Makro Evrimden Mikro Evrime
Evrim denince ilk tepki olarak “Ben maymunları atamız olarak görmek istemiyorum!” demek artık çok gerilerde kaldı anlaşılan. Çünkü 150 yıllık ilk tartışmaları izleyen arkeolojik buluntular, paleontolojik kayıtlar artık milyonlarca kanıtla 4 milyar yıllık dünyamızda canlı hayatı ve serüvenini açıklamakta. Böylece daha ayağı yere basan teoriler üretebiliyor ve bunların sonucunda artık atamızın maymun değil, memeliler ya da omurgalılar mı, karada yaşayan bir sürüngen mi, yoksa denizdeki balıklar mı, hatta tek hücreli canlılar mı olduğunu sorgulamak gerekiyor. 600 milyon yıldan daha yaşlı kayalarda hayvan veya bitki fosilinin bulunmayışı, sadece alg kolonilerinin ve stromatolit (Cyanobacteria)’lerin bulunması bize canlı hayatın ne zaman başladığı hakkında ciddi veriler sunuyor.
Bu kaya katmanlarının içindeki fosillerde, alt katmanlarda canlı türlerinin üst katmanlardakilerden tamamen farklı olduğu bir düzen sergilenir. Canlılar tarihini tümüyle içeren tek bir kaya sütununu oyup çıkarabilecek olsak, inanılmaz bir fosil dizilişiyle karşılaşırdık. Bu durumda en alt katmanlarda pek hayat belirtisi olmaz, daha yukarılarda denizanası benzeri çok çeşitli canlıların izleri olurdu. Yukarı çıktıkça iskeletleri, uzantıları ve göz gibi organları olan canlılar; onların üstünde de omurgalı ilk hayvanların bulunduğu katmanlar olurdu. Kuşlar ve memeliler daha üst katmanlarda yerleşirken tabii ki ilk insanları içeren katmanlar çok daha üstlerde olurdu. Ne yazık ki yeryüzü ve canlıların tarihini içeren tek bir kaya sütunu yok; bütün yeryüzündeki dağılmış haliyle bu izleri bir yapboz gibi bir araya getirmek gerekiyor.
4 milyar yıl geçirmiş dünyamızı anlamak için, şayet 1 Ocak'ta Dünya'nın gaz bulutundan kayaçlaşmaya başladığını (Arkeyan Dönem) ve günümüzün de 31 Aralık olduğunu düşünürsek, yeryüzünde hazirana kadar sadece mavi algler, bakteriler (stromatolitler) vardı. Ediacara faunası denilen ilk omurgasızlar eylülde yeryüzünde görülmeye başlandı, ekimde kara bitkileri ve balıklarla donandı dünya. Ekim sonunda amfibiler ortaya çıktı, kasımda memeliler ve kasım sonuna doğru dev sürüngenler her yerdeydi. Kuşlar dev kanatlarıyla aralık başında uçmaya başladı ve çiçekli bitkiler donattı dünyayı. Aralık sonunda buzullar erirken atlar ve filler belirdi ama 31 Aralık sabahı Afrika savanlarında hominidler, insanımsı canlılar belirdi ilk defa…
Yine ilk insanımsıların Afrika’da görülmeye başlamasına 1 Ocak dersek; Tanzanya’da Homo habilis'lerin taşı yontarak alet yapmaya başlaması eylülde ortaya çıkmış, ilk iki ayak üzerinde ama doğru koşma ve kol hareketine sahip taş yongalarından faydalanan Homo erectus'ların Afrika’da çoğalması ise ekimi bulmuş olacaktı. İlk ateşi kasımda keşfedip kontrolüne alan insan, kasım sonunda Afrika kıtasından dünyaya yayılmaya başlayıp Homo sapiens halini alacak; ancak aralıkta Neandertallerden Cro-Magnon'a, oradan da günümüz Sapiens'ine evrilerek Amerika ve Avustralya’ya ulaşacak, aralık ortasında ilk yerleşim yerlerini kurarak tarım ve hayvancılığa başlayarak avcı-toplayıcılıktan kurtulacaktı. Aralığın son haftasında tekerlek ve çömlek yapımına başlayıp 29 Aralık’ta ilk devleti kurup, 30 Aralık’ta ilk imparatorluk ile dünyayı tanıştırıp, medeniyet çatışmaları içinde günümüze yani 31 Aralık akşamına ulaşmış olurdu.
Bu milyon yıllarla ifade edilebilecek ve coğrafi çevre, iklim değişiklikleri, küresel katastrofilerle fiziksel bir değişim içinde günümüze uzanan haliyle insanın sadece bu dış çevreyle tam izah edilemeyen serüveninde; bir de bedende, hücrede hatta nükleusta ve onun da içinde kromozomlarda ve genlerde, hatta onların da yapısı olan DNA ve aminoasit dizilerinin de bu yolculukta ciddi bir pay sahibi olduğunu söylemek doğru olur.
yüzyılın ilk bölümünde genetik ve popülasyon biyolojisinin evrim çalışmalarına katılması; mutasyon ve popülasyon için varyasyonların öneminin farkına varan bir evrim teorisinin ortaya çıkmasını sağladı. Son yıllara girerken azalan evrimci yaklaşım ya da teoriler bu yeni bilim dalı ve araştırmalarıyla tekrar bir ivme kazanmış oldu. Böylece doğal seçilim bir popülasyondaki gen frekansını değiştiren bir işlem haline geldi. Bu bakış açısı onlarca yıl boyunca popüler oldu.
Popülasyonlar rastgele (yönlendirilmemiş) mutasyon ve rekombinasyon sonucu oluşan genetik çeşitlilikler içerir diye düşünülmeye başlandı. Popülasyonlar rastgele oluşan genetik sürüklenme, gen akışı ve özellikle doğal seçilim sonucu gen frekansında oluşan değişikliklerle evrimleşir dendi. Çeşitlilik, popülasyon içinde üremeye dayalı izolasyonun kademeli olarak evrimini gerektiren türleşme ile gerçekleşir. Bu işlemler yeteri kadar uzun süre devam eder ve daha yüksek taksonomi seviyelerinin (cins, aile vb.) belirlenmesini temin edecek kadar büyük öneme sahip değişimlere yol açar. Bu değişime neden olan genetik sürüklenme, klasik Darwinci doğal seçilim kadar önemli olabilir. Karakteristik özelliklerin gen denilen birimlerle gelecek nesillere aktarıldığı kabul edildiğine göre, bir popülasyondaki çeşitliliğin bir genin birden fazla alelinin varlığına bağlı olduğunu ve türleşmenin genelde küçük genetik değişikliklerin kademeli birikimi ile oluştuğunu pekâlâ söyleyebiliriz. Kısaca söylemek gerekirse makroevrim, çok fazla sayıda mikroevrimdir.
Aslında yıllar boyunca uzun arkeolojik kazı çalışmaları ve analizler, ortak değerlendirmeler ve bulunan iskelet ve eşyalarla evrimi bir tarih çizgisiyle izah etmek; hatta paleoantropolojik ya da paleontolojik çalışmalarla birçok makroevrim teorisi oluşturulsa da moleküler genetikle evrimin genetik boyutu üzerine de şu anda verilenden çok daha fazla önem vermek gerektiği kaçınılmaz hale gelmiştir. İyi ama genetik çalışmaların oluşturulması ve uzun zaman isteyen sonuçları ile yeni açıklamalar bulmak acaba bu kadar kolay olmuş mudur? Bunun için günümüze kadar çeşitli güzel ve çarpıcı isimli hipotezler antropoloji ve evrim konularında heyecanlar yaşatmış, güçlü tartışmalar doğurmuş, evrim konuşmalarını hep gündeme taşımıştır ki iz bırakan birkaç tanesini hatırlamakta fayda var.
2001 yılında yapılan bir araştırmada, aynı aileye mensup 24 kişide görülen konuşma bozukluğu araştırılmıştır. Bu insanlar gırtlak, dil ve yüz kaslarını kontrol edemiyor, ayrıca gramer kurallarını öğrenmekte güçlük çekiyorlarmış. Genetik analizler sonucu hepsinin FOXP2 geninde bozukluk tespit edilmiş. Bu saptamayla birlikte dille bir gen arasındaki ilişki ilk kez gösterilmiş oldu. Bir yıl sonra yapılan başka bir araştırmada insandaki FOXP2 geniyle bazı memelilerdeki FOXP2 geninin dizilimi karşılaştırıldı. Araştırmacılar, gendeki dizilim açısından insanın; orangutan ve fareye göre 3; şempanze, goril ve rhesus maymununa göre 2 küçük farklılık gösterdiğini tespit ettiler ve bunu mutasyon sonucu olarak kabul ettiler. Buradan yola çıkarak Richard Klein, insana ait arkeolojik kayıtlarda yaklaşık 50 bin yıl önce bir kültürel patlamanın izlerinin gözlemlendiğini, daha eski dönemlerde insan eliyle üretilen aletlerin basit olduğunu ve bölgeden bölgeye fazla değişmediğini belirtmektedir. Klein, daha sonra aletlerin özelliğinde hızlı bir değişim yaşandığını, bu aletlerde bölgelere göre özelleşmeler görüldüğünü, insanların takı ve mücevher üretimine önem vermeye başladıklarını anlatmaktadır.
Antropologların çoğu bu durumun bir tür kültürel veya demografik değişimden kaynaklandığını tahmin etmektedir. Klein, değişimin biyolojik kökenli olabileceğini varsaymaktadır. Evrimci genetikçilerin iddialarına dayanarak FOXP2 mutasyonunun son iki yüz bin yıllık dönemde, büyük ihtimalle de yaklaşık 50 bin yıl önce gerçekleştiğini iddia etmektedir. Böylece insanın “kavrama ve iletişim” yeteneğinin gelişmiş olabileceğini; medeniyetin bu gelişimin bir sonucu olduğunu ileri sürmektedir. Ayrıca FOXP2 geni sadece dille ilgili değildir. Farelerde akciğer gelişiminde hayati rol oynadığı, ayrıca beyin gelişimiyle de ilgili olduğu bilinmektedir. Önceleri "Medeniyet geni mi acaba?" denilse de daha sonraları bu genetik mutasyon ile fiziksel değişimlerin oluşması üzerinden medeniyet ve kültürel değişimlerin de açıklanmasında FOXP2 geni üzerinde abartı olabileceği düşüncesi bilim dünyasında ağırlık kazanarak, mutasyonların önemini gösterse de eski popülaritesini kaybetti.
Amerika ve pek çok diğer ülkede süt tüketiliyor; yaklaşık olarak Amerikalıların %10’u, Afrika’daki Tutsi kabilesinin %10’u, İspanyol ve Fransızların %50’si ve Çinlilerin %99’u için büyük bir bardak soğuk süt, mide ağrısı ve diğer hoş olmayan sindirim problemleri anlamına geliyor. Gerçekte çoğu erişkin, sütteki temel şeker kaynağı olan laktoza karşı toleranslı değil ve bunu sindiremiyor. Ancak şimdilerde atalarımızın durumundan bağımsız olarak, pek çoğumuz mutlu bir şekilde şişeden veya memeden süt içebiliyoruz. Öyle ise bu süre zarfında ne oldu? Yanıt evrimsel bir öyküdür ve bizi Alplerin süt sağan kadınlarından alıp Afrika’nın Maasai sığır çobanlarına kadar götürmektedir.
Mart 2007’de Alman ve İngiliz araştırmacıların yer aldığı bir çalışma grubu, 7000 yıllık insan fosillerinin DNA’ları üzerinde yaptıkları bir araştırmada, söz konusu mutasyona rastlamadıklarını anons etmişlerdir. Araştırmacılar Neolitik döneme ait 8 fosil ve Mezolitik döneme ait bir fosilin DNA’larını elde edebilmiş ve bu dokuz fosilde de sözü edilen mutasyona rastlamamışlardır. Sonuçlar, M.Ö. 5000 yıllarında Avrupalı erişkinlerin sütü sindiremediklerini ve süt sindiriminin bu dönemlerden daha sonra ortaya çıktığını göstermektedir. Orta Doğu ve Kuzey Afrikalı toplumların, süt veren hayvanları 7500 ila 9000 yıl önce evcilleştirdiklerine ve bu hayvanların daha sonra Avrupa’ya getirildiklerine işaret etmektedir.
Laktoz toleransının kökleri ile ilgili araştırmalar, insan verimi tarihinin bazı etkileyici özelliklerini gün ışığına çıkarmıştır. Belki de en ilgi çekici olanı, Afrikalı ve Avrupalı toplumların yakınsak bir evrim geçirmeleridir. Birbirinden farklı toplumlar, büyükbaş hayvan evcilleştirmesine bağlı olarak aynı kültürel gelişimi yaşadıklarında benzer evrimsel süreçlerden geçmektedirler. Derimizin renginden veya coğrafyamızdan bağımsız olarak, Taş Çağı'nın Avrupalıları, İsveç süt sağıcıları, Maasai savaşçıları veya modern avcı-toplayıcılar gibi hangi topluluğu araştırsak araştıralım, evrimin oyununu her toplum için aynı kurallarla oynadığı sonucuna varıyoruz. Bu çalışma bizi evrimin içinde küçük bir halkanın açıklanmasına taşısa da zincirin tamamı için bir şeyler söylemeye ne yazık ki götürememektedir.
Mitokondriyal DNA (mtDNA), adli antropologlar tarafından ölülerde kimlik tespiti amacıyla da kullanılır. Materyal olarak diş pulpası tercih edilir. Çünkü dişin pulpayı kuşatan dış kısmı hem izole bir ortam oluşturur hem de hidroksiapatit bileşenleri ile DNA’yı stabilize eder; böylece buradaki mtDNA diğer dokulardakinden daha uzun ömürlüdür.
Mitokondrilerde DNA tamir mekanizması yoktur; o nedenle mutasyon hızı nükleer DNA’dan 10-20 kat daha hızlıdır. İnsanda mtDNA tipik olarak maternal kalıtım örneği izler; şöyle ki annenin mtDNA’sı tüm çocuklarına aktarılırken babanınki çok nadir olarak aktarılır. Çünkü ovum mitokondri açısından çok zengindir, sperm ise çok az sayıda mitokondri içerir.
Evrim biyologları, mitokondriyal DNA’larının kalıtımsal olarak çeşitlenmesini bir “evrim” olarak yorumlar ve bu varsayımı “moleküler saat” ismini verdikleri başka bir varsayımla birleştirirler. 1965 yılında ortaya atılan moleküler saat hipotezi, nükleotit ve proteinlerdeki dizilimde zaman içinde sabit aralıklarla değişimlerin yaşanacağını ileri sürmüştür. Bu teze dayanarak mtDNA değişimleri analiz edilen canlıların, ortak bir atadan ne zaman ayrıldıklarının bulunabileceği varsayılmıştır. Bu düşünceden hareketle, mevcut evrim soyağacının hangi tarihte nerede başladığını belirlemeye çalışmışlardır. Mitokondriyal DNA’daki çeşitlilik en çok Afrikalılarda görüldüğü için, onların neslinin en eski olduğuna karar vermişlerdir. Bunun sonucunda günümüzde yaşayan tüm insan ırklarının, 130 bin yıl önce Afrika’da yaşamış bir kadından türediği, bu kadının da sözde evrimle ortaya çıkmış Homo sapiens'in ilk temsilcisi olduğu iddia edilmiştir.
Fakat geçen yıllar mitokondriyal DNA üzerinden bir ana-ata arayışının, baba geçişlerinin tahminlerden fazla olduğunu, oluşturulacak soyağacında milyonlarca varsayımın dışarıda bırakılacağını göstermesiyle yarattığı heyecana rağmen önemini kaybetmiştir.
Günümüzde Allan Wilson ve ekibi tüm coğrafi bölgelerden bireylerin DNA’larını enzimle parçalayarak oluşturdukları haritaları incelemiş ve 182 değişik tipi (dış uçlar) yansıtan bir sonuca varmışlardır. Bu tipler arasındaki evrimsel ilişki Afrika kökenli bir atayı ciddi olarak işaret etmektedir; dahası en yüksek oranda mitokondriyal DNA çeşitliliğine Afrikalı toplumlarda rastlanması da bu görüşü doğrulamaktadır.
1994 yılında, antropolojik genetiğin babası Stanford Üniversitesi’nden Luigi Luca Cavalli-Sforza ve ekibi, iki farklı kişinin genomlarında ikisi de aynı noktada bulunan DNA mutasyonlarını hızlı bir biçimde bulmak için yeni bir teknik geliştirmişler. Bu mutasyonlar bir anlamda normal diziden sapmaları gösteren birer “işaretleyici”.
Bu işaretleyicilerden yararlanma ilkeleri ise gayet basit: Sözgelimi Asya’da neredeyse herkeste var olup Afrika’da da neredeyse hiç kimsede bulunmayan bir mutasyona, zamanın içinde bir yerlerde bu işaretleyiciyi taşıyan küçük bir grubun Afrika’yı terk edip Asya’da yeni bir popülasyon oluşturduklarının bir işareti gözüyle bakılabilir.
İlkece basit olsa da her konuda olduğu gibi burada da ortalığı bulandıran bir etken var: Cinsiyetler. DNA’yı taşıyan kromozomlar, bir iplikçiği anneden diğeri babadan olmak üzere çiftler halinde bulunuyorlar. Bir yumurta ya da sperm hücresinin yapımında ise bir çifti oluşturan iki iplikçik, belli noktalardan bir araya gelerek büyük DNA parçalarını değiş tokuş ediyorlar. Kuşaktan kuşağa aktarılan bu kromozomlar, her seferinde gerçekleşen parça alışverişine bağlı olarak zamanla bütün ataların katkılarıyla oluşmuş bir “yamalı bohça”ya dönüşüyorlar. Böyle bir kromozom, size Buzul Çağı atanızın bir Orta Asyalı olduğunu, sonraki bir atanızın da ABD’de bir vali olduğunu söyleyebilir. Ama onların İngiltere’den geçişlerini de büyük olasılıkla atlamış olacak, sonuçta hikaye de fazla bir şey ifade etmeyecektir. İşte Y kromozomu, antropolojik genetik araştırmacılarının imdadına bu noktada yetişiyor. İnsandaki 23 çift kromozomun son çifti olan cinsiyet kromozomları; kadınlarda XX, erkeklerde XY biçiminde ortaya çıkıyor. Bu; kadınların anneden de babadan da birer X kromozomu alırken, erkeklerin anneden X, babadan Y kromozomu almaları demek. Diğer bütün kromozomlardan farklı olarak Y kromozomunun eşi yok; X kromozomuyla parça alışverişinde bulunduğu tek bölge ise uçları. Sonuçta Y kromozomu babadan oğula, oğuldan toruna vs. geçerken büyük ölçüde korunmuş oluyor. Her durakta yapısına katılan, en fazla bir ya da iki mutasyon. Ortaya çıkan sonuç oldukça ilginç: Şu an yeryüzünde yaşayan bütün erkeklerin Y kromozomlarının, 50 bin – 60 bin yıl önce yaşayan ortak bir atanın Y kromozomuyla %99,99’dan fazla benzerlik taşıyor olması. Aradaki minicik değişiklikler ise insan türünün gezegen üzerindeki yayılım öyküsünün kayıtlarını sunan işaretleyicilerin ta kendileri!
Bu verilerle genetikçilerin antropolojik çalışmaları sonucunda "İlk kadın Afrika’da" hipotezine "İlk erkek ata da Asya’da" cevabı verilebilir. Tabii bu Y kromozomu takibi bizi Cengiz Han’ın torunlarının milyonlarca olduğu sonucuna da götürebilir. Bu tarihi argümanlarla olayı yumuşatma dışında aslında Y kromozomunun M işaretleyicileri ile yeryüzünde izlerini takip etmek, soyların dünya üzerinde ne zaman ve nasıl yayıldıkları argümanını ciddi olarak desteklemiştir.
Tüm insan genomunun yüzde 3’ü farklı kokuları algılayabilecek genlere ayrılmıştır. 2006 yılında Buck ve Axel, bu genlerin her birinin bir koku molekülüne duyarlı bir reseptör ortaya çıkardığını göstererek Nobel Ödülü'nü almışlardı. Bu başarı üzerine başka canlılardaki koku reseptörü türleri üzerine hummalı bir çalışma başladı. Sonunda, balıkların koku almayla ilgili nöronlarında su esaslı reseptörler varken memelilerde ve sürüngenlerde hava esaslı reseptörlerin bulunduğu ortaya konuldu. Bu keşif aslında; ilkel balıklarda, daha gelişmiş balıklardan ve memelilerden farklı olarak ne “hava” ne de “su” geni olmadığını, bunun yerine reseptörlerin iki tipi bir arada bulundurduklarını, yani bu balıkların koku alma geni iki ayrı türe ayrılmadan önce ortaya çıktığını göstermektedir.
Bu ilkel çenesiz balıkların çok önemli başka bir özelliği de çok az sayıda koku genine sahip olmalarıdır. Kemikli balıklarda daha fazla, amfibi ve sürüngenlerde ise daha fazla koku geni vardır. Çenesiz balıklar gibi ilkel olanlarda çok az bulunan koku genleri, zamanla artmış ve memelilerde muazzam sayılara ulaşmıştır. Binden fazla koku geni olan memelilerde, genetik sistemin büyük bir kısmı sadece koku duyusuna ayrılmıştır. Memelilerde koku alma duyusunun çok özelleşmesi en uç örnek olarak köpeklerin iz sürmesinde kendini gösterir.
Bütün memeliler gibi yunuslarda ve balinalarda da tüy, meme ve üç kemikli orta kulak vardır. Bu hayvanların memelilik geçmişi koku genlerinde de kayıtlıdır. Koku almak için bu hayvanlar diğer balıklar gibi genizlerini kullanmayıp genizleri koklamaya değil, nefes almaya yarayan bir hava deliğine dönüşmüştür. Yani tüm koku genleri bulunsa da tamamen işlevsiz hale gelmiştir. Mutasyonların genomda ortaya çıkması kuşaklar alır. Eğer bir mutasyon bir geni işlevsiz kılarsa sonucu tehlikeli ya da ölümcül olabilir. Fakat işlevsiz genlerdeki mutasyon ise sessizce kuşaktan kuşağa geçebilir. Bu da bize koku alma duyusuna sahip insanda koku genlerinin çoğunun neden işlevsiz kaldığını anlatır. Yoav Gilad ve arkadaşları farklı primat türlerini karşılaştırarak, renkli görmenin geliştiği primatlarda işlevsiz koku genlerinin çok sayıda olduğunu gösterdi. Yani kısaca söylemek gerekirse insan, koku duyusunu görme duyusuna takas eden bir soydan geliyor ve artık hayatımız kokudan çok görme üzerine kurulu ve genomumuz da tam olarak bunu yansıtıyor.
Birkaç popüler gen çalışmasıyla hatırlatmaya çalıştığım; Neil Shubin’in dediği gibi uzay programları Ay’a bakışımızı nasıl değiştirdiyse, paleontoloji ve genetik bilimlerindeki araştırmalar da kendimize bakışımızı değiştirmektedir. Daha çok şey öğrendikçe önceden uzak ve erişilmez, fantastik görülenleri de anlamaya ve kavramaya başlarız. Artık bilimin; denizanası, solucan ve fare kadar birbirinden farklı canlıların iç mekanizmalarını ortaya çıkardığı bir çağda yaşıyoruz ve insanları diğer canlılardan ayıran veya birleştiren genetik farklılık ya da benzerlikleri görüyoruz. Bu son yıllardaki yeni ve güçlü bakış açısı bize fosilleri, onları inceleme ve tanımada kullandığımız yeni argümanlarıyla birlikte makro geçmişimizin izlerini sürerken, mikro geçmişimizdeki engin dokümanlardan da faydalanırsak ancak evrimin basamaklarını kavrayabileceğimizi gösteriyor.
Haziran-Temmuz-Ağustos 2014 tarihli Sağlık Düşüncesi ve Tıp Kültürü Dergisi, 31. sayı, s: 92-95’ten alıntılanmıştır.