Evrimin Ölçü Birimi: ''Darwin'' ve ''Haldane'' Birimleri - Evrim Ağacı
Halk arasında halen evrimin gerçek olup olmadığı gibi komik bir konu tartışıladursun, geride bıraktığımız 1.5 asır boyunca elimizi attığımız her türlü canlının evrimleştiğini gördük ve halen de görmeye devam ediyoruz. Bazı türlerin evriminden yepyeni bilimsel gerçeklere ulaşırken, çok iyi bildiğimiz diğer türlerin evrimini incelerken daha önceden gözümüzden kaçmış noktaları tespit edebiliyoruz. Bilim insanlarının elinde evrimle ilgili o kadar fazla veri var ki, bunları kategorize ederek bir arada değerlendirmek bile çok zordur. Benzer şekilde, evrimsel değişimleri gösteren verilerin fazlalığı, kimi zaman bilim insanları arasında iletişim ve anlaşma sorunlarını da doğurabilmektedir. Çünkü her canlı aynı şekilde ve hızda evrimleşmez; dolayısıyla her canlı bize evrimsel süreçle ilgili çok farklı bilgiler verebilir.
İşte bu nedenle evrimsel biyologlar, bir türün ne kadar değiştiğini ortak bir dille izah edebilmek için bir birim geliştirme çabasına giriştiler. Bu tıpkı kütlenin "gram" ya da "libre", hacmin "litre" ya da "galon", uzunluğun "metre" ya da "ayak" ("fit", İng: "feet") ile ölçülmesi gibidir. Ancak bu birimin gösterdiği, türlerin temel evrimsel değişim miktarıdır.
Tabii hemen fark edebileceğiniz gibi sorun, bu değişim miktarını belirlemektir. Örneğin bir canlının kürk kalınlığının değişimi ile ten renginin değişimini veya belli bir özelliği cinsel olarak seçme miktarındaki değişimi nasıl aynı ölçekte belirleyebiliriz? Benzer şekilde, örneğin bir canlının diş uzunluğunun evrimini ele alırken, 5 milimetreyken 6 milimetreye çıkması ile, 50 milimetreyken 51 milimetreye çıkmasını aynı birimde nasıl ifade edebiliriz? Evet, ikisinde de uzama miktarı 1 milimetredir; fakat bir canlının dişinin 5 milimden 6'ya çıkması, 50 milimden 51'e çıkmasından çok daha kritik ve büyük bir değişimdir.
Bu sebeple evrimsel biyologlar, uzama, kalınlaşma, büyüme, ton değişimi, vb. ölçülebilir büyüklükleri mutlak değişim olarak değil, oransal değişim olarak ölçme kararı aldılar. Yani bir canlının 5 milimetrelik dişinin 6 milimetreye çıkması %20'lik bir büyüme iken, 50 milimetreden 51 milimetreye çıkması %2'lik bir büyümedir. Evrimsel değişimler, bu şekilde oransal değişimlere göre belirlenmelidir.
Peki, bir sonraki sorun neydi? Temel birimin ne kadarlık bir değişim olacağı... Örneğin, buradaki yazımızdan görebileceğiniz gibi, uzunluk veya hacim birimlerinin her birinin tarihsel bir geçmişi vardır ve belli bir şeylere nazaran belirlenirler. Ancak ne kadarlık bir değişim, "1 birimlik evrim" olarak değerlendirilebilirdi? Bu soruna büyük evrimsel biyolog J.B.S. Haldane, büyük oranda rastgele bir varsayımda bulunarak "Her 2.718 katlık değişim 1 evrim birimi değişimdir." demiştir. Bu sayı, doğal logaritma tabanı olan ve matematiksel bir sabit olan "e" değeridir. Haldane, bu birimin adını, evrimin babasının ismi olarak belirledi: "Her 2.718 oranındaki değişim, 1 Darwin miktarındaki evrimdir." diye formülize etmiştir. Örneğin bir popülasyon içerisindeki bir dişin boy ortalaması 5 milimetre ise, bu dişin 1 Darwin evrimleşmesi için 1 milyon yıl sonunda 13.59 milimetreye uzaması gerekmektedir. Tabii ki çoğu zaman bu kadar hızlı evrimsel değişimler görülmez. Örneğin, 3 milyon yıl sonunda 5 milimetrelik diş ortalaması 7 milimetreye çıktıysa, o diş yaklaşık 0.25 Darwin evrimleşmiş demektir (hesap: (7-5)/(3*2.718) olarak yapılmaktadır).
Ancak tahmin edebileceğiniz gibi, sabit bir değişim miktarının temel birim olarak belirlenmesi, sonraki analizlerde sıkıntılar çıkarmıştır. Çünkü canlıların özellikleri popülasyon içerisinde mutlak olarak değil, istatistiki olarak dağılım gösterirler. Bu dağılımların değişimi de doğrusal (lineer) değil, çok daha istatistiki bir değişimdir. Durumdan duruma, türden türe, özellikten özelliğe değişir.
Bu sorunu gören paleontolog Philip Gingerich, 1993 senesinde yeni bir birim geliştirmeye karar vermiştir: yeni birim, sabit bir sayı kullanmak yerine, istatistiki dağılımlarda ortalamadan sapmayı gösteren standart sapma değerlerini kullanacaktır. Bunu örnekle anlatması birazcık daha güçtür; ancak Gingerich, evrimsel süreçte ortalamadan 1 standart sapma miktarındaki bu değişime 1 Haldane adını vermiştir.
Hem fosil kayıtlarından, hem laboratuvar deneylerinden, hem de genetik analizlerden biliyoruz ki evrimsel süreç son derece yavaş işler. Belli zaman aralıklarında bakıldığında türler kısmen sabit gözükebilir. Aslında hiçbir tür sabit değildir, sürekli bir dalgalanma halindedir. En sabit gibi gözüken türlerde bile mutlaka ama mutlaka değişimler görülür. Üstelik bu suskunluk dönemleri kalıcı değildir. Belli bir noktada, ani bir çevresel değişim ya da canlı popülasyonunda meydana gelen yeni bir mutasyon sayesinde birden hızlı bir değişim başlar. İşte bunu ilk defa fark eden Stephen Jay Gould ve Niles Eldredge, bu "duraklama-sıçrama" tipi evrime Sıçramalı Denge adını vermiştir.
Bunun en güzel örneklerinden biri, Eosen Dönem'de yaşamış atların erken türlerinden biri olan Hyracoterium grangeri türünde görülür. Türün 650.000 yıla yayılan evrimi incelendiğinde, sürekli bir gidip-gelme görülmekle birlikte, genel bir durgunluk tespit edilebilmektedir. Gingerich tarafından 1993 senesinde yapılan analizlere göre tür, bu zaman aralığında ortalamada sadece 0.0000057 Haldane miktarında evrimleşmiştir. Ancak bu dönemin sonunda, 13.500 nesil içerisinde ortalamada 0.00024 Haldane oranında evrimleşerek yepyeni bir türün, Hyracoterium aemulor türünün ortaya çıkmasına neden olmuştur. Tabii ki, her ne kadar böyle söylediğimizde sanki abartılı bir durumdan söz ediyormuşuz gibi gelse de, 13.500 neslin ne demek olduğunun üzerinde kafa yormanızı tavsiye ederiz. Örneğin sizden 13.500 nesil önce yaşayan canlı yaklaşık 270.000 yıl önce yaşamış ilk Homo sapiens popülasyonları içerisindeki bireylerdi; hatta belki daha Homo sapiens türü evrimleşmemişti bile! Sizden 13.500 nesil sonra yaşayacak canlı da, bundan yaklaşık (en az) 270.000 yıl sonra var olacaktır. O tarihe kadar türümüzün ayakta kalabileceği bile kesin değildir.
Bu evrimsel süreçte, insanın etkisi de ilginç bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Normalde canlıların başlarından büyük ve kritik olayların geçmesi için oldukça uzun zaman dilimleri gerekir. Bu nedenle evrim genellikle yavaş işler. Aslında evrim, doğru şartlar sağlanırsa son derece hızlı çalışabilen bir doğa yasasıdır. Bunun en güzel örneği, 20.000 yıl kadar "kısa" bir sürede vahşi kurtlardan evrimleştirdiğimiz evcil köpekler ile, yaklaşık 10.000 yılda vahşi (kültürsüz) türlerden evrimleştirdiğimiz zirai ürünlerdir. Ancak evrimin Yapay Seçilim mekanizmasını kullanarak, isteyerek yaptığımız bu evrimsel değişikliklerin yanısıra, farkında olmadan müdahale ettiğimiz çok sayıda evrimsel değişim de vardır. Bunların bir örneği, göçlerimiz sırasında Avrupa'dan alıp Kuzey Amerika'ya götürdüğümüz kuşlarda görülür. Bu kuşların kanat ve gagaları 0.024 Haldane oranında evrimleşmiştir! Az önceki sayılara kıyasla bunun ne kadar hızlı olduğu görülebilir; buna rağmen sayının küçüklüğü, evrimin yine de oldukça yavaş olduğunu göstermektedir. Benzer şekilde kıtalar arası taşımacılık ve göçlerle taşıdığımız sabun böğürtleni böceklerinin ağız uzunluğu da 0.01-0.035 Haldane hızında evrimleşmitşir! Bu evrimin nedeni, gittikleri yeni bölgelerdeki meyvelere göre adapte olmalarıdır.
Uzun lafın kısası, evrim belli aralıklarda son derece hızlı bir şekilde gerçekleşebilir. Bu aralıklarda bile gözle görülebilecek veya takip edilebilecek kadar hızlı değildir; fakat genel ortalamasının 100 kata kadar üzerinde olabilir! Bu müthiş "hızlı" değişimler, çok uzun süre korunamaz ve genellikle "kısa" bir süre sonra evrim eski hızına döner. Yine de bu geçiş dönemlerinde canlılarda köklü değişimler meydana gelebilir. Ancak ne olursa olsun, bu sürelerin insan ömrüne kıyasla inanılmaz geniş olduğunu lütfen hatırlayınız.
Görsel: Modern bir at (Equus), en eski atalarından olan Hyracoterium cinsi bir canlıya bakarken gösterilmiş. Boyutlar birbiriyle aynı ölçektedir ve gerçek büyüklükleri yansıtmaktadır.
Kaynak: Evolution, Douglas Futuyma (2009), sf: 96-97