P1:evrim tarihi 4 7 - Evrimi Anlamak

21. Yüzyıl için Evrim ve Gelişim: Stephen Jay Gould

1920’lerde Ernst Haeckel’in biyogenetik kanunu’nun çürütülmesi ile embriyolar üzerinde yapılan evrimsel çalışmalar on yıllar boyunca sadece entellüktüel seviyede devam etti. Haeckle’in bireyoluşun soyoluşu özetlediği kavramı derin bir şekilde yaralanmıştı ama en azından açık sözlüydü. Embriyolar ve evrim üzerinde çalışmaya devam eden az sayıdaki araştırmacı evrimsel değişim hakkında karmaşık bir yığın veri öne sürmekteydi ve bunun için yine aynı karmaşıklıkta isimler türetmekteydiler, örneğin paedomorfosis (gençtiplileşme), proterogenesis, filoembriyogenesis (embriyosoyoluşu). Çoğu embriyolog bunun yerine evrimsel imalardan uzak kendi başına bile zor bir soru olan embriyoların nasıl geliştiği üzerine odaklanmayı seçtiler. Bu sırada evrimsel biyologlar, enerjilerinin çoğunu yeni filizlenmekte olan genetik alanına yoğunlaştırdılar.

Evrim tekrar gelişim ile buluşuyor

Evrimsel zaman kapsülleri olarak embriyolara herkesten daha fazla paleontolog Stephen Jay Gould dikkat çekmiştir. 1977’ de yayımladığı Bireyoluş ve Soyoluş isimli kitabında bu karmaşaya yol açan bilimsel çalışmaların tarihsel bir sıralamasını ortaya koymuştur. Ancak aynı zamanda bu bolluğun bazı basit prensipler ile organize edilebileceğini de göstermiştir. Gelişimin zamanlamasının, radyoda bulunabilecek tarzda (şekil), iki düğme ile ayarlanabileceğini düşünün. Bu düğmelerden bir tanesi organizmanın gelişim hızını kontrol ederken, diğeri zaman içerisinde hangi şekil değişimleri geçireceğinin hızını kontrol etsin. Rasgele mutasyon, her iki düğmenin de ayarını değişterebilecek, dolayısı ile türlerin embriyolarının gelişme hızlarını arttıracak ya da düşürecek bir olgudur. Bu tip ayarlamalar bir organizmanın tüm vücudunda ya da herhangi bir organında değişikliğe yol açabilirler.

Eğer evrim, semenderin biçim değişim oranını yavaşlatmış ancak geri kalan her şeyi aynı bırakmış olsaydı sonuçta ortaya bir aksolot (tatlı su semenderi) çıkardı.

Gelişmekte olan Drosophila embriyosunun yaşamının ilk dört saati süresince hairy geninin (koyu bantlar) anlatımını gösterir (dört basamak). Farklı türler aynı genleri azıcık zaman farklarıyla açarlar. D kutusunda okla gösterilen girinti, sonunda baş ve gövdeyi birbirinden ayıracaktır.

Gelişimsel değişimler için genetik tetikleyiciler

Zamanlamadaki bu değişimler bir bütün olarak farklızamanlama olarak bilinir. Ayrıca çok sayıda ve etkili oldukları kanıtlanmıştır. Ancak Gould biliyordu ki, farklızamanlama için gerçek açıklama metamorfik radyo düğmelerinde değil bu düğmeleri etkileyen genlerde bulunabilirdi. Bireyoluş ve Soyoluş’un yayınlandığı dönemde, biyologlar gelişime katkıda bulunan genleri ilk defa izole etmeye başlamışlardı. O zamandan beri, bu genlerin gönderdiği diğer genleri tetikleyen sinyallere yani embriyonik hücrenin çoğalmasını, ölmesini, yeni bölgelere sürüklenmesini ya da bir araya toplanmasını bu genlerin nasıl etkilediklerine dair daha iyi bir bakış açısı kazandırdılar.

Bu yeni bilim çağının şafağında, Gould farklızamanlama ve benzer evrimsel değişimlerin vücudun değişik bölgelerini inşa eden genler tarafından yönlendirilmediğini öngördü. Onun görüşüne göre, embriyoların evriminden, genleri kontrol eden genler sorumluydu. Gould’un öngörüsünün doğruluğu bugün gösterildi. Örneğin 2000’de Junhyong Kim ve Yale’den biyolog arkadaşı, çok önemli bir gelişimsel genin aktif hale geçme zamanını meyve sineği Drosophilia melanogaster ve iki yakın akrabası D. simulans ve D. pseudoobscura’da karşılaştırdılar. Deney sonunda söz konusu genin proteinlerini yapmaya D. pseudoobscura’da D. melanogaster’den 24 dakika sonra başladığını buldular. Aynı zamanda D. simulans’ın geninin en başta harekete geçtiğini ve 14 dakika daha önce aktif hale geldiğini tespit ettiler. Bu üç türdeki gelişimsel genler aynı olsa da zamanlamada ki bu değişim anatomik değişimlere yol açmaktadır.

Bilim insanları düzenleyici genleri izole etmeye başladıktan sonra, onların ne kadar güçlü ve evrimin yönü üzerinde ne kadar uzun zamandır etkili oldukları konusunda çok şaşırmışlardır.

Gould’un fotoğrafı Jon Chase/Harvard News Office,1997 President and Fellows of Harvard College; Semender(Pseudotriton ruber ruber) 2002 John White; Aksolot (Ambystoma mexicanum) fotoğrafları 2003 Jessica Miller; Drosophila embriyo fotoğrafı Junhyong Kim, University of Pennsylvania alınmıştır.