Doğa Kuralları Değiştiriyor: Evrimin Temel Teorisi Sarsıldı

Hızlı Erişim / İçindekiler

• Yarım Asırlık İnanç: Nötr Evrim Teorisi Nedir?
• Yararlı Mutasyonlar Sandığımızdan Çok Daha Yaygın
• Kalıcı Olamayan Başarı: Evrim Hareketli Bir Hedefi Kovalıyor
• 800 Nesillik Maya Deneyi Değişimi Kanıtladı
• Kusursuz Uyum Neden İmkansız?

Yaşamın yeryüzündeki serüvenini açıklayan evrimsel biyoloji, uzun zamandır kabul gören en büyük dayanaklarından birini yeniden masaya yatırmak zorunda kalabilir. Michigan Üniversitesi tarafından yürütülen yeni bir bilim haberi, canlıların genetik yapısındaki kalıcı değişimlerin doğasına dair yerleşik fikirleri kökten sarsıyor. Evrimsel biyolog Jianzhi Zhang liderliğindeki araştırma ekibi, canlıya avantaj sağlayan yararlı mutasyonların aslında düşündüğümüzden çok daha sık meydana geldiğini keşfetti. Ancak ortada büyük bir tezat var: Bu faydalı genetik kodlar, popülasyonların tamamına yayılıp kalıcı olmakta zorlanıyor. Bilim insanlarının bu evrimsel bulmacaya verdiği yanıt ise doğanın dinamik yapısını özetler nitelikte: Doğa, oyunun kurallarını sürekli olarak değiştiriyor.

Yarım Asırlık İnanç: Nötr Evrim Teorisi Nedir?

Evrim süreci boyunca gen haritasında meydana gelen mutasyonlar rastgele ortaya çıkar. Bu değişimlerin bir kısmı zamanla silinip giderken, bazıları popülasyonun tüm üyelerine aktarılana kadar yayılır. Biyolojide "fiksasyon" yani kalıcılaşma denen bu durum, moleküler evrimin temelini oluşturur. 1960'lardan bu yana biyoloji dünyasını şekillendiren "Moleküler Evrimin Nötr Teorisi", gen ve protein seviyesindeki kalıcı değişimlerin çoğunun aslında nötr, yani etkisiz olduğunu savunuyordu.

Bu klasik yaklaşıma göre, zararlı mutasyonlar doğal seçilim yoluyla hızla elenirken, gerçekten faydalı olan mutasyonlar o kadar nadirdi ki genetik havuzda uzun vadede biriken kalıcı değişikliklerin çoğunun nötr olması bekleniyordu. Profesör Zhang ve meslektaşları, işte bu yarım asırlık teorinin en büyük varsayımını test etmek amacıyla yola çıktı. Canlıya hayatta kalma avantajı sunan mutasyonlar gerçekten iddia edildiği kadar nadir miydi? Laboratuvardan gelen veriler, bu soruya çok net bir "hayır" yanıtı veriyor.

Yararlı Mutasyonlar Sandığımızdan Çok Daha Yaygın

Araştırma ekibi, derin mutasyonel tarama yöntemini kullanarak Maya ve E. coli gibi model organizmalar üzerindeki binlerce genetik değişimin etkisini mercek altına aldı. Bu yöntemde bilim insanları, laboratuvar ortamında bir gen bölgesinde çok sayıda mutasyon üreterek bunların organizmanın büyüme hızına ve sağlığına etkisini ölçüyor. Canlılar nesiller boyu takip edilerek doğada en yaygın bulunan "yabanıl tip" versiyonlarıyla kıyaslandı.

Sonuçlar ezber bozacak cinstendi. İncelenen ve amino asit değişimine yol açan mutasyonların yüzde 1'inden fazlasının canlıya doğrudan fayda sağlandığı görüldü. Yüzde 1 oranı kulağa küçük gelebilir ancak evrimsel matematik açısından bu devasa bir rakamdır. Eğer mutasyonların bu kadarı faydalıysa, doğadaki gen evriminin ve kalıcı genetik değişimlerin şu an gözlemlediğimizden katbekat daha hızlı gerçekleşmesi gerekirdi. Ortaya çıkan bu uyumsuzluk, bilim insanlarını evrimin işleyiş mekanizmasını yeniden düşünmeye sevk etti. Sorunun kaynağı, çevre şartlarının hiçbir zaman sabit kalmamasıydı.

Kalıcı Olamayan Başarı: Evrim Hareketli Bir Hedefi Kovalıyor

Bir genetik değişim, belirli bir ortamda canlıyı ölümden kurtarırken, şartlar değiştiğinde tam bir yük haline gelebilir. Faydalı bir mutasyon tüm popülasyona yayılma fırsatı bulamadan çevre değişirse, kazandığı avantajı anında kaybeder, hatta canlıya zarar vermeye başlar. Profesör Zhang, durumun özetini şu sözlerle açıklıyor: "Evrimsel sonucun nötr olduğunu görüyoruz ama sürecin kendisi kesinlikle nötr değil. Modelimiz, doğal popülasyonların çevrelerine hiçbir zaman tam anlamıyla uyum sağlayamadığını gösteriyor. Çünkü çevre çok hızlı değişiyor ve canlılar sürekli hareket eden bir hedefi kovalamak zorunda kalıyor."

Bilim dünyasının bu yeni çerçeveye verdiği isim "Antagonistik Pleiotropi ile Adaptif Takip" olarak tanımlandı. Türkçesiyle; canlı toplulukları sürekli değişen çevreye yanıt vermeye çalışırken, mutasyonlar ortama göre değişen ağır bedelleri de beraberinde getiriyor. Bugün canlının yaşam kalitesini artıran bir gen, yarın onu zayıflatabiliyor. Sonuç olarak evrim tarihi, hiçbir zaman kalıcı fiksasyona ulaşamamış, kısa ömürlü zaferlerle dolu faydalı mutasyon çöplüğüne dönüşüyor.

800 Nesillik Maya Deneyi Değişimi Kanıtladı

Bu teoriyi pratikte test etmek isteyen Michigan Üniversitesi araştırmacıları, iki farklı maya grubunu tam 800 nesil boyunca laboratuvarda gözlemledi. Her bir neslin sadece 3 saat sürdüğü bu hızlandırılmış evrimsel süreçte ilk grup tamamen sabit, değişmeyen bir ortamda büyütüldü. İkinci grup ise düzenli aralıklarla değiştirilen, 10 farklı besin medyumundan oluşan değişken bir çevreye maruz bırakıldı.

Değişken gruptaki mayalar, her bir besin ortamında 80 nesil geçirdikten sonra bir sonrakine aktarıldı. Deneyin sonunda, sürekli değişen şartlara maruz kalan grupta çok daha az sayıda kalıcı faydalı mutasyon biriktiği saptandı. Yararlı mutasyonlar o grupta da ortaya çıkıyordu ancak çevre yeniden değişmeden önce popülasyonun geneline yayılacak zamanı bulamıyorlardı. Eski ortamda hayat kurtaran gen, yeni medyumda canlıyı zehirleyen bir unsura dönüştüğü için doğal seçilim tarafından hızla eleniyordu.

Kusursuz Uyum Neden İmkansız?

Bu bulgular, biyoloji dünyasına çok daha hareketli ve huzursuz bir evrim tablosu sunuyor. Canlılar kusursuz bir uyuma doğru kararlı adımlarla ilerlemek yerine, sürekli değişen doğanın peşinde nefes nefese koşan amatör atletlere benziyor. Zhang, bu durumun insanlar da dahil olmak üzere tüm canlı mekanizmaları için büyük sonuçları olduğunu düşünüyor. Modern dünyada hızla değişen yaşam koşullarımız, geçmiş çevrelerde bize avantaj sağlayan bazı genlerin bugün kronik rahatsızlıklara yol açmasını harika şekilde açıklıyor.

Doğal bir popülasyonda göreceğiniz uyum seviyesi, o canlının yaşadığı çevrenin en son ne zaman büyük bir değişim geçirdiğiyle doğrudan ilgilidir. Tam bir adaptasyonun gerçekleşmesi için gereken süre, doğadaki hiçbir ortamın sabit kalma süresinden daha uzun olamaz. Bu yüzden yeryüzünde çevresine yüzde yüz uyum sağlamış hiçbir canlı türü bulamayacağız. Evrim, zirveye ulaşılan statik bir başarı hikayesi değil; sürekli yer değiştiren bir dünyada hayatta kalma mücadelesinden ibarettir.

Kaynak: sciencedaily.com Scientists say evolution may work differently than we thought

BilimBox Yorumu: Nötr Evrim Teorisi, genomları karşılaştırırken matematiksel olarak işimize yarayan ama hayatın gerçek dinamizmini ıskalayan bir basitleştirmeydi. Michigan Üniversitesi’nin bu çalışması, genetiği sadece laboratuvardaki statik bir kod zinciri olarak değil, dış dünyanın kaotik rüzgarlarıyla şekillenen canlı bir organizma olarak görmemiz gerektiğini hatırlatıyor. Yararlı mutasyonların bu denli bol üretilmesi, doğanın biyolojik çeşitlilik yaratma potansiyelinin ne kadar yüksek olduğunun kanıtıdır. Ancak çevrenin sürekli vites değiştirmesi, bu mutasyonların bencilce tüm türü ele geçirmesini engelliyor. Bu durum biyolojik bir başarısızlık değil, aksine canlılığın esnek kalmasını sağlayan muazzam bir emniyet sibobudur. Gelecekte, özellikle iklim değişikliği gibi insan eliyle hızlandırılmış çevre krizlerinde canlıların nasıl hayatta kalacağını ya da eleneceğini tahmin ederken, bu "hareketli hedefi kovalama" modelini temel almak zorunda kalacağız. Evrim, bizi kusursuzluğa götüren bir merdiven değil; altımızdan sürekli kayan bir halının üzerinde dengede kalma sanatıdır.