle ilgili teori üretebilirler. Chicxulub gibi bu parçacıkların da karbonlu kondrit asteroitlerle tutarlı olması, Jüpiter’in çok ötesinden gelen derin uzay meteoritlerinin Dünya’ya muhtemelen gezegenin son jeolojik oluşum aşamaları kadar önceleri yolculuk ettiğini akla getiriyor.
Yazar: Andrew Paul/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
Evet, İnsanlar Hâlâ Evrimleşiyor için yorumlar kapalı
Her insan, ebeveynlerinden almadığı ortalama 70 civarı yeni genetik mutasyonla doğuyor. Görüntü: blackdovfx/Getty Images
Ama zannettiğiniz şekilde olmayabilir…
David Attenborough gibi halk arasında tanınmış kişiler, önceden insan evriminin bittiğini iddia etmişti. Fakat insan evrimi üzerinde çalışan pek çok araştırmacı bu görüşe katı bir şekilde karşı çıkıyor. İnsanların çevreyi sayısız şekilde değiştirdiğini biliyoruz. Bel bağladığımız havayı, suyu ve toprağı değiştiren bizler, Dünya üzerindeki en başarılı “ekosistem mühendisleriyiz.” Tüm bu değişimin ortasında biyolojiyi fethettiğimizi ve evrim ile doğal seçilimin türümüz üzerindeki etkilerini bertaraf ettiğimizi varsaymak kolay olabilir. Fakat bilim böyle söylemiyor.
İngiltere’deki Anglia Ruskin Üniversitesinde çalışan antropolog ve evrimsel genetikçi Jason Hodgson, “İnsanlar elbette hâlâ evrimleşiyor” diyor. “Bir popülasyonda bulunan bütün yaşayan canlılar her zaman evrimleşiyor.”
Evrim bir sonuç değil, bir süreç ve her zaman doğrusal şekilde gerçekleşmiyor.
Madison – Wisconsin Üniversitesinde çalışan paleoantropolog John Hawks, “İnsanlar kesinlikle hâlâ evrimleşiyor” diyerek katılıyor.
Yale Üniversitesinde çalışan ekoloji ve evrimsel biyoloji profesörü Stephen Stearns, “İnsanlar hâlâ evrimleşiyor, neredeyse diğer tüm canlı popülasyonları gibi” diyor.
Fakat evrim, türümüze sizin hayal ettiğiniz gibi etki etmiyor olabilir. Biyolojik açıdan evrim, bir popülasyondaki bir gen varyantı (diğer adıyla “allel”) frekansında zamanla meydana gelen değişimdir. Bir canlı türünün yörüngesini belli bir hedefe doğru yönlendiren bir kuvvet değildir. Fakat biyologlar insan evrimini hâlâ faaliyet halindeyken gözlemleyebilir ve onun son örneklerini belirleyebilirler.
Evrim nasıl gerçekleşiyor?
Araştırmaya gelmeden önce evrimin nasıl çalıştığını anlamak önem taşıyor. Canlılar birkaç şekilde evrimleşebiliyorlar. Her insan ortalama 70 kadar yeni genetik mutasyonla doğuyor ve bunlar ebeveynlerinden gelmiyor. Mutasyonlar bir kez ortaya çıktığında, sonraki nesillere aktarılabiliyor ve böylece allel sıklığı popülasyon seviyesinde değişiyor. Rastgeleliğin hangi gen varyantlarının hangi oranlarda aktarıldığını etkileyen ve sürüklenme adı verilen bir durum da gerçekleşiyor. Bu durum en hızlı ufak popülasyonlarda meydana geliyor. Bireylerin ve popülasyonların göç ettiği ve genetik maddelerini yeni yerlere götürdüğü gen akışı da var. Cinsel seçilim ise insanların rastgele olmayacak şekilde eşleşmesiyle gerçekleşiyor (insanlardaki eşleşmelerin çoğu böyle).
Ardından ise sık sık evrimle bir araya gelen doğal seçilim var. Doğal seçilimde hayatta kalma ve üremeyi etkileyen çevresel koşullar, hangi allellerin gelecek nesillerde devam etmesinin en yüksek ihtimal taşıdığını belirliyor. Hodgson, sürüklenmenin aksine doğal seçilimin daha büyük popülasyonlarda daha hızlı gerçekleştiğini söylüyor çünkü etrafta daha fazla insan olduğunda, faydalı allellerin ortaya çıkması daha muhtemel oluyor. “Şimdiye kadarki en geniş insan popülasyonu boyutu bu” diyor Hodgson. “Dolayısıyla doğal seçilimin insanlarda faaliyet göstermesi için bir dereceye kadar en büyük değişim de muhtemelen bu”
“İnsanlar hâlâ evrimleşiyor, neredeyse diğer tüm canlı popülasyonları gibi.”
Yukarıdaki bütün bu işleyişlerden geçen insanlar, son ortak atadan yaşayan en yakın iki akrabamızla; şempanzeler ve bonobolarla beraber evrimleşmişler. Bu büyük maymunlardan evrimleşmemiş; onun yerine artık nesli tükenmiş olan ve şempanzeler ile bonoboların selefinden ortak bir noktada ayrılmış olan bir primat soyundan evrimleşmişiz. Homo sapiens‘in yaşam ağacında bir dal olmasından çok öncesinde, önceki ayrışmalar primatlara, memelilere ve omurgalılara yol açmış. Evrim, son ortak atadan beri geçen milyarlarca yılda yavaş yavaş bütün canlıları çeşitlendirmiş. Vücutlarımız halen türümüzün evrimsel geçmişinin kanıtlarını taşıyor. Örneğin artık kullanışsız (veya “işlevini kaybetmiş”) kuyruk kemikleri veya apandisler gibi.
Üstelik yukarıdaki tüm mekanizmalar bugün hâlâ insanlarda devrede. Fakat sosyal organizasyonumuz ve çok büyük sayılar, hangi popülasyonlarda hangilerinin ve hangi şekillerde faaliyet gösterdiğini değiştirmiş olabilir. Kuyrukların kaybolması gibi bariz özellikleri etkileyen büyük evrimsel değişimler çok yavaş gerçekleşiyor ama bu kadar belirgin olmayan değişimler hâlâ sürekli gerçekleşiyor.
Hodgson, modern tıbbın doğal seçilimi ortadan kaldırdığına yönelik hep bahsedilen bir inanışın “ciddi bir görüş olmadığını”, çünkü doğru olmayan pek çok varsayıma dayandığını söylüyor. Örneğin bütün sağlık sorunlarını bilimle çözdüğümüzü veya sağlık hizmetlerine ve gebelik kontrolüne eşit şekilde erişilebildiğini düşünelim. Gerçekte, “Eşit olmaya yakın bile değil” diyor Hodgson. Dolayısıyla eşit olmayan üreme ve hayatta kalma da var ve her yerdeki insanlar her türlü seçici mekanizmalara maruz kalmaya devam ediyor.
Aynı zamanda, insan evrimine yön veren ve bizim türümüze özgü olabilecek (en azından yoğunlukları bakımından) başka şeyler de var. Hodgson ve Hawks, pek çok örnekte kültürlerimizin insanların kiminle, nasıl üreyeceğini ve üreyip üremeyeceğini etkilediğini belirtiyor. Bunlar gen varyantlarının sıklığını da zamanla etkiliyor.
New York Üniversitesinde yardımcı genetik ve genomik profesörü olarak çalışan Hakamaneş Mostafavi, “Belki evrimin gidişatını bir şekilde değiştiriyoruzdur fakat bu durum hiçbir şekilde evrimi durdurduğumuz anlamına gelmiyor” diyor.
Evrimin hâlâ gerçekleştiğini nasıl biliyoruz?
İnsanların genetik geçmişi üzerinde yürütülen pek çok çalışma, faaliyet halindeki evrimin tanımlayıcı örneklerini sunuyor. Hodgson’un 2014 yılında yayımlanan çalışmasında tarif edildiği gibi Madagaskar’da sıtmaya karşı artan bir direnç var ve bu direnç, popülasyondaki belli bir gen varyantının yaygınlaşmasıyla bağlantılı. Hodgson, bu evrim örneğinin son 2.000 yılda gerçekleştiğini söylüyor; yani evrimsel zamana göre çok kısa bir sürede.
Çobanlığın yayılmasını takiben Orta Doğu, Avrupa ve Afrika’daki bazı popülasyonlarda yetişkinlerin laktoz sindirimine olanak sağlayan allellerin ortaya çıkışı ve yayılışı da var. “Bir allel olarak laktaz direnci, son 1.000 yılda bile artış gösteriyor” diyor Hawks.
Hatta bundan daha da yeni bir şey var ki (son yüzyılda), Stearns ve araştırmacı meslektaşları ABD’nin Massachusetts eyaletinin Framingham şehrindeki insanlar üzerinde 2010 yılında yürütülen klasik bir çalışmada boy kısalmasını ve popülasyon seviyesindeki diğer değişimleri doğal seçilime atfediyor. Çalışma, 1948 yılında başlayan bir veri toplama girişimine dayanıyor.
Büyük genomik veri setleri üzerinde yürütülen çalışmalar, normalde özellik seviyesinde gözlemlenemeyecek değişimleri de ortaya çıkarıyor. 2022 yılında yayımlanan bir çalışmada, insan genomunda iki küçük değişim gerçekleştiği belirlenmiş. Fonksiyonel proteinlerin oluşturulmasından sorumlu olan bu değişimler, türümüz diğer primat soylarından ayrıldıktan sonra ortaya çıkmış.
“Belki evrimin gidişatını bir şekilde değiştiriyoruzdur fakat bu durum hiçbir şekilde evrimi durdurduğumuz anlamına gelmiyor.”
2017 yılında yayımlanan ve Mostafavi’nin öncülük ettiği bir çalışmada araştırmacılar, yaklaşık yarım milyon İngiliz’in genetik ve sağlık verisinin yer aldığı UK Biobank veri tabanında yaş grupları arasındaki gen farklılıklarını incelemiş. Yaşlı insanlarda daha nadir görülen, ömür uzunluğu ve hayatta kalmayla ilişkili olabilecek yaygın allelleri bulmaya çalışmışlar. Bütün veri setinde bu gibi sadece iki gen varyantı bulmuşlar; bunlardan biri erkeklerde ağır sigara içiciliğiyle, diğeri de Alzheimer tehlikesiyle ilişkiliymiş. Sağlıktaki pek çok farklılığın genetik olmasına rağmen, çalışmadaki popülasyonda dolaşan tanımlanabilir, zararlı tekil gen varyantları nispeten az miktardaymış. Bu durum, evrimin muhtemelen bu genleri elediği anlamına geliyor.
“Bu yokluk durumu (veya daha zararlı alleller) seçilimi akla getiren güçlü bir işaret” diyor Mostafavi. Çalışmada belirlenen bu iki genin, ilave zamanla birlikte elenme eğilimi de taşıdığını söylüyor bilim insanı. Bugün yaygın olmaları, sadece kısa süre önce zararlı hale geldikleri anlamını taşıyor olabilir.
Mostafavi’nin araştırmasında gösterilen evrim tipi, saflaştırıcı seçilim: Yani bir popülasyondaki zararlı mutasyonların zamanla ortadan kalktığı seçilim. Fadyalı özellikler bakımından seçilim kadar göz alıcı değil ama çok daha yaygın.
O kadar göz alıcı olmayan bir diğer yaygın seçilim şekli de uç noktadaki değerlerin nadir kaldığı dengeleyici seçilim. Bu seçilimde iki uç arasındaki noktaya doğru bir gidişat gerçekleşiyor. Doğum ağırlığı ve insan boyu, dengeleyici seçilimin faaliyet gösterdiği standart örneklerden.
“Belki her zaman dengeleyici (ve) saflaştırıcı seçilim görmüyoruz, belki bunlar aşikar değildir… Fakat insanların pek çok özelliğinin bir şekilde bazı en uygun değerlerde kaldığını biliyoruz” diyen Mostafavi, her iki doğal seçilim şeklinin de devam ettiğini vurguluyor.
Peki neye doğru evrimleşiyoruz?
“Çoğu insan, ‘bir tür olarak başka bir şeye doğru mu değişim geçiriyoruz?’ sorusunu soruyor. Yani, Bunun sonunda bir varış noktası var mı?” diyor Hawks. Cevap, en azından bilim insanlarının üzerinde çalışabildiği zaman ölçeğinde durumun belirsiz olması.
Evrim bir sonuç değil, bir süreç ve her zaman doğrusal şekilde gerçekleşmiyor. Hawks şöyle ekliyor: “Günümüzde çevre çeşitli şekillerde ve çok hızlı değişiyor. Hangi değişimlerin zamanla devam edeceğini kesin olarak bilmiyoruz, dolayısıyla hangi değişimlerin birikip neye dönüşeceğini bilmiyoruz. Pek çok değişim son bir iki nesilde evrimleştiği kadar hızlı şekilde geriye dönebilir veya ters yöne gidebilir”
“Kişisel olarak ben genetiğimizin değişmeye devam edeceğini ve bunun muhtemelen hızlanan bir oranda gerçekleşeceğini düşünüyorum” diyor. “Fakat nasıl olacağını tahmin etme noktasında iyi bir zeminim yok.”
DEHB, Yiyecek Ararken Süper Güç Sağlamak Üzere Evrimleşmiş Olabilir için yorumlar kapalı
Pensilvanya Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, geçenlerde DEHB’nin (Dikkat Eksikliği Hiperaktivite Bozukluğu) muhtemel evrimsel faydaları üzerine bir çalışma yayımladılar. Bilim insanları çalışma kapsamında, hedefin sekiz dakikalık bir süre içerisinde mümkün olduğunca fazla meyve toplamak olduğu çevrim içi bir yiyecek toplama oyunu oynayan 457 yetişkinden toplanan verileri analiz etmiş.
Oyuncular ya orijinal konumlarındaki çalılıklardan meyve toplamaya devam etmek ya da yeni bir bahçeye gitmek arasında seçim yapabiliyormuş. Başka yere gitmek kısa bir süreye mal olsa da ve gidilen bu yerin mevcut konumdaki kadar meyve barındırması garanti olmasa da; her bir bahçeden alabileceğiniz meyve sayısı yeniden yiyecek aramaya gittiğinizde azalıyormuş.
Denekler, oyunla beraber DEHB belirtileri taşıyıp taşımadıklarını değerlendirmek için tasarlanan bir ankete de katılmışlar. Tam veya resmi bir teşhis yerine geçmeyen bu ankette, dikkat toplamada zorlanma gibi özellikler taranmış.
Araştırmacılar anket sonuçlarını oyun istatistikleriyle karşılaştırdığında, DEHB belirtileri taşıyan kişilerin oyunu akranlarından daha farklı (ve daha etkili şekilde) oynadığını keşfetmişler. Bu kişilerin başka bir bahçeye gitmesi ve ortalamada 521 taneye kıyasla 602 tane meyve toplaması daha muhtemel olmuş.
Bunun gerçek yiyecek arama faaliyeti için tamamen mükemmel bir model olmadığını söylemeye muhtemelen gerek yok. Araştırmacılar gelecekte insanların bizzat yiyecek aramasını kapsayan benzer bir deney yürütmeyi ve denekleri de resmi DEHB teşhisi konan kişilerden seçmeyi planlıyor. Fakat bu deneyin yürütülmesi belli ki çok daha karmaşık olacak.
Ancak DEHB özellikleri ve diğer nöroçeşitlilik tiplerinin, atalarımızın hayatta kalmasına yardımcı olmak üzere evrimleştiğini akla getiren ilk araştırma bu değil. Başka çalışmalarda DEHB’li kişilerin bilgi veya nesne aramada sergilediği farklılıklar incelenmiş ve yiyecek aramanın “keşfetme” aşamasında, “faydalanma” aşamasına kıyasla daha çok zaman harcadığımız bulunmuş. Hatta şu an devam eden ve DEHB’li çocukların dikkatsizlik önyargılarına karşı daha düşük yatkınlık gösterdiğini düşündürten araştırmalar da var.
2008 yılında araştırmacılar, Kenya’da yaşayan ve DEHB ile ilişkilendirilen gen mutasyonları taşıyan göçebe bir grubun üyelerinin ortalamadan daha sağlıklı olduğunu keşfetmişler. Oysa aynı mutasyonlar, çiftçilik yapan ve yakın akraba olan kişilerde yetersiz beslenmeyle ilişkilendirilmiş. Bu olguyu kapsayan ve avcıya karşılık çiftçi hipotezi olarak bilinen genel bir görüş var. Bu görüşe göre DEHB ile ilişkilendirilen hiper odaklanma, aslında insanların günlerini avlanıp yiyecek arayarak geçirdiği zamanlarda çok faydalı bir özellikmiş. Tarımsal ve sanayileşmiş yaşamda ise çok daha faydasız bir özellik. 1998 yılında yayımlanan bir çalışmada, DEHB olduğunu söyleyen yetişkinlerin tüm dikkatlerini teslim tarihi gelen acil bir işe vermek için yemek yemeyi, uyumayı ve diğer kişisel ihtiyaçlarını daha iyi erteleyebildikleri bulunmuş. Bu düşünce yapısı, aniden ortaya çıkan bir mamut sürüsü veya beklenmedik bir meyve hazinesi gibi önceden tahmin edilemeyen besin kazanımları yönünden faydalı olmuş olmalı.
Hatta bazı araştırmacılar, şekerin hiperaktivite belirtilerini tetikleyebilmesinin de fruktozun beyinlerimize yiyecek ararken bir meyve hazinesiyle karşılaştığımızı ve daha fazla meyve aramamız gerektiğini düşündürmesinden kaynaklanabileceğini öne sürmüş.
Konu üzerinde yapılacak çok daha fazla araştırma olsa da yeni çalışma, neyin “iyi” ve neyin “normal” olduğuna yönelik mevcut fikirlerimizin epey keyfi olduğunu ve bu fikirleri yeni bir çerçeveye oturtmanın, insanların aslında neden böyle olduğuna dair çok havalı fikirler sunabileceğini hatırlatıyor. Ayrıca yiyecek arayan (en azından) bazı kişilere göre bulgular hiç de şaşırtıcı değil.
Bilim İnsanları Dinozorların Ne Kadar Büyüyebileceğini Hesapladı için yorumlar kapalı
T. rex’in en yüksek boyutunun, mevcut değerlerden %70 daha ağır olduğu tahmin ediliyor.
Çarşamba günü Ecology and Evolution bilim bülteninde yayımlanan yeni bir çalışmada, etçil Tiranozor rex örnek alınarak dinozorların en yüksek ne boyutlara çıkabileceği inceleniyor. Kanada Doğa Müzesinde çalışan Dr. Jordan Mallon ve Londra Queen Mary Üniversitesinde çalışan Dr. David Hone, T. Rex’in fosil kalıntıların gösterdiğinden %70 daha ağır olabileceğini söyleyen tahminler ortaya çıkarmış.
Araştırmacılar pek çok dinozorun ulaştığı bu devasa boyutların, onları sonsuz bir hayranlık kaynağına çevirdiğini ve bu hayvanların nasıl bu kadar büyük olacak şekilde evrimleştiği sorusunu akıllara getirdiğini söylüyor. Hangi dinozor türlerinin kendi grubundaki en büyük dinozorlar olduğu ve hatta hangilerinin şimdiye dek yaşamış en büyük dinozorlar olduğuna yönelik süregelen iddialar ve bunlara dönük karşı iddialar var.
Çoğu dinozor türü sadece bir veya birkaç numuneden biliniyor. Bu yüzden boyut aralıklarının şimdiye dek yaşamış en büyük üyeleri de içermesi son derece olağan dışı. Fakat ‘En büyük bireyler ne kadar büyüktü ve onları bulma ihtimalimiz var mı?’ sorusu geçerliliğini koruyor.
Mallon ve Hone, bu soruyu ele almak üzere bilgisayar modellemesi kullanarak bir T. rex popülasyonunu değerlendirmiş. Popülasyon boyutu, büyüme hızı, ömür uzunluğu, fosil kayıtlarının eksikliği ve daha fazlasını içeren değişkenleri hesaba katmışlar.
Model için T. rex’in seçilme sebebi, tüm bu detayların halihazırda iyi tahmin edildiği tanıdık bir dinozor olması. T. rex’te hâlâ yeterince bilinmeyen yetişkinlikteki vücut-boyut değişkenliği, cinsiyet farklılıklarıyla ve bu farklılıklar olmadan modellenmiş. Ayrıca bu değişkenlik, büyük boyutları ve dinozorlar ile olan yakın akrabalıkları sebebiyle seçilen günümüzdeki aligator örneklerine dayanıyor.
Ormanın gölgelerinden çıkan dev bir T. rex. Tasvir: Anonim/Kanada Doğa Müzesi
Paleontologlar, bilinen en büyük T. rex fosillerinin muhtemelen en yüksek vücut boyutunun %1’ini temsil eden yüzde 99’luk dilime girdiğini keşfetmişler. Fakat bilim insanlarının en yüksek %99,99’daki bir hayvanı bulması için (on binde birlik bir hayvan), günümüzdeki hızda 1.000 yıl daha fosil çıkarması gerekiyor.
Bilgisayar modelleri, yaşamış en büyük bireyin (2,5 milyon hayvanda bir) günümüzde bilinen en büyük T. rex numunelerinden %70 daha ağır (tahmini 15 tona karşılık 8,8 ton) ve %25 daha uzun (15 metreye karşılık 12 metre) olabileceğini öne sürüyor.
Bilinen en büyük T. rex (önde) ile muhtemel en büyük dev T. rex’in silüeti. Canlandırma: Kanada Doğa Müzesi
Bu değerler modele dayalı tahminler olsa da modern türlerin devlerine yönelik yapılan keşif kalıpları, bir yerlerde henüz bulunmamış daha büyük dinozorlar olması gerektiğini düşündürüyor. “Bazı izole kemik ve parçalar, şu an elimizde bulunan iskeletlerden daha büyük bireylerin olduğuna işaret ediyor” diyor Hone.
Yeni çalışma, en büyük fosil hayvanlarla ilgili tartışmalara yenisini ekliyor. Çeşitli gruplardaki en büyük dinozorların birçoğu, tek bir iyi örnekten biliniyor. Dolayısıyla bu tek hayvanın, türün büyük mü yoksa küçük örneği mi olduğunu bilmek imkansız. Görünürde büyük bir tür, tek bir dev bireye ve küçük bir tür de özellikle ufak bir bireye dayanıyor olabilir; hiçbiri de kendi türünün ortalama boyutunu yansıtmaz.
Paleontologların belli bir türün şimdiye kadarki en büyük bireylerini bulma ihtimali inanılmaz derecede küçük. Bu yüzden dünya çapındaki müzelerde dev iskeletler görülebilse de bu türlerin en büyük bireyleri, muhtemelen sergilenen örneklerden çok daha büyüktü.
Dr. Jordan Mallon, Kanada Doğa Müzesi koleksiyonlarında yer alan bir T. rex dökümünün yanında duruyor. Numune, Amerikan Doğa Tarihi Müzesindeki bir iskeletten. Fotoğraf: Kanada Doğa Müzesi
Kanada Doğa Müzesinde çalışan Dr. Jordan Mallon, “Çalışmamıza göre T. rex gibi büyük fosil hayvanlar için bu hayvanların ulaşabileceği mutlak boyutlar hakkında fosil kayıtlarından hiçbir fikir edinemiyoruz” diyor. “15 tonluk bir T. rex’i düşünmek eğlenceli olsa da biyomekanik veya ekolojik bir bakış açısından ilginç sonuçlar barındırıyor.”
Kaynak: Kanada Doğa Müzesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu. popular scıence türkiye
Bir Milyar Yıl Sonra İlk Kez İki Yaşam Formu Tek Organizmada Birleşti için yorumlar kapalı
Evrimsel yönden büyük bir adım olabilecek deniz algi Braarudosphaera bigelowii’yi gösteren bir ışık mikroskobu görüntüsü. Bu alg, UCYN-A adı verilen bir bakteriyi içine alarak nitroplast adı verilen yeni bir organel oluşturmuş. Siyah ok nitroplastı gösteriyor. Görüntü: Tyler Coale
Şimdiyse bilim insanlarından oluşan bir araştırma takımı, muhtemelen en az bir milyar yıldır gerçekleşmemiş büyük bir yaşam olayının işaretini tespit etmiş. Araştırmacılar ana endosimbiyoz; yani tek organizmada birleşen iki yaşam formu gözlemlemişler. Dünyada bolca bulunan bir deniz algi çeşidiyle bir bakteri arasında gerçekleşen bu inanılmaz derecede nadir olay, laboratuvar ortamında gözlemlenmiş. Farklı bir açıdan bakacak olursak, böyle bir şey en son olduğunda bitkiler gezegenimize yeni yeni yayılmaya başlamıştı. Çalışmanın sonuçları geçtiğimiz günlerde Cellve Sciencebültenlerinde iki makale halinde yayımlandı.
‘Hücrenin enerji santralinin’ ve kloroplastların geldiği yer
Ana endosimbiyoz, mikrobiyal bir organizma diğerini yuttuğu zaman gerçekleşiyor. Sonrasında bu yutulmuş canlılar bir iç organ gibi kullanılmaya başlanıyor. Konak canlı, endosimbiyont adı verilen bu canlıya besin, enerji ve koruma gibi birkaç fayda sağlıyor. Yutulan endosimbiyont, artık kendi başına hayatta kalamadığında konak hücre için organel adı verilen bir organa dönüşüyor.
Cell bülteninde yayımlanan çalışmanın eş yazarı olan ve Santa Cruz – California Üniversitesinde çalışan doktora sonrası araştırma görevlisi Tyler Coale, “Organellerin bu tip şeylerden ortaya çıkması çok nadir görülen bir şey” diyor açıklamasında. “İlk defa gerçekleştiğini düşündüğümüz zamanlarda bütün kompleks yaşama hayat vermişti.”
Konak yaşam formunun diğer canlının fonksiyonu için temel teşkil ettiği endosimbiyozun, tarihte sadece üç defa gerçekleştiği biliniyor. Tüm bu vakalar evrim için büyük atılımlar olmuş çünkü konaklarıyla birleşmeleri, endosimbiyontların var olması için temel bir niteliğe dönüşmüş.
“Bir bakteri hücresinden daha karmaşık olan her şey varlığını o olaya borçlu” diyor Coale. “Bir milyar yıl kadar önce, aynı şey bu sefer bize bitkileri veren kloroplast ile gerçekleşmiş.”
Bu ikinci olay, daha gelişmiş hücrelerin siyanobakterileri özümsediği zaman meydana gelmiş. Güneş ışığından enerji toplayabilen siyanobakteriler, nihayetinde kloroplast adı verilen ve güneş ışığından enerji toplayabilen organellere dönüşmüş. Bu kloroplastlar, bize biyolojinin bir diğer ana ilkesini; Güneş’ten yiyecek üretebilen yeşil bitkileri vermiş.
Bu son endosimbiyoz olayıyla birlikte, alglerin atmosferdeki nitrojeni diğer hücresel işlemler için kullanabilecekleri amonyağa dönüştürmesi mümkün. Fakat bir bakterinin yardımı gerekiyor.
Nitrojen yaşamın var olması için çok önemli bir besin ve bitkiler normalde onu bitki ya da alglerden ayrı duran bakterilerle kurdukları karşılıklı ilişkiler yoluyla elde ediyorlar. Araştırma takımı ilk önce B. bigelowii’nin UCYN-A adı verilen bir bakteriyle bu tür bir simbiyotik ilişki sergilediğini düşünmüş. Bu ilişki sonrasında çok daha yakın ve ciddi hale gelmiş.
Bilim insanları bu alg ve UCYN-A bakterisi arasındaki boyut oranının, B. bigelowii algiyle ilişkili farklı türler boyunca benzer kaldığını keşfetmiş. Bu büyüme, anahtar besinlerin alışverişiyle kontrol ediliyor ve canlıların metabolizmalarını birbirine bağlıyor gibi görünüyor. Büyüme oranlarındaki bu eşgüdüm, araştırmacıların UCYN-A’yı ‘organel benzeri’ şeklinde adlandırmasına yol açmış.
Makalenin eş yazarı ve UC Santa Cruz’da mikrobiyal okyanus bilimci olan Jonathan Zehr, “Organellerde tam olarak böyle oluyor” diyor bir açıklamada. “Eğer mitokondri ve kloroplasta bakarsanız, aynı şeyi görürsünüz: Hücreyle orantılıdırlar.”
Nitroplasta merhaba deyin
Bu bakterinin bir organel olduğuna yönelik daha fazla bulgu arayan bilim insanlarının, daha derinlere bakması gerekmiş. Science bülteninde yayımlanan çalışmada araştırmacılar gelişmiş X-ışını görüntüleme yöntemi kullanarak, canlı B. bigelowii alg hücrelerinin iç kısmını incelemişler. Bunun sonucunda, çoğalma ve hücre bölünmesinin hem konak alg hem de UCYN-A bakterisi arasında eşgüdüm gösterdiği ortaya çıkmış. Çalışma, ana endosimbiyozun iş başındaki bu canlı birleştirme sürecine yönelik çok daha fazla kanıt sağlamış.
Berkeley Laborutavarı Biyobilimler Alanında çalışan ve ABD Ulusal X-Işını Tomografi Merkezinin başkanı olan makale eş yazarı Carolyn Larabell, “Bu makaleye kadar, bunun bir ‘endosimbiyont’ olup olmadığı ya da gerçek bir organele dönüşüp dönüşmediği hâlâ bilinmiyordu” diyor bir açıklamada. “X-ışını görüntülemesiyle birlikte konak alg ve endosimbiyontun bu çoğalma ve bölünme sürecinin eşgüdümlü olduğunu gösterdik. Bu durum, ilk güçlü kanıtları sundu.”
Berkeley Lab’deki bilim insanlarının gerçekleştirdiği yumuşak X-ışını tomografisiyle oluşturulan bu görüntüler, algi hücre bölünmesinin farklı aşamalarındayken gösteriyor. Artık bir organel olduğu düşünülen ve nitrojen fiksasyonu yapan UCYN-A camgöbeği renkte, alg çekirdeği mavi renkte, mitokondri yeşil renkte ve kloroplastlar leylak renginde gösterilmiş. Görüntü: Valentina Loconte/Berkeley Lab
“Endosimbiyonttan organele giden bir şeyin ayırıcı özelliklerinden biri de bu” diyor Zehr. “DNA parçalarını atmaya başlıyorlar, genomları gittikçe ufalıyor ve o gen ürünlerinin (veya proteinin) hücreye nakledilmesi için ana hücreye bağımlı olmaya başlıyorlar.”
Araştırma takımına göre bu durum, UCYN-A’nın bir tam organel şeklinde düşünülebileceğini gösteriyor. “Nitroplast” adını verdikleri bu organel, 100 milyon yıl kadar önce evrimleşmeye başlamış olabilir. İnsanların zaman algısına göre kulağa uzun gelse de mitokondri ve kloroplastlar ile karşılaştırıldığında, evrimsel zamanda sadece bir milisaniye kadar.
UCYN-A ve konak algiyle ilgili hâlâ cevaplanmamış bir sürü soru var ve araştırma takımı, UCYN-A ile algin farklı soy hatlarında nasıl işlediğini çözüp incelemek istiyor. Nitroplastlar üzerinde yürütülecek daha fazla çalışmayla, bunların başka hücrelerde de bulunup bulunmadığı ve sağladıkları faydaların ne olduğu belirlenebilir. Örneğin tarımda geniş uygulama alanları olabilir.
“Bu sistem nitrojen fiksasyonunda yeni bir bakış açısı” diyor Coale. “Böyle bir organelin mühendislik yoluyla mahsul veren bitkilere nasıl dönüştürülebileceğiyle ilgili ipuçları sağlayabilir.”
Zehr’e göre bilim insanları muhtemelen UCYN-A ile benzer evrimsel hikayeleri olan başka organizmalar bulacak ama bu keşif, “ders kitaplarına geçecek türden”.
Yazar: Laura Baisas/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
Biyolojik Saat Nedir? Sirkadyen Ritm Nasıl Çalışır? için yorumlar kapalı
Biyolojik ritm, bir canlının ya da biyolojik olgunun belirli aralıklarla, bir frekans dahilinde tekrarlanmasına denir. Kimi zaman sirkadyen ritm olarak da bilinen biyolojik ritm, günlük bir döngüyü takip eden fiziksel, zihinsel ve davranışsal değişikliklerdir. Öncelikle bir organizma, çevresindeki aydınlığa ve karanlığa tepki verir. Buna yönelik davranışsal değişim sergiler
Buna en güzel örnek, uyku döngümüzdür. Günün belirli saatlerinde uyur, belli saatlerinde uyanık kalırız ve bunu sürekli tekrar ederiz. Bir diğer örnek, vücut sıcaklığı ritmidir ve gün içerisinde belirli şekillerde ve sürekli olarak vücut sıcaklığı değişimi yaşanır. Ayrıca bu sadece organizma düzeyinde değil, çevresel boyutta da değerlendirilebilir. Gel-gitlerin sürekliliği, gece ve gündüzün birbirini takip etmesi, ayın fazları bunun örnekleridir. Bunların “biyolojik ritm” dahilinde değerlendirilme sebepleri, bu olguların canlıların aktivitelerinde çok önemli yerleri olmasıdır.
Biyolojik Saat Nedir?
Biyolojik Saat, adından da anlaşılabileceği gibi, “zamanı” ölçmeye yarar. Ancak bildiğimiz saatlerden biraz farklı bir şekilde: Biyolojik bir saatin, pil gibi harici bir güç kaynağına veya zamanı ölçmek için kuvars gibi bir osilatöre ihtiyaçları yoktur. Biyolojik saatlerin en önemli görevi, biyolojik ritmi sağlamaları ve üreme dönemleri gibi bazı önemli biyolojik zamanlamaları yerine getirmeleridir.
Biyolojik saatler, bir organizmanın doğuştan gelen zamanlama araçlarıdır. Sirkadiyen ritmi üretirler ve onların zamanlamalarını düzenlerler. Vücuttaki hücrelerde etkileşime giren spesifik moleküllerden (proteinler) oluşurlar. Biyolojik saatler hemen hemen her doku ve organda bulunur. Bilim insanları insanlarda, meyve sineklerinde, farelerde, mantarlarda ve saatin bileşenlerini yapmaktan sorumlu diğer bazı organizmalarda benzer genleri tanımladılar.
Biyolojik saatimizin infografiği.
Ana Saat Nedir?
Beyindeki ana saat, biyolojik saatlerin hepsini koordine eder ve onları senkronize eder. İnsanları da içeren omurgalı hayvanlarda ana saat, suprakiazmatik çekirdek veya SCN adı verilen bir yapı oluşturan yaklaşık 20.000 sinir hücresinden (nöronlar) oluşan bir gruptur. SCN, beynin hipotalamus bölgesinde yer alır ve gözlerden doğrudan girdi alır. Bu bölgedeki Clkve Per2adlı genler sirkadyen ritmin oluşturulmasından sorumludur (2017 Fizyoloji ve Tıp alanında Nobel ödülü alan çalışma, Karolinska Enstitüsü’nde bu genler üstünde yapılmıştı). Ayrıca asetilkolin, glutamat ve serotonin gibi başlıca nörotransmitterler bu işleyişe katılır ve bu işleyişin önemli bileşenleridir.
Zeitgeber Nedir?
Suprakiazmatik çekirdekte biyolojik ritmi sıfırlayan uyaranlar zeitgeber olarak adlandırılır. Yeni döngülerin başlaması için ritm sıfırlanmalıdır. Işık en önemli zeitgeberlerden biridir. Endojen saatimiz, düzenli zeitgeberler ile günlük yirmi dört saatimizi senkronize eder. Egzersiz, beslenme düzeni, sıcaklık, iş hayatı, jet lag de zeitgeberlere örnek olarak verilebilir.
Suprakiazmatik Çekirdek Bunları Nasıl Yapıyor?
Suprakiazmatik çekirdek ritmi düzenlerken hipotalamusta kendine üç ana yol belirlemiştir. Bunlar; retinohipotalamik yol, genikulohipotalamik yol ve raphe çekirdeklerinin yollarıdır. Bu yolda suprakiazmatik çekirdeğe iletim sağlanabilmesi için; endokrin nöronlar, hipotalamusun paraventriküler çekirdeğinde bulunan otonom nöronlar, hipotalamusun içindeki ve dışındaki beyin bölgelerine biyolojik sinyalin iletimini sağlayabilen yolaklar eşlik eder.
Suprakiazmatik çekirdeğin anatomik lokalizasyonu.
İkincil Biyolojik Ritm Nedir?
Karaciğer, pankreas, kalp, böbrek, bağırsak ve ciltte de olduğu gibi vücutta birçok yerde ikincil ya da periferik olarak adlandırılan biyolojik ritmler vardır. Bu organlar ışık etkeninden ziyade yemek zamanlaması, ortam sıcaklığı gibi faktörler tarafından tetiklenseler de senkronizasyon suprakiazmatik çekirdek tarafından gerçekleştirilmektedir.
Sirkadiyen Ritmler Sağlığı ve Vücut Fonksiyonunu Etkiler Mi?
Evet! Sirkadiyen ritmler; uyku-uyanıklık döngüsünü (Optik sinirlerden gelen ışık azaldığında kendimizi uykulu hissetmemizi sağlayan melatonin hormonunun salınımını arttırırlar), hormon salınımını, yeme alışkanlıklarını ve besinlerin sindirimini, vücut ısısını ve diğer önemli vücut fonksiyonlarını etkileyebilir. Hızlı veya yavaş çalışan biyolojik saatler, bozuk veya anormal sirkadiyen ritmlere yol açabilir. Düzensiz ritmler; uyku bozuklukları, obezite, diyabet, depresyon, bipolar bozukluk ve mevsimsel duygulanım bozukluğu gibi çeşitli kronik sağlık koşullarıyla ilişkilendirilmiştir.
Biyolojik Saatimizi Nasıl Hesaplarız?
Sirkadiyen saatler, periyodik biyokimyasal, fizyolojik ve davranışsal süreçlerin geniş bir repertuarını kullanıyor. Hücresel düzeyde, neredeyse her organda sirkadiyen dinamiklerini düzenleyen karmaşık bir biyokimyasal etkileşimler ağı tarafından yönetilirler. Meyve sineği, fare ve insandaki genetik çalışmalar, çekirdek saat genlerinin (Clock, Bmal1, Per1-3 ve Cry1-3 dahil) salınımlı aktivasyonu ve baskılanmasıyla evrimsel olarak korunmuş bir mekanizma ortaya çıkarmıştır. Memelilerde bu sistem, hücresel süreçleri koordine etmek için zamansal bilgi ileterek genomun neredeyse yarısının ekspresyonunu düzenler. Bu yüzlerce ritmik gen; çeşitli zamanlarda birçok organda olan diürnal (gündüzcül) salınım piklerini sergiler, muhtemelen farklı dokularda güne özgü olan fonksiyonları yansıtır.
Belirleyici olan genlerin aktifleşme sıklığına göre sıralanışı.
Northwestern üniversitesindeki bilim insanları da bu çalışmalara dayanarak TimeSignatureadlı, gen ekspresyonundan sirkadiyen zamanı saptayabilen algoritmayı geliştirdiler. TimeSignature testi sadece iki kan alımı gerektiriyor ve dış dünyadaki zamana kıyasla araştırmacılara vücudunuzdaki zamanı söyleyebiliyor. Örneğin, dış dünyadaki saat sabah 8 olsa bile vücudunuzdaki saat sabah 6 olabilir. Ayrıca, TimeSignature bu testi sadece 1.5 saat içerisinde yapabiliyor!
Ekip, vücuttaki 20.000 geni inceledi ve farklı zamanlara bağlı güçlü gen sinyalleri gösteren yaklaşık 40 civarında gen olduğunu buldu. Başka bir deyişle, bu 40 genin bir kişinin iç saatine bağlı olarak günün belirli saatlerinde aktifleşme olasılığının daha yüksek olduğu saptandı. Örneğin, bir insanın bedeni saatin sabah 6 olduğunu düşünüyorsa, A genini B den daha fazla ifade eder; saatin sabah 8 olduğunu düşünüyorsa, belki de daha fazla C genini ve biraz da A ve B genlerini ifade edecektir. TimeSignature testi bu kalıpları öğrenir ve vücudun saatinin ne zaman olduğu ile ilgili bir tahminde bulunabilir.
Hipotalamus anatomisi ve beyninin alttan görünümü.
Saat geni programının periferik kandaki mononükleer hücreler (PBMC) dahil hemen hemen tüm dokularda mevcut olduğu keşfi, hücreye özerk saatlerin varlığını göstermektedir ve sirkadiyen değerlendirme için alternatif bir yaklaşım sunmaktadır. Bu periferik saatler, pineal hormon olan melatoninin ritmik ekspresyonunu ve adrenalden kortizol sekresyonunu tetiklediği gibi vücut sıcaklığını ve beslenme ritmini de düzenleyen, hipotalamik suprakiazmatik nükleusun (SCN) içindeki nöral pacemaker ile senkronize olmuştur. PBMC’deki gen ekspresyonundaki değişiklikler alışılmış uyuma-uyanma zamanlarıyla ilişkilidir ve PBMC ritmlerinin, sirkadyen uyuma-uyanma değişikliklerini tetikleyen SCN’deki pacemaker tarafından resetlendiği kavramıyla tutarlıdır.
Northwerstern üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi Nöroloji anabilim dalında uyku tıbbı şefi olan eş yazar Dr. Phyllis Zee şöyle diyor:
Bu gerçekten kişiselleştirilmiş tıbbın ayrılmaz bir parçası. Pek çok ilacın dozaj için en uygun zamanları vardır. Vücudunuzda saatin kaç olduğunu bilmek, en etkili yararı elde etmek için kritik öneme sahiptir. Tansiyon ilacı, kemoterapi veya radyasyon almak için en iyi zaman başkalarından farklı olabilir.
Bu ve bunun gibi çalışmalar da umarız çözüme kavuşmamış hastalıkların tedavisinde bir umut ışığı olur.
Biyolojik Saatler ve Ritmler Neden Evrimleşti?
Çünkü çevre hiçbir zaman sabit değildir, sürekli olarak değişir. En basitinden, Dünya’nın kendi etrafında dönmesinden dolayı düzenli olarak gündüz ve gece, Dünya’nın Güneş’in etrafında dönmesinden dolayı mevsimler, Ay’ın Dünya’nın etrafında dönmesinden dolayı gel-gitler meydana gelir. Bunlara çevresel ritmler denir. İşte bunlara adapte olabilmemiz için, vücudumuzun biyolojik bir saate ihtiyacı vardır. Bu, bizim kontrolümüz dışında çalışan biyolojik saatimizdir.
Bunların evrimleşmesinin sebebi, bazı hayati davranışların (beslenme, üreme, vb.) “doğru zamanda” yapılabilmesinin sağlanmasıdır. Örneğin siyanobakterilerde, fotosentez ve nitrojen bağlanması (fixation) aynı anda olabilmektedir. Ancak nitrojen, ortamda oksijen bol miktarda bulunurken bağlanamaz. Bu sebeple, biyolojik saatin evrimi sonucu, bu iki işlem birbirinden ayrılmıştır. Fotosentez gündüz yapılırken, gece nitrojen bağlanır. Buna zamansal ayrışım denir.
Ayrıca Biyolojik Saatler, çok önemli bir diğer olayın sağlanabilmesi için evrimleşmiştir: Av zamanları. Bir grup canlı, gündüzleri aktifken, bir diğer grup geceleri aktiftir. Eğer bir av geceleri aktifse, o avın avcısının biyolojik saati, gece kalkmak üzere “kurulmuştur”, böylece potansiyel yemeğini asla kaçırmaz. Aynı şekilde avlar da, mümkün olduğunca avcıların ortamda bulunmadığı zaman aktif olmaya çalışırlar. Elbette, meydana gelen zorunlu çakışmalar sonucu “avlanma” olayı gerçekleşir. Örneğin Türkiye’de bolca görebileceğiniz avurtlak ve kör fareler, kışın akşam 5-7 gibi ortaya çıkmaktadır. Bu saatlerde hava kararmaya başlar ve diurnal (gündüz avlanan) avcılar artık gündüzkü kadar iyi göremezler. Tabii bu defa da, nokturnal (gece avlanan) avcılar başa bela olmaktadır. İşte buna, doğal denge denir.
Bir diğer evrimleşme sebebi ise organizmaların doğal ortama katılabilmeleri içindir. Örneğin uykudan uyanmadan önce, insan biyolojik saati kortizol hormonu salgılayarak metabolik hızı arttırırlar, böylece başlayacak gün için enerji ihtiyacı hissetmeyiz.
Biyolojik Saat Neden Önemlidir?
Biyolojik saatleri vücudumuz pek çok yerde kullanmaktadır. Örneğin tıpkı bir saat çaların belirlenen bir saatte çalması gibi, canlıların vücudundaki biyolojik saatler de belirli zamanlarda belirli tepkilerin verilmesini sağlarlar. Örneğin bir canlının beslenme koşulları en iyi olduğu zaman, organizmanın aktivitesini arttırmaya çalışırlar.
Öte yandan biyolojik saatler, zamanı farkında olmadan ölçmemizi sağlarlar. Bu, beslenme, çiftleşme, göç, dinlenme ve diğer aktivitelerimizi ayarlamamızı sağlar.
Bir diğer görevi ise, bulunduğumuz ortamın zaman dilimine adapte olabilmemizdir. Çünkü her canlının bulunduğu ortama adapte olduğu bir zaman hissiyatı (time sense) vardır. Örneğin arılar, günün hangi saatinde beslenmeleri gerektiğini çok iyi bilirler. İşte bu, Biyolojik Saat yardımıyla gerçekleşir.
Biyolojik Saatler Nerede Kullanılırlar?
Günlük hayatımızda biyolojik saatler ile ilgili birçok durumla karşılaşırız. Bunlardan en meşhur ikisi, gece mesaisi ve jet-lag‘dir. Gece mesaisi yapan insanların biyolojik saatleri kayacağı için, o gün ve sonraki günlerde eski dengesini sağlamakta zorlanacaktır. Bunun sebebi, bazı hormonların biyolojik saate göre salgılanmalarıdır ve bu hormonlar salgılanmayınca, insanın doğal dengesi bozulacaktır.
Jet-lag olayı ise, uzun uçuşlar sebebiyle gün saatinin değişiminin insan vücuduna yansımasıdır. Örneğin, Türkiye-Almanya arası 2-3 saat, Almanya-Amerika arası 9-10 saat sürmektedir. Aktarmaların 4 saat ve 7 saat olduğunu varsayarsak, Amerika’dan Türkiye’ye gelmek yaklaşık 24 saat sürmektedir. Dünya, batıdan doğuya döndüğü için, uçak da Amerika dönüşü doğuya doğru uçtuğu için, örneğin 14 Haziran tarihinde saat 15.00’da Amerika’dan yola çıkan biri, Dünya üzerinde sabitlenmiş bir noktaya göre 24 saat sonra, 15 Haziran tarihinde saat 15.00 civarında iniş yapacaktır. Ancak uçuş boyunca, kişi öğlen vakti yola çıkmasına rağmen, Güneş’in doğduğu ve ilerlediği yöne doğru ilerleyeceğinden, gün çok hızlı geçecek ve bir an önce gece olacaktır.
Benzer şekilde, daha uyuma fırsatı bulamadan gece bitecektir; zira “Güneş’in yönü”nde (doğuya) gidildiği için, 8 saatlik bir gece 4-5 saate kadar inebilecektir. Bu sebeple bir an önce günler değişecektir. İşte bu, biyolojik saatimizin sapmasına ve bünyemizin işlevlerini düzgün yerine getirememesine sebep olur.
Kaynaklar ve İleri Okuma
R. Braun, et al. (2018). Universal Method For Robust Detection Of Circadian State From Gene Expression. PNAS, sf: 115-139. | Arşiv Bağlantısı
D. Uludağ. Biyolojik Ritim: Vücudumuzun Orkestra Şefi. (26 Mart 2017). Alındığı Tarih: 1 Haziran 2019. Alındığı Yer: Sinirbilim | Arşiv Bağlantısı
Y. Saplakoğlu. Blood Test Could Tell You What Time It Is In Your Body. (10 Eylül 2018). Alındığı Tarih: 1 Haziran 2019. Alındığı Yer: LiveScience | Arşiv Bağlantısı
EurekAlert. What Time Is It In Your Body?. (10 Eylül 2018). Alındığı Tarih: 1 Haziran 2019. Alındığı Yer: EurekAlert | Arşiv Bağlantısı
NIH. Circadian Rhythms. (1 Ağustos 2017). Alındığı Tarih: 28 Şubat 2020. Alındığı Yer: NIH | Arşiv Bağlantısı
Organlar Neden Evrimleşmiştir? Bir Canlı İçin Organ Evriminin Avantajı Nedir? için yorumlar kapalı
En ilkin canlılar koaservatlar adı verilen çok ilkin bakterimsi canlılardı. Onların evriminden önce bakteriler, sonra da bakteriler içerisinde meydana gelen bir dallanma sonucu arkeler ve ökaryotlar evrimleşti. İlk canlılığın evrimleşmesinin 4-3.8 milyar yıl kadar önce olduğunu düşünüyoruz.
Organların evrimleşmesi, günümüzden yaklaşık 500 milyon yıl öncesine dayanıyor. Çünkü önce 900 milyon yıl kadar önce çok hücreli canlılar tek hücrelilerden evrimleşmeye başlıyor. Evrimleri 600 milyon yıl kadar önce hız kazanıyor ve 500 milyon yıl kadar önce de en yüksek hıza ulaşıp çeşitlilik artıyor.
Dolayısıyla organların evrimleşmesi için geçen bir 3.5 milyar yıl gibi bir süre var. Bu sürecin tamamında elbette organlar evrimleşmiyor ama temelleri atılıyor. Şöyle ki:
Çok hücrelilik içerisinde bazı hücreler belli başlı görevlerde özelleşerek sadece o işleri yapmaya başlıyorlar. Bunun tek bir sebebi var: Enerji tasarrufu. Her zaman, iş bölümünün enerji tasarrufu konusunda, özellikle de moleküler bazda, çok avantajlı ve verimli olduğunu görüyoruz. Dolayısıyla organların kökenleri çok eskilerde, tekil hücrelerin belli başlı görevlerde özelleşmesiyle başlıyor.
Daha sonradan bu özelleşmiş hücreler, çok hücreli canlıların karmaşıklaşması ve hacimce büyümeleri sonucunda sayıca artıyorlar. Çünkü eskiden 10 hücre bir araya gelip 1 çok hücreli oluşturuyorken örneğin sadece 2 hücre solunum konusunda özelleşiyorsa, evrimsel süreç içerisinde 100.000 hücre bir araya gelip 1 çok hücreliyi oluşturduklarında -atıyoruz- 10.000 tanesi solunum konusunda özelleşiyorlar. İşte bu en ilkin organ oluşumu olarak düşünülebilir.
Bugüne baktığımızda, yine aslında kendimizin -ve diğer birçok hücreli canlıların- trilyonlarca hücrenin bir araya gelmesi sonucu oluşan çok hücreliler olduğumuzu görüyoruz. Ve yine, bu trilyonlarca hücrenin içerisinden belli grupların belli işleri yapmakta özelleştiğini görüyoruz. İşte bu, iş bölümünün evrimsel süreçteki bileyici ve özelleştirici niteliğinden kaynaklanmaktadır.
Organlarımızı oluşturan hücreler, diğer işlevleri de yapmaktadır, buna şüphe yok. Örneğin tekil bir karaciğer hücresi, solunum da yaparak hayatını sürdürür. Ancak bu hücre, özellikle solunum yapma ve bunu işbirliği içerisinde gerçekleştirme konusunda özelleşmemiştir. Dolayısıyla yaptığı solunumun bütün hücrelere bir faydası yoktur, sadece kendisini idare eder. Ancak belirli karaciğer hücrelerinin (organlar içerisinde de özelleşmeler vardır: dokular) total olarak salgıladıkları kimyasallar (örnek: insülin), bütün organizmanın işleyişinde görev almaktadır. Dolayısıyla organlaşma ve özelleşme, belli başlı işlevleri fazladan yerine getirme ve bunu tüm organizma bazına mal etme konusunda çok önem taşımaktadır.
Canlılarda Neden Sadece İki Cinsiyet Bulunur? için yorumlar kapalı
İlk olarak şu bilgiyi vermekte fayda var: Tüm canlılarda cinsiyet sayısı 2 değildir. Ancak %99’undan fazlasında durum böyledir ve istisna bulmak pek de kolay değildir. Ancak çok net olarak bildiğimiz bir krallık olan mantarların bazı türlerinde 20.000 ila 36.000 arasında farklı cinsiyet bulunduğu bilinmektedir. Örneğin Schizophyllum commune türünün tam 28.000 farklı cinsiyeti tanımlanmıştır. Bazı diğer mantar türlerindeyse alışageldiğimiz ikili cinsiyet sistemini görebilmekteyiz. Ayrıca cıvık mantarlar (slime mold) olarak bilinen -ancak aslında mantar olmayan- bir çeşit canlı grubunda da 13 farklı cinsiyet bulunduğu bilinmektedir. Benzer şekilde, Tetrahymena thermophila isimli silli protozoa türünde 7 farklı cinsiyet görülmektedir. Daha karmaşık canlılar olaraksa Pogonomyrmex cinsine ait karıncalarda 3 veya 4 farklı cinsiyet, Spinicaudata takımından midye ıstakozlarında da 3 farklı cinsiyet bulunmaktadır. Bunlarda bu kadar çok sayıda cinsiyet olabilmesinin nedeni, bu canlılardaki “seks” kavramının biraz daha farklı olmasındandır.
Bu canlılarda, bildiğimiz anlamıyla cinsiyet kromozomları bulunmaz, bu canlıların cinsiyetleri, kromozomlarındaki seks belirleyici genetik işaretler ile tanımlanır. Yani normalde, alışageldiğimiz ikili cinsiyet sisteminde cinsiyete ait apayrı kromozomlar bulunurken, çok cinsiyetli sistemlerde, cinsiyetler tıpkı saç rengi veya göz rengini belirleyen genler gibi, kromozomlar üzerindeki belli bölgelerde bulunan genlerle tanımlanırlar. Dolayısıyla, bu genetik işaretleyicilerin (ya da genlerin) çeşitliliği kadar da cinsel çeşitlilikten bahsedilebilir.
Burada, hep iki cinsiyet düşünmeye alıştığımız için, 3. bir cinsiyetin nasıl diğerleriyle çiftleşebileceğini anlamak güç geliyor olabilir. Bunun sebebi, cinsiyetleri kromozom bazında ele alarak, hep “erkek” veya “dişi” olarak kutuplandırmamızdandır. Bu sebeple, üçüncü bir cinsiyetin (örneğin bu cinsiyete uydurma bir isim olan “gelbe” diyelim), ikili sistem için anlamsız olacağı düşünülecektir. Beynimiz, hemen uygun bir “üreme organı” düşünmeye itilecek ancak başarısız olacak, bunun sonucunda da üç cinsiyetli bir sistem hayal edemeyeceğizdir. Bunu çözmenin yolu çok kolaydır: Çok cinsiyetli canlılarda, kromozomlar değil de, genler ve bu genlerdeki varyasyonlar cinsiyetleri belirlediğinden, cinsiyetleri birbirine oturan erkek ve dişi gibi kalıplar olarak düşünmemek gerekmektedir. Birbirleriyle doğrudan bir alakası bulunmayan A, B, C, D, E, F, G gibi farklı harflerle isimlendirmeli ve her birinin birbiriyle (veya belli gruplarla) çiftleşecek genetik yapısı olduğu düşünülmelidir. Bu şekilde bir sistemde, alışılagelmiş “erkek organı” ve “dişi organı” aranmayacağından, çiftleşme daha iyi anlaşılacaktır. Zaten, genellikle çok cinsiyetli sistemlerde, hayvanlardaki ya da bitkilerdeki gibi üreme organları bulunmamakta, daha farklı, daha hücresel üreme yapıları görülmektedir. Bu şekilde düşünerek, çok cinsiyetli sistemleri daha iyi kavrayabilirsiniz.
Ne var ki, burada saydıklarımız ve bunlar haricindeki birkaç tek tük istisnanın dışında neredeyse tüm canlılık alemi, sadece iki kutup cinsiyete bölünmüştür: dişiler ve erkekler. Esasında bu da, cinselliğin daha iyi anlaşılması, evrimsel biyolojinin güçlenmesi, beynin anlaşılmaya başlanmasıyla birlikte tartışmalı hale gelmiştir. Konuyla ilgili birçok bilim insanı, canlılarda ikiden fazla cinsiyet olduğunu savunmaktadır. Sadece dışavurulan cinsel karakterlerin en genel kalıplarının “erkek” ve “dişi” olarak toplandığı ileri sürülmektedir. Dolayısıyla cinsiyetleri sadece üreme organına bakarak belirlemek doğru bir yaklaşım olmayabilir. Yani erkeklik ile dişilik sadece birer kutuptur/kalıptır; ancak bu iki cinsiyet arasında birçok farklı cinsiyet kombinasyonu bulunuyor olabilir (cinsel organ bakımından sadece erkekler ve dişiler bulunsa da). Dolayısıyla, hormonal ve sinirsel sistemlerin işin içine dahil edilmesi ve genlerin de cinsiyet belirlenmesi üzerindeki etkileri analiz edildikçe, kalıpsal bir “erkek” ve “dişi” tanımından bahsedememeye başlandığı görülecektir. Muhtemelen, günümüzde de eğilimler bazında sayısız farklı cinsiyet bulunmaktadır. Ancak biz bu yazıda, iki adet cinsiyet olduğunu varsayacağız, diğerlerine bir başka yazımızda değinebiliriz. Daha doğru bir tabirle, bu yazımızda, üreme organları açısından cinsiyetleri ele alacağız ve bu yüzden ikili cinsiyet sistemi üzerinde duracağız.
Teknik olarak, cinsiyet sayısının artması, tür için bir avantajdır. Bunu, İngiltere’deki Bath Üniversitesinden Prof. Laurence Hurst şöyle anlatmaktadır:
Bir diskoda bulunduğunuzu düşünün. Amacınız eve görtürecek birini bulmak ve ışıklar kapanıyor. Ancak bir kural olduğunu varsayalım: Çarptığınız ilk kişiyi götürmek zorundasınız. Bu durumda, eğer iki cinsiyete sahip bir türden bir canlıysanız, doğru eşleşmenin gerçekleşme ihtimali yaklaşık yüzde ellidir. Ancak 100 farklı cinsiyet bulunan bir türden olsaydınız ve diğer cinsiyetlerin her biriyle çiftleşebilecek olsaydınız, şansınız oldukça artardı.
Bunu biraz daha bilimsel bir anlatımla, şu şekilde sunabiliriz: 100 cinsiyetli bir canlı grubunun bir cinsiyeti, kendisinden başka bütün cinsiyetlerle çiftleşme olanağı bulunsaydı, bir eş bulma şansı, iki cinsiyetlilerde görülen %50’den, %99’a çıkardı. İşte bu avantajın var olmasına rağmen canlılığın iki cinsiyetle sınırlanması, evrimsel bir gizemdir.
Bilim insanları bu soru üzerinde uzun yıllardır araştırmalar yapmaktadırlar ve Prof. Hurst’ün mitokondriyal DNA’nın aktarımıyla ilgili bir noktada, bu soruya bir cevabı bulunmaktadır. Bilindiği üzere, hücrelerimizin çekirdeğinde bulunan DNA mitoz veya mayoz ile yavrulara aktarılmaktadır ve belirli yasalara tabidir. İstediği zaman bölünemez ve belirli dönemlerde, hücre dışı etkilere ve belirli büyüme oranlarına verilen tepkiyle bölünme ve DNA çoğalması gerçekleşir. Ancak hücrenin “enerji merkezi” olan mitokondrimiz içerisinde bağımsız olarak bulunan ve “mitokondriyal DNA” denen genetik materyalimiz, çekirdekteki DNA’dan ve hücre olaylarından bağımsız olarak ve çok hızlı bir şekilde çoğalabilir.
İşte tam bu nokta, düğümü çözebilecek olan noktadır. Eğer yazılarımız arasından eşeyli üremeyle ilgili olan açıklamalarımızı okursanız, orada da görebilirsiniz ki mitoz bölünme bizim gibi canlılar için oldukça tehlikeli bir üreme yolu olurdu. Çünkü genetik materyal olduğu gibi kopyalanırdı, çeşitlilik neredeyse hiç bulunmazdı ve bu şekilde kopyalanan DNA’mızı öldürebilecek bir mutasyon ya da virüsün popülasyona dahil olmasıyla, tüm tür çok kısa bir sürede yok olabilirdi. Ancak mayoz bölünme, çeşitlilik yaratmaktadır ve bu tip ölümcül virüsler bir kısım genetik amteryale zarar verebilmekteyken, bir kısmına zarar veremez
Bu da bizi şu noktaya getiriyor: Mitokondriyal DNA’mız, mitoz ile ve çok hızlı bölünmektedir. Eğer 100 farklı cinsiyet bulunsaydı ve her biriyle çiftleşme şansımız bulunsaydı, mitokondriyal DNA’da meydana gelecek bir mutasyon inanılmaz hızlı bir şekilde bütün popülasyona yayılırdı. Eğer ki bu mutasyon zarar veren tipten olursa da, bütün popülasyonun ölümü ile sonuçlanabilirdi; çünkü hem mitokondriler çalışmaz hale gelebilirdi, hem de “transpozonal sıçrama” denen bir olayla mitokondrideki DNA’nın bir parçası kimi zaman çekirdekteki DNA’ya sıçrayıp yapışabilir; bu da çekirdek DNA’mızın yapısının hızla bozulmasına sebep olabilirdi. Ancak iki cinsiyet bulunduğunda ve bireylerin birbiriyle çiftleşme şansları %99 değil de %50 olunca, bu kritik durumun önüne geçilir, çünkü %99’luk durumdaki kadar geniş bir çiftleşme ve mitokondiryal DNA aktarımı görülmez. Bu da, kontrolsüz gibi bölünen mitokondiryal DNA’larımızın popülasyonlara zarar vermesini önler.
Bu hipotezi destekleyen ilginç bir bulgu da bulunmaktadır: Genel olarak iki cinsiyete sahip türlerde, yavrular mitokondriyal DNA’larını her zaman annelerinden almaktadırlar (bölünme mekanizmalarından ötürü); tıpkı erkeklerin Y-kromozomlarını sadece babalarından alması gibi… Ancak 36.000 farklı cinsiyete sahip olan mantarlarda, özel bir mekanizma, üreme sırasında mitokondriyal DNA’nın aktarımını engeller. Bu da yukarıda bahsettiğimiz sorunun gerçekleşmesine engel olur. Muhtemelen bu sayede bu kadar çok sayıda cinsiyet evrimleşebilmiş; diğer türlerde bu engelleyici mekanizma evrimleşmediğinden cinsiyetler de optimum düzey olan 2’de kalmıştır. Sonrasında, bu cinsiyetlere has özelliklerin belirli genetik bölgelerde toplanması sonucu cinsiyet kromozomları evrimleşmiş ve günümüze kadar iki cinsiyet birbirinden ayrılarak gelmiştir (bunu cinsiyetlerin evrimiyle ilgili yazımızda ele alıyoruz, buradan okuyabilirsiniz).
Bu durumda, evet, belki çok cinsiyetli bir türe ait olmak temel olarak üreme şansımızı arttırıyor olabilir. Ancak evrimin ödünleşim (trade-off) ilkesi dahilinde, bu fayda, çok kritik bir tehlike/zarar ile dengelenmektedir. Bu sebeple, %99’luk bir çiftleşme şansı ama çok ciddi bir yok oluş tehlikesindense, %50 ihtimalle çiftleşme ama çok daha güvenli bir yaşam evrimsel olarak tercih edilmiştir.
Kısaca bu konudaki evrimsel geçmişi şöyle özetleyebiliriz: başlangıçta, zaten bildiğimiz gibi, cinsiyetler yoktu ve sadece amitoz veya mitoz tipi bölünmeler meydana geliyordu. Sonrasında ise ilk defa aynı tür içerisinde farklı üreme/eşeysel özellikleri olan yapılar oluşmaya başladı. Sayı ikiye çıktığı anda, en uygun düzeydeki evrimsel avantaja ulaşıldı, çünkü 3. bir cinsiyetin oluşumu, mitokondrilerin birbiriyle etkileşiminde sıkıntılar yaratacak ve türe hızla yayılabilecek zararlı mutasyonların önünü açacaktı. 3. veya 4. cinsiyetler belki de birkaç farklı noktada evrimleşti; ancak bunlardan sadece mitokondri problemini çözebilenler hayatta kaldı, diğerleri ise bu zararlı mutasyonların popülasyona hızlı yayılımı sonucu elendiler. Mantarlardaki abartılı sayılara ise, bu mitokondri sorunu Berlin Duvarı Stratejisi adı verilen engelleme yöntemiyle çözüldüğü için ulaşılabildi.
Bu izahlar, tamamen açıklayıcı olmasa da, temel soruna ışık tutuyor gibi gözüküyor. Bu konuyla ilgili birtakım diğer görüşler de mevcuttur ancak çoğu zaman bilimsellikten uzaklaştığı için bilim dünyasında hiçbir zaman kabul görmemişlerdir. Bu yüzden bunlar üzerinde hiç durmayacağız. Ancak neden iki cinsiyetin olduğunun hala araştırılmakta olan bir konu olduğunu ve henüz tam olarak aydınlatılmadığını belirtmekte fayda var. İlerleyen dönemlerde bu konu daha da aydınlatıldığında, bu yazımızı güncelleyebiliriz.
Teşekkür: Betül Çıktay
Kaynaklar ve İleri Okuma
BBC. Why Are There Only Two Sexes?. (4 Ağustos 2019). Alındığı Tarih: 4 Ağustos 2019. Alındığı Yer: BBC | Arşiv Bağlantısı
A. Schaffer. Why Are There Only Two Sexes?. (27 Eylül 2007). Alındığı Tarih: 4 Ağustos 2019. Alındığı Yer: Slate | Arşiv Bağlantısı
University of Wisconsin. University Of Wisconsin. (4 Ağustos 2019). Alındığı Tarih: 4 Ağustos 2019. Alındığı Yer: University of Wisconsin | Arşiv Bağlantısı
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2F87be469537940ea4ad63ecc1356e5c34.jpg)
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2Fe759d10b3a82fd766cb0e7d5dd2988cd.jpg)
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2Fcdcbb7260546b543f077fbf356b1e395.jpg)
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2F1648ce9c61e5f542c1aa8ca0522498b1.jpg)
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2F4d7925b5f8c3193f65c2fecf3976a644.jpg)
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2Fd104f992a68f3ab2b255a78ac5eb022c.jpeg)
/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2F3d1b0ee453f4a09fda617717d7964ecb.jpeg)