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 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 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

6 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

7 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!!!

8 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

9

10 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

11

12 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

13 Galapagos ispinozlarının evrimi Orta boy yer ispinozu

14 İspinoz sayısı 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)

15 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

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

17 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

18 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

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

20 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

21 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

22 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

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

24 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?

25 3 Doğal seçilimin doğası 1. Doğal seçilim bireyler üzerinde çalışır fakat evrim popülasyonlarda meydana gelir Virüsler ilaca 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

26 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

27 3 Doğal seçilimin doğası 3. Doğal seçilim ileriye bakmaz, geçmişle ilgilidir Her yeni nesil, bir önceki neslin çevresel koşullar ile seçiliminin ürünüdür 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

28 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

29 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

30 Dev pandanın baş parmağı 5 parmak Baş parmak Baş parmak

31 3 Doğal seçilimin doğası 5. Doğal seçilim mükemmel değildir Sadece var olan farklılıklar üzerinde çalışabilir 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

32 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!!!

33 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. Modern Sentez : 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

34

35 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.

36 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

37 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

38 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

39 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.

40 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

41 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.

42 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.

43 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

44 Yumuşakça gözü evrimi

45 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

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

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

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

49 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

50 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.

51 1 HIV/AIDS Salgınının Geçmişi

52 AIDS, türümüzün yaşadığı en yıkıcı salgındır

53

54 HIV Gerçekleri tüm dünyada 36.9 milyon [31.1 milyon 43.9 milyon] insan HIV ile yaşamakta milyon [19.1 milyon 22.6 milyon] insan antiretrovirüs tedavisi görmekte de 1.8 milyon [1.4 milyon 2.4 milyon] insan ilk defa HIV ile enfekte oldu de insan AIDS-ile ilişkili hastalıklardan öldü. Salgının başlangıcından itibaren toplam 77.3 milyon insan HIV e yakalandı. Salgının başlangıcından itibaren 35.4 milyon insan AIDS-ile ilişkili hastalıklardan öldü. 54

55 HIV Gerçekleri iyi haberler 1996 daki yükselişinden sonra yeni HIV enfeksiyonları %47 azaldı da 3.4 milyon yeni enfeksiyon varken, 2017 de 1.8 milyon yeni enfeksiyon görüldü dan bu yana yetişkinlerde yeni HIV enfeksiyonu görülme sıklığı %16 azaldı dan bu yana çocuklarda yeni HIV enfeksiyonu görülme sıklığı %35 azaldı.

56 AIDS sebepli ölüm, yeni HIV enfeksiyonu, HIV ile yaşayan insanlar Yeni HIV enfeksiyonları Soldaki y-ekseni HIV ile yaşayan insan sayısı Sağdaki y-ekseni AIDS le ilişkili ölümler Soldaki y-ekseni

57 HIV salgını: HIV, 1980 ve 1990 larda başlayan birbiriyle ilişkili fakat iki ayrı salgın ile yayılmıştır 1.Sahra altı Afrika ile güney ve güneydoğu Asya da heteroseksüel erkek ve kadınlar arasında 2.ABD ve Avrupa da homoseksüel erkekler ve damar yolu ile uyuşturucu kullanıcıları arasında. Az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde hastalığın yayılım hızı daha yüksektir

58 Sorular: Gelecek vadeden azidotimidin (AZT) gibi AIDS ilaçları neden uzun vadede etkisiz olmuştur? HIV insanları neden öldürür? Neden bazı insanlar HIV enfeksiyonuna karşı dirençlidir veya enfekte olsalar da hastalık geliştirmezler? HIV nereden gelmiştir? Bunlar evrim biyolojisiyle alakalı görünmeyebilir fakat evrim iki noktanın anlaşılmasına adanmış bir bilimdir: 1. Değişen çevre koşullarında popülasyonlar nasıl değişir? 2. Yeni türler nasıl ortaya çıkar?

59 1.1.1 HIV nedir? Ters transkriptaz İntegraz Proteaz HIV virüsü RNA genomu (2 kopya) Gp120 (yüzey proteini) Gp41 (gp120 için tutunma proteini) Zorunlu hücre içi paraziti Bağışıklık sisteminin makrofaj ve T hücrelerini enfekte eder Çoğalmak için bu hücrelerin enzimlerini ve enrjisini kullanır ve konak hücre süreç sonunda ölür

60 HIV in yaşam döngüsü Ters transkriptaz İntegraz Proteaz RNA genomu (2 kopya) Gp120 (yüzey proteini) Gp41 (gp 120 için tutunma proteini) HIV hücre dışı formu= virion HIV in gp120 proteini konak hücrenin CD4 ve onun yardımcı reseptörüne bağlanır CD4 Koreseptör HIV in RNA genomu, ters transkriptaz, integraz ve proteazı konak hücreye girer Ters transkriptaz HIV in RNA şablonundan HIV DNA sı sentezler Konak DNA İntegraz HIV DNA sını konak genomu içine yerleştirir. HIV mrna sı konak RNA polimerazı tarafından HIV DNA sı kullanılarak sentezlenir Konak çekirdeği Konak hücrenin ribozomları HIV mrna sından HIV ön proteinlerini sentezler. Proteaz bunları keserek olgun virüs proteinlerini oluşturur Yeni viriüsler konak hücrenin içinde oluşur Makrofaj veya T hücresi (konak hücre) Yeni virüsler konak hücre zarından dışarı çıkar

61

62 HIV konak hücrenin kendi enzim mekanizmasını kullanır. RNA polimeraz, ribozomlar, trna lar Bu sebeple viral hastalıkların tedavisi çok güçtür. Virüsün yaşam döngüsünü bozacak herhangi bir ilaç, hücrenin de yaşamını engeller ve yan etkileri fazla olur!!!

63 CD4 T-hücresi sayısı (hücre/mm3 kan) HIV nasıl AIDS e yol açar? Evre Akut Kronik Viral yük 1 ml plazmadaki HIV RNA kopyası) Haftalar Yıllar Enfeksiyondan itibaren geçen zaman HIV, makrofaj ve yardımcı T hücrelerini enfekte eder (CD4 + hücreleri). Bu hücreler öldüğünde bağışıklık sistemi çöker. Kişi bakteri ve mantar enfeksiyonlarına kolaylıkla yakalanır. AIDS denilen evre kişinin farklı enfeksiyonlara yakalanmasıdır Ölüm genellikle 2 yıl içinde gerçekleşir

64 2 AZT neden kısa vadede çalıştı fakat uzun vadede başarısız oldu?

65 AZT ters transkriptazı durdurur AZT yapısı timidine çok benzer. AZT deki timidinde, normalindeki hidroksil grubu (-OH) yerine azid grubu (-N 3 ) bulunur. Ters transkriptaz yeni sentezlediği zincire daha fazla nükleotit ekleyemez.

66

67 AZT nin etkinliği Bazı yan etkilere rağmen ilk denemelerde AZT işe yaradı. Birkaç yıl kullanımdan sonra hastalar tedaviye cevap vermemeye başladı ve CD4 hücre sayıları tekrar düştü. Neden? ters transkriptaz mutasyon geçirip artık AZT den etkilenmeyebilir mi?

68 AZT ye duyarlı ve dirençli ters transkriptazlar arasındaki fark Duyarlı Dirençli Ters transkriptaz Ters transkriptaz

69

70 Ters transkriptazda mutasyonlar nasıl meydana gelir? Ters transkriptazın RNA dan DNA sentezlerken hata payı vardır. Bu hatalar diğer genlerle birlikte ters transkriptaz geninde de değişime yol açar.

71 HIV popülasyonları nasıl evrimleşir? 1. Ters transkriptazın DNA sentezlerken yaptığı hatalar kendi gen dizisinde mutasyonlar oluşturur. Bazı mutasyonlar AZT direnci sağlar. 1. Bir insan içinde enfeksiyon boyunca binlerce virüs nesli oluşur. 2. Bu da yüzlerce farklı ters transkriptaz üretimi demektir 3. Bunlardan bir veya birkaçı AZT yi artık timidin olarak kullanamayabilir ve AZT ye direnç kazanmış olur. 2. AZT varlığında dirençli mutant tipler diğerlerine göre daha iyi ürer. 3. Bu mutasyona sahip olan virüsler genlerini bir sonraki nesile aktarır. Diğerleri üreyemez. 4. Böylece dirençlilerin sayısı giderek artar ve duyarlı olanlar kaybolur.

72 AZT ye duyarlı virüs AZT ye kısmen dirençli virüs AZT ye yüksek dirençli virüs zaman Ters transkriptaz hataları değişken bir popülasyon oluşturur. Bazı tipler AZT direncinde fark gösterir. Direnç sonraki nesillere aktarılır AZT tedavisi süresince çoğu virüs çoğalamaz Sağ kalan tipler AZT varlığında çoğalabilenlerdir

73 İŞTE BU DOĞAL SEÇİLİM YOLU İLE EVRİMDİR!!! Bu sürecin bilinçli olmadığı, tamamen tesadüfi olduğu her zaman akılda tutulmalıdır. AZT tedavisi gören her hastada aynı tip mutasyonlar görülmüştür. Bu mutasyonlara sahip virüs tipleri, AZT ortamında üreyebildiği ve diğerleri üreyemediği için sayıları giderek artmıştır = DOĞAL SEÇİLİM

74 Direncin nasıl evrimleştiğini anlamak daha iyi tedaviler geliştirilmesine yardım eder Her ilaç için birkaç mutasyon virüsü dirençli hale getirebilir. Eğer bir yerine birkaç ilaç bir arada kullanılırsa virüsün direnç kazanması için daha fazla mutasyon gerekir. Bu da virüsü yok etmek için zaman kazandırır. Bu çoklu ilaç tedavilerine Yüksek Aktiviteli Anti- Retroviral Tedavi (HAART) adı verilir. Günümüzde bu şekilde sürdürülmektedir

75 Kullanımda veya geliştirilmekte olan ilaçlar Ters transkriptaz inhibitörleri (engelleyici) AZT 3TC Proteaz inhibitörleri Indinavir Kaynaşma inhibitörleri Integraz inhibitörleri

76 Dirençli tipler AZT varlığında üremede en başarılı olanlar mutasyona uğramış yeni HIV tiplerdir. Peki bu dirençli tipler, AZT tedavisi kesildiğinde de aynı yüksek verimlilikte çoğalabilir mi? HAYIR. Tedavi durdurulduğunda virüs popülasyonundaki AZT-dirençli virüslerin oranı tedavi öncesindeki seviyelere düşmektedir.

77 Mutasyonlar ve çevre Mutasyonlar rastgele oluşur - fakat Hayatta kalan ve üreyebilen genetik değişime sahip tipi seçen ÇEVREdir. Yani, belirli bir çevresel koşulda hayatta kalma ve üremeyi sağlayan karakterler popülasyonda yayılır Ölüme sebep olan karakterler ise kaybolur. AZT varlığında doğal seçilim mutant virüsleri, AZT yokluğunda ise doğal seçilim mutant olmayan virüsleri destekledi

78 Doğal seçilim yoluyla evrim tek yönlü ve geri çevrilemez midir? HAYIR

79 3 HIV neden ölümcüldür?

80 Evrim biyologlarının öğrendiği ilk düşünme şekli ilgilenilen organizmanın yerine kendini koymaktır. HIV popülasyonunun konak içerisindeki ani evrimi, o kişinin bağışıklık sistemi çöküşünü hızlandırır. Bu aslında öngürülü bir süreç değildir çünkü konağın ölümü HIV popülasyonunun da ölümü demektir Virüsler hücre dışında yaşayamaz O zaman neden konağa daha az zarar vererek kendi çoğalma süresini uzatmıyor? Neden konağı hızlı bir şekilde öldürmek avantajlı?

81 Bağışıklık sisteminin tepkisi Bağışıklık sistemi antikorlar ve T-hücrelerini içeren bir tepki verir. Bunlar virüs üzerinde veya konak hücreler üzerinde bulunan moleküllere bağlanır. Antikorlar ve T-hücrelerinin belirli bir moleküle karşı aktifleşmesi 1 hafta gibi bir süre gerektirir. Bir HIV popülasyonu her gün 100 milyon yeni virüs oluşturabilir

82 Ölümcüllük ve bulaşma arasında bir ilişki HIV in konağı öldürmeyen nadir tipleri de vardır. HIV-2 Viral yük daha düşüktür. Evrimsel bakış açısı. Konağın yaşam süresinden sonra da var olabilmek için, başarılı bir virüs tipinin başka bir konağa geçiş yapması gerekir. Dolayısı ile virüslerin seçilime uğradığı iki aşama vardır: Bir konakta sağ kalabilme. Yeni konağa geçiş yapabilme. İkinci aşama birinciden daha önemlidir. Viral yük fazla = bulaşma fazla Viral yük aşırı olursa bulaşmadan önce konak ölür Az viral yük = bulaşma az = nadir görülür

83 4 Neden bazı insanlar HIV enfeksiyonuna karşı dirençlidir? HIV e tekrar tekrar maruz kalan bazı insanlarda enfeksiyon gelişmez? Bu bireylerin bazılarında CCR5 (T hücresi üzerindeki HIV in bağlandığı koreseptör) mutasyona uğramıştır ve HIV bağlanamaz. CCR5-D32

84 CCR5-D32 allel frekansı

85 Araştırmacılar HIV çeşitliliğini anlamak için filogenetik ağaçlar oluşturmuştur. HIV-1 in şempanzelerde görülen bir SIV (simian immunodeficiency virüs) türünden insanlara geçtiği ve evrimleşerek HIV-1 formunu aldığı görülmüştür. Bu geçiş tarih boyunca bir defadan fazla olmuş ve farklı HIV-1 çeşitleri oluşmasını sağlamıştır. Bu çeşitlilik ve HIV in hızlı evrimleşme kapasitesi aşı üretimini zorlaştırmaktadır.

86 HIV kökeni İki ana HIV tipi: HIV-2 ve HIV- 1, iki farklı kaynaktan gelmiştir. HIV-2 isli mangabey maymunundan, HIV-1 şempanzelerden gelmiştir.

87 UYGULAMA

88 Doğal seçilim simülasyon EvoDots programı: cw/index.html Program dosyası ve açıklamaları Teams de «dosyalar» ve sakai de «Ders içerikleri» altında bulabilirsiniz.

89 Soru 11 A) Eğer verilen bir popülasyon için Darwin in dört önermesi doğru ise, evrimin olmaması için bir neden var mıdır? Bu, çoğu günümüz popülasyonunda evrimin olup olmadığıyla ilgili ne söylemektedir? B) İspinoz gaga verilerinin Darwin in önermelerini nasıl kanıtladığı üzerine düşününüz. i) eğer gaga yükseklikleri değişken olmasaydı 14. slayttaki grafik nasıl görünecekti ii) eğer gaga yüksekliği değişken fakat varyasyon kalıtsal olmasaydı 20. slayttaki grafik nasıl görünecekti iii) 16. slayttaki grafikte kuraklıktan sonra 1978 verisi için çizilen eğri, kuraklık öncesi 1976 verisi için çizilen eğriden neden da yukarıdadır?