Darwin ve Moleküler Devrim

Doğal seçilim aslında bir genetik kuramı. Çünkü doğal seçilim süreci
genetik çeşitliliğin varlığını gerektiriyor. Bu çeşitlilik ortamında,
Darwin'in deyimiyle "varolma mücadelesi"nde, avantajlı özelliklere sahip
bireyler varlıklarını sürdürebiliyor ve bu özelliklerini bir sonraki
kuşağa aktarabiliyorlar. Ancak Darwin, genetik süreçlerin nasıl
işlediğini özelliklerin bir kuşaktan diğerine nasıl aktarıldığını-
bilmiyordu. Ebeveynler ve yavrular arasındaki genel benzerliğin farkında
olsa da, kalıtım sürecinin ayrıntılarını anlamamıştı. Oysa, tam da
Danvin'in evrim düşüncesini geliştirmekte olduğu sıralar, Gregor Mendel
bu ayrıntıları anlama aşamasındaydı. Darwin, Mendel'in makalesini hiç
bir zaman okumadı. Sonuç olarak, o sıralar kalıtımla ilgili geçerli
yaklaşım olan "karışımsal kalıtım" düşüncesiyle yetinmek zorunda kaldı.
Bu düşünceye göre bir yavru, ebeveynlerinin özelliklerinin bir
karışımını taşırdı ve genellikle bir özellik, anne ve babanınkilerin
ortalaması gibiydi.
Ancak, "Türlerin Kökeni"nin yayımlanmasından sekiz yıl sonra
(Mendel'in makalesinden bir yıl sonra), 1867'de, bir mühendis olan
Fleeming Jenkin. karışımsal kalıtım ve doğal seçilimin bir birleriyle
uyumlu olmadığını gösterdi.Biri kırmızı, diğeri beyaz iki kutu boya
olduğunu ve doğal seçilimin "kırmızı" özelliği yeğlediğini düşünün.
Karışımsal kalıtım durumunda, kırmızı bir birey ile beyaz bir bireyin
çiftleşmesi sonucu oluşacak yavrular her zaman pembe olacaktır. Yalnızca
kırmızı ile kırmızının çiftleşmesi durumunda kırmızı bireyler ortaya
çıkacak, diğer tüm çiftleşmelerdeyse (ör. beyaz x kırmızı: pembe x
kırmızı) kırmızılık azalacaktır. Yeni ve yararlı bir özellik olan
kırmızı, büyük bir olasılıkla ender olarak ortaya çıkacak ve hakim
durumdaki beyaz form ile çiftleşerek pembe yavrular üretecektir. Diğer
bir deyişle, karışımsal kalıtım herşeyin orta noktaya yaklaşmasına yol
açacak, renk pembeye yaklaştıkça, bir uç nokta olan kırmızı yok
olacaktır. Fleeming'in düşüncesi, haklı olarak bunun doğal seçilimin
etkisine ters düşen bir süreç olduğuydu.
Darwin, Jenkin'in haklılığını görerek kuramını kurtarmak için bir
yol aradı ve "pangenesis" adını verdiği kendi kalıtım kuramını ortaya
attı. Bu kuram özünde, Jean-Baptiste de Lamarck adlı Fransız biyologun
19. yüzyılda dile getirdiği ve sonradan "Lamarkizm"le tanımlanacak olan
kalıtım sürecine benziyordu. Bu süreç, "edinilmiş özelliklerin
kalıtımı"nı içeriyordu. Temelde Lamarck. bir canlının, yaşamı süresince
edindiği özellikleri yavrularına geçirebileceğine inanıyordu. Lamarck'ın
kendisi tarafından kullanılmamış olmasına karşın, bu konudaki en ünlü
örnek zürafanın boynuyla ilgili olanıdır. Lamarkizme göre tek tek her
zürafa, en üst dallardaki yapraklara ulaşabilmek için yaşamı boyunca
boynunu gerdiği için, yaşlı bir zürafanın boynu gençlerinkine göre biraz
daha uzundur. Lamarck, zürafanın boyun uzunluğundaki bu değişimin
yavrularını da etkileyeceğini düşünüyordu; böylece sonraki kuşağın
zürafaları, yaşamlarına önceki kuşaktan daha uzun boyunlarla
başlayacaklardı. Darwin'in pangenesis kuramıysa bu süreç için bir
mekanizma öneriyordu: Vücudun değişik parçalarında üretilen "gemül"ler,
kana karışarak eşey hücrelerine, yani erkekte sperm, dişideyse yumurta
hücrelerine taşınıyordu. Her bir gemül, anatomik bir parça ya da bir
organa ait özellikleri belirliyordu. Bu durumda bir zürafanın yaşamı
boyunca boynunu germesi, "boyun uzunluğu" gemüllerinin sürekli "daha
uzun boyun" sinyalleri göndermesine neden olacaktı.
Lamarck ve Darwin yanılmışlardı. Darwin'in kurguladığı sistemin
yanlışlığını ortaya çıkaran, kendi kuzeni Francis Galton oldu. Galton
birkaç kuşak boyunca tavşanlara, başka renk tavşanlardan kan verdi.
Darwin haklı olsaydı, kanın içindeki yabancı renk gemülleri nedeniyle
alıcı tavşanların en azından birkaç tane 'yanlış renkte' yavru
üretmeleri beklenirdi. Oysa Galton, deneyi birçok kuşak boyunca
tekrarlamasına karşın, beklenenden farklı bir renk oranı gözlemlemedi.
Jenkin'in eleştirilerini yanıtlayabilmek için son çare olarak
pangenesise sarılmış olan Darwin'se. Galton'un ortaya koyduğu delilleri
kabul etmek istemedi. Sonunda, Darwin'in öldüğü sıralarda Alman biyolog
August Weismann, sperm ve yumurta oluşturan eşey hücrelerinin diğer
vücut dokularıyla ilişkisi olmadığını ortaya koydu. Yani. bir zürafanın
boynuyla sperm/yumurta üreten hücreleri arasında hiç bir iletişim yoktu.
Dolayısıyla Lamarkizm ve pangenesis biyolojik olarak olanaksızdı.
Talihsiz Darwin!

Mendel'in çalışmaları konusunda bilgisi olsaydı, Jenkin'i
yanıtlayabilmek için son derece ayrıntılı, üstelik de bütünüyle yanlış
olan pangenesis kuramını ortaya atması gerekmeyecekti. Mendel, bezelye
bitkilerini üreterek yaptığı gözlemlerine dayanarak, daha sonra "gen"
adı verilecek olan kalıtım etkenlerinin, bireyin deneyimlerinden
etkilenmedikleri, aksine, kuşaktan kuşağa bir bütün olarak ve değişmeden
aktarıldıkları sonucuna vardı. Ayrıca bazı koşullar altında, bir
özellik geçici olarak gizli kalabiliyordu. Kırmızı ve beyaz boya
kutularımıza dönecek olursak, ilk çiftleşmenin sonucunda pembe bireyler
ortaya çıksa bile. bir sonraki kuşakta, örneğin pembe x pembe
çiftleşmesinden kırmızı bireyler elde edilebilirdi. Böylece Mendel'in
çalışmaları hem doğal seçilimi Jenkin'in eleştirilerinden kurtarıyor,
hem de doğal seçilimin işleyebileceği genetik bir temel sağlıyordu.
Doğal seçilimin kritik etkeniyle ilgili olarak (önce karışımsal
kalıtım, sonra da pangenesis konusunda) Darwin'in iki kez yanıldığı
düşünülürse, bu kuramın varlığını sürdürmesi çok olağandışı bir durum.
Üstelik, kuruluşundaki hatalara karşın bu kuramın doğruluğu artık
kanıtlanmış bulunuyor. Bu olağandışı sonucun nedeni, Darwin'in öncelikli
olarak bir 'deneyci' (empiricist) olmasıydı: Onun için önemli olan.
gözlemlerini açıklama çabaları değil, gözlemlerin kendisiydi. Evrim
biyologu Ernst Mayr'ın da yazdığı gibi, "Darwin, genetik çeşitliliği bir
'kara kutu' gibi ele aldı. Hem bir doğabilimci, hem de hayvan
yetiştiriciliğiyle ilgili literatürü izleyen bir okuyucu olarak.
çeşitliliğin her zaman var olduğunu biliyordu ve bu onun için
yeterliydi. Ayrıca, doğal seçilimin hammaddesi olan çeşitliliğin her
kuşakta yenilendiğinden ve dolayısıyla her zaman varolacağından da
emindi. Diğer bir deyişle, doğal seçilim kuramının öncülü olarak doğru
bir genetik kurama gereksinimi yoktu." (One Long Argument, s. 82.
Harvard Univ. Press. 1991)
Öte yandan, son 50 yıl içinde moleküler genetik alanında kaydedilen
olağanüstü ilerlemeyi gözönüne alırsak, Darvin'in düşüncelerinin
varlığını sürdürebilmiş olması daha da şaşırtıcı. Jim Watson ve Francis
Crick, DNA'nın sarmal yapısını. "Türlerin Kökeni"nin yayınlanmasından
neredeyse 100 yıl sonra ortaya çıkardılar. O zamandan beri moleküler
biyolojide kaydedilen ilerlemeleri Darwin'in öngörmesine olanak yoktu.
Yine de onun basit kuramı, biyolojide kendisini izleyen tüm gelişmelere
ters düşmeden yaşadı. Hatta yeni bulgular, kuramı zayıflatmak bir yana.
destekledi bile. Moleküler genetiğin en son zaferini, insanın (ve birçok
başka türün) genomundaki dizilimin eksiksiz olarak belirlendiği
çalışmayı ele alın: Kendisi de genom projelerinin başlatanlarından olan
Jim Watson, projeden bugüne kadar elde edilen en önemli bulgunun ne
olduğu konusunda düşüncesi sorulduğunda, "Genom projesi Darwin'in,
kendisinin bile inanmaya cesaret edebileceğinden daha haklı olduğunu
gösterdi" yanıtını vermişti. Ayrıca Watson. beklenilenin tersine, genom
projesinden çıkarılacak tıbbi sonuçlar yerine evrimsel sonuçlan
vurgulamayı yeğledi. Çünkü genom projesi, genetik organizasyonun temel
özelliklerinin tüm canlılar tarafından ne ölçüde paylaşıldığını ortaya
çıkarmış bulunuyordu. Watson haklı olarak, genom çalışmalarıyla
birlikte, canlıların evrimsel bağlantılarıyla ilgili yeni ufukların da
açılacağı düşüncesinde.
Yakın zamanda "Türlerin Kökeni"ni yeniden yazma ve güncelleştirme
işini üstlenmiş olan İngiliz bilimci Steve Jones da, Darwin'in
çalışmasının sağlamlığından etkilenenlerden: "Sonuç olarak bu kitap
(benim beklemediğim kadar) aslına benzeyen bir yapıt oldu. Darwin'in
tezi. bir asırlık bilimsel gelişmeyi kolayca kaldırabiliyor." (Almost
like a whale, s. XXVII Doubleday 1999)
Bunu izleyen bölümlerde, yüzyılı aşkın süre boyunca bilimde
gerçekleştirilen bu ilerlemenin daha ilginç ve daha yeni sonuçlarından
bir kısmını kısaca gözden geçireceğiz. Tüm bulgular, Darwin'in
düşleyebileceğinin çok ötesinde olmalarına karşın, "Türlerin Kökeni"nde
çizilen çerçeveye rahatça oturuyorlar. Bu modern çağda Darwin gerçekten
de "kendisinin bile inanmaya cesaret edebileceğinden daha doğru".Yaprak
yiyebilmek için moleküler düzeyde ne gerekli?

Doğal seçilimin gücünü en iyi ortaya koyan süreçlerden biri de
"benzeştiren evrim"dir. Bu süreç, akrabalıkları olmayan canlı
gruplarının, aynı seçilim baskısı sonucunda benzer özellikler edinmesini
içerir. Bu yakınlaşma farklı düzeylerde olabilir: Örneğin kuşların ve
yarasaların kanatlan, benzeştiren evrim sonucunda oluşmuştur. Her iki
çözüm de. bir uçma organı yaratmak şeklindeki evrimsel sorunu paylaşır.
Kuş ve yarasa kanatları temelde bütünüyle farklıdır elbette (örneğin,
kuş kanadı kuşun yalnızca ön ayağını, yarasa kanadıysa hem ön hem de
arka ayakları içerir). Ayrıca bu iki canlı grubunun, uçma yeteneğini
birbirlerinden bağımsız olarak kazandıkları da çok açıktır.
Taksonomistlerin yarasayı kuş olarak sınıflandırma tehlikesi yoktur;
çünkü bu canlılar ortak olan sorunlarını çok farklı yollarla
çözmüşlerdir.
Ancak, taksonomistler için büyük sorun yaratan doğal seçilim
örnekleri de var. Bazı durumlarda benzeşim süreci o kadar etkili oluyor
ki, ortaya çıkan benzerliğe dayanarak hiç bir akrabalığı olmayan
canlılar, yanlışlıkla aynı gruba konulabiliyorlar. Örneğin, soyu
tükenmiş olan keselikurdun, görünürde kurda çok benzemesi, ilk
taksonomik değerlendirmeler sonucunda bu iki canlının yakın evrimsel
akrabalar olarak sınıflandırılmasına (diğer bir deyişle
benzerliklerinin, kurt-benzeri ortak bir atadan evrimleşmiş olmalarından
kaynaklandığı düşüncesine) neden olmuş. Oysa daha ayrıntılı bir
incelemede, temelde çok farklı iki ayrı memeli grubuna ait oldukları
ortaya çıkıyor: Keselikurt bir keseli, kurtsa bir etenli (plasentalı)
memeli. Yani bir kurda benzemesine karşın keselikurt, aslında kanguru
gibi keseli hayvanlarla daha yakın akraba. Öyle görünüyor ki, iki ayrı
bölgede 'köpek'liği yeğleyen seçilim baskısı, biri keseli, diğeri
plasentalı olmak üzere iki farklı hayvan çözümüyle sonuçlanmış.
Darwin'in bu örneklerle bir sorunu olmayacağı kesin. Ancak DNA
devrimi, seçilim sonucu oluşan benzerlikleri çok daha ayrıntılı
incelememize olanak tanıyor. Doğal seçilim ne kadar duyarlı? Benzer
seçilim baskıları, farklı gruplar arasında moleküler düzeyde benzeşmeyle
sonuçlanabilir mi? Diğer bir deyişle, temel bir işlevi yerine getirmek
üzere belli bir proteini kullanan çeşitli canlılar arasında, protein
dizilimi açısından benzeştiren evrim gelişmesini bekleyebilir miyiz?
DNA dizilimi, yaşamın aktif molekülleri olan proteinleri kodlar.
Proteinlerin kendileriyse aminoasit adı verilen yapıtaşlarından
oluşurlar. Yani bir genin DNA dizilimi, oluşacak aminoasit zincirini
belirler. Dolayısıyla DNA diziliminde oluşan bir mütasyon. üretilen
proteinin aminoasit dizilimini de etkiler. Öyleyse, belli bir proteinin
belli bir biçimde kullanımının yeğlendiği durumlarda, akrabalığı olmayan
canlıların aminoasit diziliminde de benzeştiren evrim görmeyi
bekleyebilir miyiz?
Doğal proteinlerde 20 farklı aminoasit bulunabiliyor. Proteinin
belli bir yerinde bu 20 aminoasitten herhangi biri bulunabileceği için,
olası farklı dizilim sayısının çok yüksek olduğunu unutmayın. Örneğin,
200 aminoasit uzunluğundaki bir protein için 20 üzeri 200 farklı
aminoasit dizilimi bulunabilir. Doğal seçilim, proteinin işlevini en iyi
biçimde yerine getirmesini sağlayan dizilimi yeğler. Ama doğal seçilim
ne kadar kesin sonuç verebilir? Belli bir işlev için ortak seçilim
baskıları olduğunu varsayarsak, farklı canlı gruplarında bağımsız olarak
aynı aminoasit dizilimiyle -bütün olasılıklara karşın yeğlenen
dizilimle- sonuçlanabilir mi?Belli koşullar altında, "evet". Bunun en
iyi örneğini yaprak-yiyen hayvanlarda görebiliriz. Yaprak yemek, besin
elde etmenin zahmetli bir yolu; çünkü bitkilerde hücre duvarının temel
maddesi olan selülozun parçalanması, özellikle zor. Ve selülozu
parçalayamazsanız yaprak hücrelerinin içine ulaşıp gerekli besinleri
alamazsınız. Bu nedenle, "geviş getirenler" olarak bilinen, ineğin
yanısıra başka evcil hayvanları da içeren memeli grubu, mikroplardan
yararlanır. Bu hayvanların bağırsaklarında, selülozu ustaca
parcalayabilen bakteri toplulukları yaşar. Kısacası inekler, selülozu
parçalayıp bitki hücrelerini açmak için bakterileri kullanırlar. Ama
bakteriler bu hücrelerin içindeki besini kendileri kullandıkları için,
ineklerin bu kez de besini bakterilerden ayırmanın bir yolunu bulmaları
gerekir. Bunu yapabilmek için inekler ve diğer geviş getirenler,
"lizozim" adı verilen ve bakterilerin hücre duvarını parçalayan bir
enzim (aktif bir protein) kullanırlar. Sonuç olarak, bir ineğin yediği
otlardan besin elde etme süreci son derece dolaylı: Otu yiyor,
bakteriler bitkinin selüloz hücre duvarını parçalıyor ve hücrenin
içindekileri kullanıyor: bundan sonra ineğin bağırsaklarındaki lizozim,
bakterileri parçalıyor ve sonunda besinler ineğe ulaşabiliyor. Evrimsel
açıdan lizozim, yeni bir sindirim işlevi için kullanılmış oluyor.
Enzimin tipik işleviyse, memeli vücudunu bakteri saldırılarına karşı
korumak; hayvan için sorun yaratmalarına fırsat vermeden, bakterilerin
lizozimler tarafından parçalanması gerekiyor. Örneğin, gözyaşındaki
lizozim bu yolla bakteriyel enfeksiyon riskini azaltıyor.
Aslında geviş getirenler yaprak yemekte uzmanlaşmış tek memeli grubu
değil. Özellikle Asya'da yayılım gösteren ve langur adı verilen bir
grup maymun da bu işi yapabiliyor. Peki ama langurlar selülozu sindirme
sorununu nasıl çözüyorlar? Şaşırtıcı bir şekilde (ve geviş getirenlerle
hiç de yakın akraba olmadıkları için bağımsız olarak) bu sorun için aynı
çözümün evrimleştiğini görüyoruz: Onlar da bağırsaklarında, işlevi
selülozu parçalamak olan bir bakteri topluluğu barındırıyorlar. Ve onlar
da, bakterilerin bitkilerden aldıkları besini elde etmek için,
bakterilerin hücre duvarını parçamada lizozimden yararlanıyorlar. Bu
olgunun kendisi, benzeştiren evrimin. diğer bir deyişle bütünüyle ayrı
iki hayvan grubunun ortak bir evrimsel sorunda aynı çözüme ulaşmasının,
güzel bir örneğini oluşturuyor. Ancak benzeşim bununla da kalmıyor:
Langur maymunlarına ve geviş getirenlerden biri olarak ineğe ait
lizozimlerin aminoasit dizilimlerini karşılaştırdığımızda, bu kadar uzak
akraba olan gruplar için bekleyebileceğimizden çok daha yüksek bir
benzerlik buluyoruz. Daha ayrıntılı bir inceleme yaptığımızdaysa, geviş
getirenlerdeki belli aminoasit değişimlerinin (olasılıkla lizozimin
sindirime ilişkin bu yeni işlevi kazanmasını kolaylaştırmak üzere)
langurlarda da gerçekleşmiş olduğunu görüyoruz.
Bu son derece olağanüstü bir sonuç. Bu iki yaprak-yiyen grup,
yalnızca selüloz sorununu çözmek için kirli işlerini bakterilere
yaptırmakla kalmadılar, lizozimi genel bir bakteriyel savunma enzimi
olmaktan, sindirim işlevinin temel öğesi olmaya dönüştüren aminoasit
değişimleri açısından da benzeştiler. Doğal seçilimin, aminoasit
diziliminde evrimle sonuçlanması gerçekten dikkate değer bir olgu. Bizim
gibi (ya da inekler ya da langur maymunları gibi) karmaşık hayvanların
vücudunda üretilen yaklaşık 100 000 farklı protein var. Ve bu örnekte,
bu proteinlerden yalnızca bir tanesinde, lizozimde oluşan küçük
farklılaşmalar, doğal seçilimin gücünü yönlendirmek için yeterli olmuş.
Yakın geçmişte bu öykünün bir başka yanı daha ortaya çıktı. Geviş
getirenler ve langur maymunları gibi yaprak yiyen ve dolayısıyla selüloz
sorunuyla karşı karşıya olan bir kuş türü incelendiğinde, yalnızca
Amazon havzasında bulunan ve son derece garip görünüşlü olan "hoatzin"
adlı bu kuşun da, selüloz sorununu bakterilerin yardımıyla çözdüğü ve
bakterileri parçalamak içinse lizozim kullandığı bulundu. Evet, yaprak
yiyen iki memeli grubuna ait lizozimin ve hoatzin lizoziminin aminoasit
diziliminde de benzeşme oluşmuş. Diğer bir deyişle, moleküler düzeydeki
bu benzeştiren evrim örneğinin yalnızca memelileri değil, kuşları da
içerdiğini görüyoruz.
Yüksek uçuş: Yüksek irtifa için moleküler uyum
Bir enzimin değişik formları arasındaki işlevsel farklılıklar
konusunda yorumlar yapabilmek için, o enzim ve biyolojik etkinliklerinin
aynntılarıyla ilgili bilgilere gereksinmemiz var. Aminoasit
diziliminde, dört aminoasidin wxyz şeklindeki dizilimini de içeren bir
protein düşünün. Başka bir türde aynı işlevi gören proteinde aminoasit
dizilmi wxtz olursa, diğer bir deyişle bu kısa dizide 'y' aminoasidi
yerine 't' geçmişse, bu önemli bir farklılık mıdır? Bu soruyu, ancak
proteinin yapısı ve işlevi konusunda fazlaca bilgimiz varsa
yanıtlayabiliriz. Eğer, örneğin "bu protein f fonksiyonu için
kullanılıyor" şeklinde genel bir düşünceden daha ayrıntılı bilgimiz
yoksa, y --> t değişiminin önemini anlamamız olanaksız. Oysa çok az
sayıda protein konusunda gerekli bilgiye sahibiz ve bunun sonucunda
moleküler uyumla ilgili çalışmalar zorunlu olarak sınırlı düzeyde
kalıyor. Morfolojik düzeydeki uyumla ilgili çalışmalar içinse durum
farklı. Örneğin, elin işlevini tam olarak anlamak ve hayvanlar arasında
görülen farklı el tiplerinin uyumsal değerini çıkarsamak çok zor değil.
Kırmızı kan hücrelerinde bulunan ve oksijenin taşınmasından sorumlu
molekül olan hemoglobin, moleküler uyumun evrimsel incelemesi için
bulunmaz bir aday. Hemoglobin, akciğerlerde yoğun olan oksijene bağlanır
ve vücudun, örneğin çalışan kaslar gibi, oksijen yoğunluğu az olan
bölgelerinde bu oksijeni salar. İnsanlarda rastlanan pek çok hastalıkta
hemoglobinle ilgili sorunların varlığı ve oksijen taşınımının hayvan
fizyolojisinin temel bir öğesi olması nedeniyle hemoglobin, üzerinde çok
iyi çalışılmış bir protein: hatta X-ışını yayılımı yöntemi kullanılarak
üç boyutlu yapısı belirlenen ilk proteinlerden biri (Proteinler
doğrusal aminoasit zincirlerinden oluşurlar; ancak bunlar proteinin
işlevi için gerekli olan karmaşık üc-boyutlu yapıları oluşturacak
şekilde kendi üstlerine katlanırlar.). Hemoglobinin evrimsel inceleme
açısından iyi bir aday olmasının başka bir nedeni de, oksijen taşınımı
açısından çok farklı ortamlarda yaşasalar da. tüm canlıların oksijen
taşıma gereksinimi için aynı temel molekülü kullanmaları. Örneğin bazı
kuşlar, deniz düzeyiyle karşılaştırıldığında oksijen miktarının çok daha
az olduğu yüksek irtifalarda yaşarlar. Oysa yalnızca uçmak bile, çok
enerji gerektiren ve oksijene bağımlı bir etkinlik. Dolayısıyla, bu
molekülün doğal seçilim sonucunda -oksijen açısından- aşırı ortamlara
uyum sağlayıp sağlamadığını belirlemek amacıyla, tipik olarak
yükseklerde uçan bir kuşla alçaktan uçan bir kuşun hemoglobinlerini
birbirleriyle karşılaştırabiliriz.
Kuşların çok yükseklerde uçabildiği, bilinen bir olgu. Şimdiye kadar
kaydedilmiş en yüksek kuş uçuşu. Fildişi Kıyısı'nda 11.300 m
yükseklikteyken bir jet uçağına çarpan Rüppell akbabasına (Gyps
rueppellii) ait. Bu yükseklik. Everest Tepesi'nin yüksekliğinden 2000 m
daha fazla. Yükseklik arttıkça oksijen yoğunluğunun daha hızlı
azalmasına bağlı olarak yüksekte uçan kuşlar oksijen bakımından, alçakta
uçan akrabalarından bütünüyle farklı bir ortamda yaşarlar. Göç ederken
Himalayalar gibi yüksek dağ sıralarının üzerinden geçen kuşlar da
sıklıkla çok yükseklerde uçarlar. Örneğin yazlarını Tibet, kışlarını da
Kuzey Hindistan'da geçiren Hint kazı (Anser indicus), mevsim aralarında
Himalayalar'ın üzerinden uçar. Hint kazının ve alçak bölgelerde yaşayan
en yakın akrabası olan bozkazın hemoglobinlerine bakıldığında, yalnızca 4
amino asit açısından farklı oldukları, bu farklılıkların, molekülün üç
boyutlu yapısı üzerindeki etkisi incelendiğinde de, yalnızca bir
tanesinin hemoglobinin oksijen tutma yeteneğini artırdığı görülüyor.
Buysa, yükseklerde daha az olan oksijene çok daha kolay bağlanabilmesi
için Hint kazının hemoglobininde bulunması gerekli olan özellik.
Aynı durum, yükseklerde uçan başka bir kaz türü olan And kazı
(Chloepahaga melanoptera) için de geçerli. Hint kazında olduğu gibi And
kazında da, hemoglobinin oksijen tutma yeteneğinin artmasından tek bir
aminoasit değişimi sorumlu.
Her iki sonuç da, bu iki kaza ait hemoglobin proteinlerinin, alçak
yerlerde yaşayan bozkaza ait olanlarıyla karşılaştırılması, ardından da
oksijen-bağlama yeteneğini etkileyecek aminoasit değişimlerinin kimyasal
yapıya ilişkin argümanlarla saptanması yöntemiyle elde edilmişti. Oysa
bu, birçok açıdan tartışmalı bir yöntem. Oksijen bağlama yeteneğiyle
ilgili yorumlarımızın gerçekten doğru olduğunu nasıl bilebiliriz?
Hemoglobinin bu kadar iyi çalışılmış bir protein olması nedeniyle bu
soru, gerekli deneylerle en iyi şekilde yanıtlanmış durumda. Ancak bu.
ilk bakışta göründüğünden çok daha zor bir işlem: Bir insan hemoglobini
alınıyor ve oksijen-bağlama yeteneği ölçülüyor; sonra genetik
mühendisliği devreye sokularak uygun konumdaki aminoasitin yerine, Hint
kazı için kritik olduğu belirlenen aminoasit yerleştiriliyor. Böylece,
yeryüzünde olasılıkla daha önce hiç varolmamış, yeni bir hemoglobin
molekülü üretilmiş oluyor. Şimdi, yeni üretilen bu molekülün oksijen
bağlama yeteneği ölçülebilir.
Bu deney, insan hemoglobini ve hem Hint kazı. hem de And kazının
yüksek irtifa aminoasitleri kullanılarak gerçekleştirildi. Her iki
durumda da, yeni hibrid hemoglobin molekülünün, normal insan
hemoglobinine göre belirgin şekilde yüksek bir oksijen bağlama
yeteneğine sahip olduğu görüldü. Kısacası deneysel sonuçlar, yapısal
bilgilere dayanılarak yapılan çıkarsamaları doğruladı.
Deneyler karmaşık olsa da sonuç basit: Moleküler düzeyde doğal
seçilim son derece etkili bir unsur. Moleküller, uygun koşullarda en iyi
performansı gösterecek ince bir ayara sahipler. Rüppell akbabasının
11.000 m'de uçabilmesini sağlayan unsur ise, hemoglobin molekülü
üzerindeki etkisi aracılığıyla doğal seçilim.

Moleküller ve biz: Darwin'in insan evriminde bilmedikleri

DNA devrimi sonucunda ortaya çıkan evrimsel bulgular arasında belki
de en dikkate değer olanları, kendi türümüzü ve onun tarihini
ilgilendiren bulgular. Moleküler genetik tekniklerin gelişmesinden önce,
insanın geçmişini araştırmak için kullanabileceğimiz fazla malzeme
yoktu. Sümer tabletleriyle başlayan yazılı kayıtlar göreceli olarak çok
yeniydi; arkeolojik ve fosil kayıtlarsa hem çok az bilgi sağlıyordu, hem
de bölük pörçük oldukları için yorumlayanın yaklaşımlarına
bağımlıydılar. DNA dizilimi bunların tümünü değiştirdi: Yeryüzünde bugün
varolan genetik çeşitliliğe bakarak geçmişle ilgili çıkarsamalarda
bulunabiliyoruz artık. Kullanılan mantıksa basit DNA dizilimi zaman
içinde yavaş yavaş değişir: dolayısıyla herhangi iki dizilim -ve ait
oldukları insanlar- birbirlerinden ne kadar uzun süre yalıtıldılarsa, o
kadar farklı olurlar. Şu anda varolan farklı grupların, örneğin
Avustralya yerlileri, Amazon yerlileri, Japonlar, Türkler, Kalahari
buşmanlarının DNA dizilimlerini karşılaştırarak, kimlerin birbirlerine
daha yakın olduğunu belirleyebiliriz.
Bu araştırmalardan elde edilen ilk ve en önemli sonuç, basın
dünyasında "mitokondriyel Havva" olarak adlandırıldı. Hücrenin içinde,
enerji fabrikası işlevini gören ve mitokondri adı verilen küçük bir yapı
var. İşte bu yapının içinde bulunan kısa bir DNA molekülünün dizilimini
kullanarak tüm insanlar için bir soy ağacı oluşturursak, iki şey
buluyoruz: hepimizin ortak atasının yaklaşık 100 000 yıl önce yaşadığı;
ve bu ortak atanın Afrika'da olduğu. Buradan çıkaracağımız sonuçsa,
modern insanın 100 000 yıl önce Afrika'da ortaya çıktığı ve oradan
dünyaya yayıldığı.
Bu sonuç, kayda değer bir bulguydu. Uzun zamandır türümüzün 100 000
yıldan çok daha yaşlı olduğu varsayılıyordu. Gerçekten de evrim
standartlarına göre 100 000 yıl göz açıp kapayıncaya kadar geçer: bizim
türümüz çok genç bir tür. Bu noktayı açıklığa kavuşturmak için bu
süreyi, orangutanlar için geçerli olanla karşılaştırmakta yarar var.
Orangutanlar Güneydoğu Asya'daki iki adada, Borneo ve Sumatra'da
bulunurlar. Mitokondriyel Havva çalışmasında kullanılan genetik
teknikler orangutanlara uygulandığında, ortak bir atayı en son olarak
3,5 milyon yıl önce paylaştıkları ortaya çıktı. Diğer bir deyişle, bu
adaların her birinden alınacak birer orangutan, birbirlerinden genetik
olarak en farklı durumdaki iki insandan ortalama 35 kat daha farklılar.
Ve ne ilginçtir ki. büyük bir olasılıkla siz bu iki orangutanı
birbirlerinden ayırdedemezsiniz. 3,5 milyon yıllık bir evrimin bile çok
önemli farklılaşmalara yol açması gerekmiyor. Yani. ırkçılar tarafından
bu kadar sık dile getirilen yüzeysel farklılıklara karşın, bir tür
olarak bizler şaşılacak derecede birörneğiz. En siyah Afrikalıyla en
beyaz Avrupalı arasındaki genetik farklılık, uzman olmayan birine aynı
gibi görünen iki orangutan arasındaki genetik farklılığın yanında çok
önemsiz kalıyor.
30.000 yıllık bir iskeletin DNA'sından elde edilen veriler sayesinde
artık biliyoruz ki, yakın geçmişimize ait soy ağacının en eski dalı
bütünüyle yok oldu. Neandertaller adı verilen bu insanlar 800.000 yıl
kadar önce ortaya çıktılar ve yaklaşık 30.000 yıl önce ortadan
kayboldular. Neandertallerin bizler, yani modern insanlar tarafından mı
yokedildiği. yoksa karışma sonucunda bizim bugün bir ölçüde Neandertal
mi olduğumuz sorusu yakın zamana kadar açıklık kazanmamış olan bir
konuydu. Oysa şimdi DNA analizlerine bakarak, Neandertal insanının
kaderinin, karışma sonucu yokolmak değil, zor kullanılarak soyunun
tükenmesi olduğunu açıkça görebiliyoruz. Neandertal DNA'sı tüm modern
insanlarınkinden çok farklı: eğer bizimle üremiş olsalardı, bu farklı
dizilimlerin modern insan popülasyonlarında da bulunmasını beklerdik.
Bulunmaması, Neandertallerin 30.000 yıl önce yokolduklarını ve
DNA'larını da beraberlerinde götürdüklerini gösteriyor.
İnsanın tarihiyle ilgili modern yaklaşımlar, yalnızca ırkçılık için
biyolojik bir temel olasılığını ortadan kaldırmakla ve Neandertallerin
kaderini ortaya çıkarmakla kalmadı. En ilginç sonuçlar çok yakın zamanda
bulundu. Bu sonuçlar, cinsiyetler arasındaki farklılıklar, özellikle de
göç konusundaki farklılıklarla ilgiliydi.
Yeryüzündeki herkes için. incelemekte olduğumuz DNA parçasında
dizilimin aynı olduğunu ve bu dizilimde, örneğin Güney Afrika'da bir
mütasyon oluştuğunu düşünün. Eğer yoğun bir göç hareketi yaşanıyorsa, bu
mütasyon hızla yayılır ve belki birkaç kuşak sonra, örneğin İstanbul'da
görülebilir.
Ancak eğer göç hareketleri çok azsa insanlar oldukları yerlerde
kalıyorlarsa mütasyon Güney Afrika'yla sınırlı kalır ya da çok çok yavaş
yayılır. Yani, DNA varyantlarının -mütasyonların-yayılım miktarı, göç
hareketinin büyüklüğünü belirlemek için dolaylı bir ölçüt olarak
kullanılabilir.
İnsanlık tarihini (ve göç hareketlerini) kadınlar ve erkekler için
ayrı ayrı incelememiz mümkün. Bazı DNA parçaları kuşaktan kuşağa
yalnızca kadınlar arasında aktarıldıkları için dişi tarihinin, başka
parçalarsa yalnızca erkekten erkeğe aktarıldıkları için erkek tarihinin
"işaretleri" olarak kullanılabiliyorlar. Kadınlara özgü olan ve
mitokondride bulunan DNA'dan daha önce söz etmiştik. Yalnızca dişinin
üretebildiği döllenmemiş bir insan yumurtası mitokondri (ve dolayısıyla
mitokondriyel DNA) içerirken, erkeğin sperm hücresiyle yeni bireye
yaptığı katkı mitokondri içermez. Yani mitokondriyel DNA yalnızca
kadınlar tarafından aktarılır. Öte yandan, yalnızca erkekler tarafından
aktarılan küçük bir insan kromozomu var. Erkekleri erkek yapan, bu "Y"
kromozomu olduğu için. tanımı gereği "Y" kromozomunu taşıyan tüm
insanlar erkek. Yani "Y" kromozomu erkeklere özgü ve yalnızca erkek
soyunda aktarılıyor.
İnsan popülasyonları arasındaki mitokondriyel DNA çeşitliliğini
yapısal olarak incelediğimiz zaman, mütasyonların çoğunluğunun tüm
popülasyonlar arasında büyük ölçüde yayılmış olduğunu görüyoruz. Diğer
bir deyişle, yalnızca yerel olarak görülen varyantlara hemen hemen hiç
rastlamıyoruz; yani popülasyonlar büyük ölçüde karışıyormuş gibi
görünüyor. Ve elbette bu karışma, göç hareketinin sonucu. Oysa "Y"
kromozomundaki farklılıklarla ilgili olarak yakınlarda yapılan
çalışmalar, bunun tam tersi olan sonuçlar ortaya çıkarıyor. Bu sonuçlar,
yayılım miktarının aslında çok düşük olduğunu, ve örneğin Güney
Afrika'da ortaya çıkan bir mütasyonun genellikle pek uzağa gitmediğini
gösteriyor.
Acaba neler oluyor? Tek bir tür için, kendi türümüz için nasıl bu
kadar çelişkili iki ayrı sonuç elde edilebilir? Aslında bunun açıklaması
basit: Erkekler ve kadınlar farklı hızlarda göç ediyorlar ve bunu
beklenmedik bir şekilde yapıyorlar. Çok dolaşan erkekler ve evde duran
kadınlarla ilgili tüm önyargılarımıza karşın, aslında kadınlar
erkeklerden çok daha fazla yer değiştiriyorlar. Hatta birçok kuşak
gözönüne alınarak yapılan hesaplamalarda, kadınların erkeklerden
ortalama olarak 8 defa daha fazla göç ettiği ortaya çıkıyor.
Bu, sezgilerimize bütünüyle aykırı bir sonuç. Büyük İskender'in
dizginsiz dolaşan orduları ya da Cengiz Han'in Orta Asya'da savaşan
atlılarıyla ilgili öyküleri dinleyerek büyümüş olsak da. erkekleri
hareketli avcılar ve gezginler olarak gören önyargılarımızın bütünüyle
yanlış olduğu ortaya çıkıyor. Aslında antropologlar bu olguyu kolayca
açıklayabilirler. Tüm toplumlarda antropologların "atakonumu"
(patrilocality) adını verdikleri bir uygulama görülür: İki ayrı köyden
bir çift evlendikleri zaman, kadın erkeğin köyüne taşınır. A köyünden
bir kadının B köyünden bir adamla evlendiğini ve B köyüne taşındığını
varsayın. Bir kızları ve bir oğulları oluyor. Kızları C köyünden bir
adamla evlenerek C köyüne taşınıyor; oğullan da D köyünden bir kadınla
evleniyor ve bu kadın B köyüne geliyor. Böylece erkek soyu B köyünde
kalırken dişi soyu iki kuşakta A'dan B'ye, sonra da C'ye taşınmış
oluyor. Bu sürecin kuşaklar boyunca sürmesi, dişi göçünün çok yaygın,
erkek göcününse sınırlı olmasıyla sonuçlanıyor. Erkekler gerçekten de
bazen uzak ülkeleri fethetmek için yola çıksalar da. bunlar insan
göçünün bütünü içinde önemsiz kalıyor: insanlığın tarihini
şekillendiren, kadınların adım adım köyden köye yaptıktan göçler.

Darwin'e dönüş: "Darwin'in bile inanmaya cesaret edebileceğinden daha
doğru"

Darwin'in zamanından bu yana biyolojide olağanüstü ilerlemeler
kaydedildi. Bunların birçoğu evrimle doğrudan ilgili ve Darwin'in
kuramına ışık tutuyor. Ama Darwin mezannda rahat yatabilir: Evrimsel
değişimin mekanizmasını şimdi artık çok daha iyi anlıyoruz ve bu yeni
bulgular karşısında Darwin'in görüşlerinin özü hâlâ sağlamlığını
koruyor.
Daha önce de gördüğümüz gibi. kalıtım, ve mekanizması olan genetik
konusundaki bilgisizliğine karşın kuramının yaşayabilmesi. Darwin'in
öncelikle bir deneyci olmasından kaynaklanıyor. Doğadaki çeşitliliğin ve
bunun bir kuşaktan diğerine -bir şekilde- aktarıldığının farkında
olması onun için yeterliydi. Ayrıntılı bir kalıtım kuramına gereksinimi
yoktu. Aynı durum çalışmalarının başka yönleri için de geçerli. Örneğin,
"Türlerin Kökeni"ninde, hayvan ve bitkilerin coğrafi dağılımını
inceleyen biyocoğrafyaya yalnızca iki bölüm ayırmıştı. Darwin kitabını,
kıtaların coğrafi tarihini şekillendiren en önemli gücün levha tektoniği
olduğunun bulunmasından çok önce yazmış olmasına karşın, gözlemleri
bugün hâlâ güncelliğini ve doğruluğunu koruyor. Levha tektoniği
konusundaki bilgisizliği, biyocoğrafyaya yaptığı katkıları engellemedi.
Hiç bir zaman bildiğinden ayrılmadı ve bir deneyci olarak kaldı. Farklı
anlamları olabilecek veriler konusunda spekülasyon yapmak yerine, çok
miktarda veriye sahip olduğu ve basit yorumlarla üzerinde çok şey
söyleyebileceği konulara ağırlık verdi. Böylece, biyocoğrafya gibi
iddialı konulara sapmak yerine, adaların yanısıra üzerlerinde yaşayan
hayvan ve bitkiler konusunda da çok ayrıntılı yazılar yazabildi.
Darwin'in bu deneyciliği hepimize örnek olmalı. Bu güzel kuramının
olağanüstü verimliliği, deneyciliğin, olgulardan sapmamanın gücünü
ustaca ortaya koyuyor.