Doğal seçilim mekanizması

Transkript

1 DOĞAL SEÇİLİM

2 Doğal seçilim mekanizması Bir önceki konuda evrime dair kanıtları inceledik Bu konu ise bunun NASIL olduğunu incelemektedir Darwin gözlemlediği örüntüleri süreç ile ilişkilendirdi İddiaları bu yüzden çok akıllıcaydı... Tezi, değişim yoluyla türeme üzerine bilimsel tartışmaları tamamen bitirecek kadar ikna ediciydi Evrim o zaman da bugün de kanıtlanmış bir olgudur

3 3.1 Doğal seçilim yoluyla evrim Darwin in dört önermesi: 1. Popülasyonu oluşturan bireyler farklılık (varyasyon) gösterir 2. Farklılığın bir kısmı yeni nesillere aktarılır 3. Her nesilde bazı bireyler hayatta kalmak ve üremek bakımından diğerlerine göre daha başarılıdır 4. Hayatta kalma ve üreme rastgele değildir; bireyler arasındaki farlılıklara bağlıdır Koşullara en uygun farklara sahip bireyler hayatta kalır ve ürer Bu doğal seçilimdir veya «En uygun olanın hayatta kalması»

4 Bireyler arasında farklar bulunur Farklar kalıtılır Darwinist evrim: Popülasyonların zaman içinde kademeli olarak değişmesi Az acı Acı Hayatta kalıp üreyebilenler daha fazla sayıda birey dünyaya getirir Bazı çeşitler diğerlerine göre daha fazla hayatta kalır ve ürer Sonuç: Popülasyonun bileşimi bir nesilden diğerine geçerken değişir

5 3.1 Doğal seçilim yoluyla evrim HIV Aynı konaktaki virüsler, ters transkriptazdaki mutasyonlar sebebiyle AZT varlığında DNA sentezleme açısından farklılık göstermekteydi AZT bağlanamayan ters transkriptaza sahip virüsler daha fazla çoğalmaktaydı Sonraki nesle kendi mutasyonlarını aktadılar Bir sonraki nesilde ters transkriptazın bu mutasyonlarına sahip birey sayısı daha fazla oldu Bu değişim doğal seçilim yoluyla evrimdir!!!

6 3.1.1 Uyum gücü (fitness) ve uyum (adaptasyon) Hayatta kalma ve üremede daha başarılı olan ve bir sonraki nesilde yavruları popülasyonun daha büyük yüzdesini oluşturan bireyler iyi uyan bireylerdir Uyum gücü bireylerin bulundukları ortamda hayatta kalma ve çoğalma yeteneğidir Adaptasyon (uyum) bir bireyin bulunduğu çevrede uyum gücünü, diğer bireylere göre, artıran özelliktir

7 3.1.1 Uyum gücü (fitness) ve uyum (adaptasyon) Adaptasyon, Doğal Seçilim yoluyla meydana gelen evrimsel değişimlerin tümüne verilen isimdir Her adaptasyon, evrimsel değişim olmak zorundadır; ancak her evrimsel değişim, adaptasyon değildir!!! "Adaptasyon" sözcüğünün kullanılma nedeni, bir evrimsel değişimin Doğal Seçilim yoluyla olup olmadığını belirtmektir

8 3.1.2 Darwin in dört önermesi Alfred Russel Wallace Darwin le aynı sıralarda doğal seçilim teorisini geliştirmiştir Wallace neden meşhur olamamış? Darwin bunu daha önce düşünmüş ve Kitabı bu teoriye en iyi açıklamayı getirmiştir Dört önermenin her biri ve bunların mantıksal sonuçları birbirinden bağımsız olarak doğrulanabilir Ne gizlenen varsayımları ne de sorgulanmadan kabulü istenen bir şeyi vardır!!! Hipotez sınanabilir!!!

9 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması Peter ve Rosemary Grant Darwin in ispinozlarını 1973 ten beri çalışmaktadır Türler vücut büyüklükleri ve renk açısından benzerdir fakat gaga boyutları ve şekilleri açısından olağanüstü farklılık gösterir Gaga morfolojisindeki farklar beslenme alışkanlıklarına bağlıdır Böcek, tohum, nektar, parazit, yaprak, meyve

10

11 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması Daphne Major adasındaki yer ispinozları: Çok küçük bir ada Diğerlerinden uzak İyi bir doğal laboratuvar Bu adaya veya adadan göç zordur

12

13 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması Geospiza fortis, orta boy bir yer ispinozu Adada 1200 ispinoz bulunmakta Hepsi işaretlenmiş durumda Tohum ile beslenir Tohumu gagasının tabanıyla kavrar ve güç kullanarak kırar Tür içinde gaga büyüklüğü değişkendir Büyük gagalılar büyük tohum türlerini, Daha küçük gagalılar küçük tohum türlerini yer

14 Galapagos ispinozlarının evrimi Orta boy yer ispinozu

15 İspinoz sayısı 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması 1. önermenin sınanması: Popülasyon çeşitlilik gösterir mi? Gaga yüksekliği tür içinde değişkendir 1. önerme doğrulanmıştır Gaga yüksekliği (mm)

16 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması 2. önermenin sınanması: Farklılıkların bir kısmı kalıtsal mıdır? Gaga yüksekliği farkları genetik veya çevresel olabilir Kalıtım derecesi hesaplanmalıdır Popülasyonda gözlenen çeşitliliğin ne kadarının genlerdeki çeşitlilik sebebiyle olduğu Ebeveynler ve yavruların karşılaştırılması gerekir Kalıtsal ise yavrular ebeveynlere benzemelidir

17 Yavru ortalama gaga yüksekliği (mm) Ebeveyn ortalama gaga yüksekliği (mm) G. Fortis te gaga yüksekliği kalıtsal mıdır? EVET

18 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması 3. önermenin sınanması: Bireyler hayatta kalma ve üreme başarıları bakımından farklı mıdır? İspinozların her nesilde %89 unun üreyemeden önce öldüğü gösterildi Kesinlikle bireylerin bazıları hayatta kalma ve üreme açısından daha başarılıdır

19 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması 4. önermenin sınanması: Hayatta kalma ve çoğalma rastgele değil midir? 1977 de adada şiddetli bir kuraklık yaşandı İspinoz popülasyonunun %84 ü öldü Kuraklıktan sonra sağ kalan kuşlar yeniden ölçüldü En yüksek gagalı kuşlar diğerlerinden daha çok hayatta kaldı Kuraklıkta sadece bir bitki çok meyve üretti Tribulus cistoides büyük ve sert tohumludur Sadece yüksek ve dar gagalı kuşlar bunları kırabiliyordu

20 İspinoz sayısı İspinoz sayısı 1976 tüm Daphne ispinozları Kuraklık sırasında doğal seçilim yüksek gagalı kuşları seçti 1978 hayatta kalanlar Gaga yüksekliği

21 Yeni doğanlar kuraklıktan sonra yüksek gagalılardı 1976, kuraklıktan önce doğan yavrular İspinoz sayısı Üreme açısından belirli kuşların başarılı olduğunu göstermek için yeni doğan nesilde de gaga boyunun yüksek olduğunu göstermek gerekir!!! 1978, kuraklıktan sonra doğan yavrular İspinoz sayısı

22 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması 4. önermenin sınanması: Hayatta kalma ve çoğalma rastgele değil midir? Kuraklık boyunca doğal seçilim yüksek gagalıların lehine işledi Diğer kuşlar öldü El Niño tam tersi bir etki yaptı Çok yağışlı bir yıl, küçük ve yumuşak tohumlar üretti Küçük boyutlu ve sığ gagalı kuşlar diğerlerine göre hayatta kalma ve üremede daha başarılı oldu Doğal seçilim dinamiktir

23 3.2 Galapagos ispinozlarında gaga şeklinin evrimi 4 önermenin sınanması Popülasyon evrimleşti mi? İspinoz popülasyonu üzerinde doğal seçilim etkili oldu Evrim, seçilimin bir sonucudur Nesiller boyunca popülasyonlardaki değişimdir Evrimin gerçekleştiğini anlamak için karakterlerin zaman içinde değiştiğini görmek gerekir

24 Vücut büyüklüğü Gaga şekli Gaga büyüklüğü Daphne Major ispinozlarında 30 yıllık evrim Sivri Eğer evrim gerçekleşmemiş olsaydı özelliklerin pembeyle gösterilen aralıklarda kalması gerekirdi Küt

25 3.3 Doğal seçilimin doğası Doğal seçilim süreci basit olsa da bazen bunu anlamak zor olabilir Çünkü doğal seçilim yoluyla evrim, temelinde popülasyon özelliklerinde istatistiksel bir dağılımdır Doğal seçilimle ilgili popüler fakat yanlış fikirler bulunur Doğal seçilim nedir ne değildir?

26 3.3 Doğal seçilimin doğası 1. Doğal seçilim bireyler üzerinde çalışır fakat evrim popülasyonlarda meydana gelir HIV virüsleri AZT ye veya ispinozlar tohum değişimlerine maruz kaldığında seçilen bireyler değişime uğramadı Başarılı bireyler seçilim olayına uğradılar ve diğerlerine göre daha fazla yavru ürettiler Dolayısıyla bireyler değil, popülasyonlar değişti

27 3.3 Doğal seçilimin doğası 2. Doğal seçilim fenotipler üzerinde etkilidir fakat evrim allel sıklığında değişmelerden oluşur Eğer yüksek gaga kalıtsal olmasaydı, yüksek gagalı bireyler kuraklıkta hayatta kalacaktı fakat evrim meydana gelmeyecekti çünkü bu özellik yavrulara geçmeyecekti Doğal seçilim sadece genetik temeli olan karakterler üzerinde çalışır Sonuçta popülasyonda yüksek gaga alleli arttı

28 3.3 Doğal seçilimin doğası 3. Doğal seçilim ileriye bakmaz, geçmişle ilgilidir Her yeni nesil, bir önceki neslin çevresel koşullar ile seçiliminin ürünüdür AZT dirençli virüsler ve yüksek gagalı ispinozlar ebeveynlerinin neslinin maruz kaldığı değişimlere uyumludur Eğer yeni bir çevre değişimi olursa buna uyumlu olmayabilirler Organizmalar gelecekteki koşullara değil geçmiş koşullara uyumludur

29 3.3 Doğal seçilimin doğası 4. Doğal seçilim mevcut özellikler üzerinde işlediği halde yeni özellikler evrimleştirebilir Var olan bir farklılığı seçebilir Bir tohumu kırmak için o anda yeni bir gaga yaratamaz Zaman içinde doğal seçilim yeni karakterler üretebilir Her nesilde yeni mutasyon ve rekombinasyonlar olur ve doğal seçilim bunlar üzerinde etki eder

30 3.3 Doğal seçilimin doğası Ör: Dev pandanın baş parmağı Bambuyu kavramak için kullanırlar baş parmak aslında değişime uğramış bilek kemiğidir Bu kemiğin boyutları muhtemelen farklılık göstermekteydi ve uzun olanları seçilime uğradı Ön adaptasyon: yeni bir amaç için kullanılan ve sonunda seçilim yoluyla tamamen yeni bir yapıya dönüşen özellik

31 Dev pandanın baş parmağı 5 parmak Baş parmak Baş parmak

32 3.3 Doğal seçilimin doğası 5. Doğal seçilim mükemmel değildir Sadece var olan farklılıklar üzerinde çalışabilir Sert tohumları en iyi yüksek ve dar gagalı ispinozlar kırabilir Seçilen kuşların çoğunun gagası ayrıca genişti ama uyum gücünü artırmıyordu Doğal seçilim mükemmel gagayı yapamaz çünkü bunun için gerekli tüm gen çeşitliliği aynı anda bulunamaz Mükemmelik değil adaptasyon

33 3.3 Doğal seçilimin doğası 6. Doğal seçilim rastgele değildir fakat ilerletici de değildir Çevreye uyum anlamında daha iyi yapar fakat gelişmiş yaşam formları yönünde direten hiçbir eğilimi yoktur!!! Daha karmaşık organizmalara doğru eğilim varmış gibi görünebilir fakat bazı organizmalar daha basitleşmiştir Kıl kurtları sindirim sistemini kaybetmiş Yılan ayaklı atalardan türemiştir Eski kuşlar dişlere sahipti Bazı organizmalar daha eski, bazıları daha yeni soy hatlarının türevidir fakat hiçbiri daha düşük veya yüksek değildir!!!

34 3.4 Darwinizmin evrimi «Evrimin ışığı olmaksızın biyolojide hiçbir şey bir anlam taşımaz.» Theodosius Dobzhansky, Darwin in ilk önerisinden 70 yıl sonra ancak standart görüş haline geldi. Doğal seçilim yoluyla evrimin tamamen kabul görmesi için Darwin in görüşlerinin çözülmesi gereken 3 problemi vardı:

35

36 3.4 Darwinizmin evrimi 1) Darwin in mutasyonlar hakkında bilgisi yoktu, dolayısıyla popülasyonlarda farklılığın nasıl oluştuğu hakkında fikri yoktu O zamanlar çeşitliliğin popülasyonda biteceği ve sonra evrimin işlemeyeceği söylendi Darwin bunlara cevap veremedi 2) Genetik de bilinmediği için, bu farklılıkların nesillere nasıl aktarıldığını da bilmiyordu Mendel e kadar «Harmanlanma kalıtımı» görüşü hakimdi

37 3.4 Darwinizmin evrimi Harmanlanma kalıtımı denilen (yanlış) görüş Genler boyadaki pigmentler gibidir... İki renk boyanın karışımı (ebeveynlerden gelen genlerin karışımı) eşit olarak harmanlanan bir özellik ortaya çıkarır (yavrularda)... O zaman farklılıklar karışarak popülasyonda kaybolur Bunun doğru olmadığını şimdi biliyoruz... Yavrularda bazı fenotipler ebeveynlerin karışımı gibi olsa da, kalıtılan fenotip değil genotiptir GENOTİPLER AYRI AYRI VE BÜTÜN KARAKTERLERDİR karışmazlar Ör: cilt rengi..

38 3.4 Darwinizmin evrimi 3) Lord Kelvin 1860 larda dünyanın yaşının milyon yıl olduğunu hesapladı Bu hesaplar güneşin bir kömür yığını gibi yandığı ve dünyanın sıvı halden katı hale geçerek çevreye ısı verdiği ve soğuduğu görüşüne dayanmaktaydı. Bu durumda dünyanın yaşı evrime izin vermek için çok kısaydı. 20. yy da radyoaktif izotopların keşfiyle bu varsayım çürütüldü

39 3.4 Darwinizmin evrimi Modern Sentez arasında oluşturulan modern sentez Darwin in problemlerine cevap verdi: Kademeli evrim, doğal seçilimin üzerine çalıştığı küçük genetik değişmelerden ortaya çıkar Türlerin ve yüksek taksonların kökeni, doğal seçilimin bireyler üzerinde çalışması ile açıklanabilir EVRİM yüksek uyum gücü ile ilişkili alellerin bir nesilden diğerine frekanslarının artmasıdır

40 3.4 Darwinizmin evrimi Darwin in önermeleri yeniden biçimlendirildiğinde: 1. Mutasyonlar, ayrılma ve bağımsız düzenlenme ile karışan alellerin yeni kombinasyonlarının sonucu olarak, bireyler çeşitlilik gösterir 2. Bireyler alellerini yeni nesillere aktarır 3. Çoğu nesilde yaşayabilecek olandan fazla döl üretilir 4. Hayatta kalan ve üreyen ya da en fazla çoğalan bireyler, bunları çevrelerine en iyi adapte eden alellere sahip olan bireylerdir.

41 3.4 Darwinizmin evrimi Darwin in de şüphelendiği gibi doğal seçilim evrimin tek sebebi değildir: Genellikle birinci sebebidir Diğer mekanizmalar göç, mutasyon, genetik sürüklenme - sonraki konularda işlenecektir

42 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma Doğal seçilim ve evrimin geçerliliği üzerine bilimsel tartışmalar 1900 lü yılların başında sona ermiştir!!! Fakat politik ve felsefi tartışmalar halen devam etmektedir. Tartışmanın tarihi: Maymun davası (1925) Biyoloji öğretmeni olan John Scopes Tennessee eyaletinde evrim öğretilmesi yasak olduğu halde Darwinizm okuma ödevi verdi

43 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma Scopes suçlu bulunup 100 dolar para cezasına çarptırıldı fakat dava sırasındaki tartışmalar pek çok soruyu beraberinde getirdi Evrim lehine bir zafer olarak algılandı. Çünkü tutucu bir hatip olan dava avukatı yaratılışın altı gününün 24 saatten fazla sürmüş olabileceğini öne sürdü Yaratılışçı bakış açısında tutarsızlık ve dağılma başladı

44 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma 1968 de ABD anayasa mahkemesi evrim öğretimi yasağı konusundaki yasayı kaldırmıştır Sebep kilise ile devletin ayrımına dayanıyordu Bunun üzerine yaratılışçılık görüşü savunucuları «Yaratılış bilimi» olarak evrim teorisine alternatif bir teorinin okullarda okutulması ve eşit zaman ayrılması için dava açtılar 1987 de anayasa mahkemesi dini bir görüşün kamu okullarında okutulamayacağı kararına vardı 2005 te akıllı tasarım teorisinin okutulması üzerine bir davada yine anayasanın 1. maddesine aykırı olduğu gerekçesiyle izin verilmedi.

45 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma Akıllı Tasarım Teorisi Organizmaların karmaşık ve mükemmel olmaları doğal seçilimin rastgele mutasyonları seçmesiyle nasıl açıklanır? Aslında bu soruyu Darwin kendi kitabında sormuş ve buna bir bölüm ayırmıştı «Bazı organların mükemmeliği» Omurgalıların gözleri örneği... Bu ancak bilinçli bir varlığın işi olmalıdır

46 Karmaşıklık: Rastgele değişme nasıl düzene yol açmaktadır? Mutasyon ve çeşitlilik rastgeledir fakat doğal seçilim rastgele değildir Koşullara uyum gücünü artıran karakterler seçilmektedir Bizim doğal dünyada karmaşık olarak algıladığımız özellikler, adaptasyonlardır - yani uyum gücünü artıran yapı veya davranışlardır.

47 Mükemmellik Omurgalı gözü gibi mükemmel yapılar küçük kademeli değişimlerle nasıl oluşabilir? Darwin e göre, omurgalı gözü daha basit gözlerden türemiş olmalıydı Buna örnekler bulunmaktadır: diğer organizmaların gözleri incelendiğinde omurgalı gözüne doğru evrimsel değişim fark edilir "İndirgenemez Komplekslilik" hipotezi günümüzde bilim tarafından çürütülmüş ve hatta ileri süren bilim insanı olan Michael Behe tarafından bile terk edilmiş; ancak bu terk ediş ve çürütülme önemsenmeden inatla karşımıza çıkarılmaktadır Göz ve beyin gibi organlar, indirgenemez bir biçimde karmaşıktır.

48 Göz de, tıpkı elektrik ağları gibi bir prensiple çalışmaktadır ve gözün işleme biçimi, son derece basit ve anlaşılırdır İlk "gözsü" yapıların günümüzden 600 milyon yıl önce evrimleştiği düşünülmektedir. Göz, tek bir atada, bir defa evrimleşip tüm canlılara bu şekilde aktarılmamıştır. evrimsel süreçte 50'den fazla defa, birbirinden bağımsız olarak evrimleşmiştir İlk "gözsü" yapılar: 600 milyon yıl önce. Işığın yönünü ayırt edebilecek çok hücreli optik sistemler göz lekeleri olarak başlamış

49 Yumuşakça gözü evrimi

50 Göz mükemmel midir? İnsan gözünün ışığa duyarlı hücreleri ışığa doğru değil, gözün arkasına doğru bakmaktadır. Optik sinirler ışığa dönük tarafta birleştiğinden kör nokta oluşur. Ahtapot gözünde ise sinirler gözün arkasından çıkarlar ve ağ tabakanın önünden geçip ışığı kesmezler ve kör nokta yoktur. İnsan Ahtapot Kör nokta Optik sinir Optik sinir Reseptör hücreler Reseptör hücreler

51 Bazı kusurlar: Zürafaların boynu, C vitamini sentezleyememek, fotosentez yapamamak, 20 yaş dişi Bunları hangi şekilde açıklamak daha mantıklı? 20 yaş dişi

52 sağ larinks siniri sağ larinks siniri Sol larinks siniri Vagus siniri Aort yayı Sol larinks siniri Aort yayı Bu sinir en çok hasar gören sinirdir ve pek çok bozukluğa sebep olur

53 Solungaç yarıkları balık Vagus siniri Ağız Embryolojik gelişim Kalp Memeliler Vagus siniri Ağız Sağ larinks siniri Sol larinks siniri Aort yayı Kalp Akciğer atardamarı

54 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma - Diğer bir tartışma konusu Darwin «Eğer ortaya çıkmış herhangi bir karmaşık organın sayısız, ardışık, küçük değişimlerle oluşmasının mümkün olmadığı gösterilebilirse, teorim mutlak olarak çökecektir. Ancak ben böyle bir şeyle karşılaşmadım.» Yaratılışçı Michael Behe (1996) «İndirgenemez biçimde karmaşık her bir parçası çalışması için gerekli tek bir sistem» Ökaryot kamçı örneği «Bu karmaşık yapının bir öncülü bulunamaz» demiştir Halbuki doğada bu yapının daha basit formları mevcuttur. Behe nin tezine göre kamçı yapısındaki proteinler son hale gelene kadar işlevsiz olmalıydı Halbuki bir proteinin daha önceki formlarda başka bir işlev için kullanılabildiği kanıtlanmıştır.

55 Kamçı Yılan balığı spermi

56 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma - Diğer bir tartışma konusu Organizmalar basit formlardan karmaşık formlara doğru geliştiklerinden, evrim termodinamiğin ikinci yasasını ihlal eder Organizmalar her zaman daha karmaşığa doğru evrilmez Entropi yasası sadece kapalı sistemlere uygulanabilir Dünya açık bir sistemdir bitkiler güneşten sürekli olarak enerji hapseder

57 3.5 «Bilimsel yaratılışçılık» ve akıllı tasarım üzerine tartışma - Diğer itirazlar oevrim sınanamaz oyeni türlerin oluştuğu gözlemlenemez, dolayısıyla evrim ispatlanamaz dolayısıyla sadece bir inanç meselesidir

58 Çatışmayı motive eden nedir? Aslında konu bilimsel kanıtlar veya din ile uyum değildir Evrimin lise kitaplarına konulup konulmaması gerektiği konusundaki bir tartışmada: «Çocuklara kim oldukları ve buraya nasıl geldiklerinin öğretilmesinin, neden burada oldukları, görevlerinin neler olduğu, nasıl yaşamaları gerektiği ile bir ilgisi var mıdır?» Esas endişe evrimin, insan ahlakı ve davranışı için ne anlama geldiğidir. Halbuki bu iki olgu tamamen ayrı temellerden köken alırlar.