Ana sayfa 153. Sayı Kelebek etkisi: İşbaşındaki doğal seçilimin anlattıkları

Kelebek etkisi: İşbaşındaki doğal seçilimin anlattıkları

233
PAYLAŞ

Sanayi devriminin bütün hızıyla sürdüğü 19. yüzyıl İngiltere’sinde, o döneme dek esas olarak beyazımsı renge sahip olan bir güve türünde siyah renkli bireylerin artış göstermesi, doğal seçilimin işleyişine ilişkin en yalın ve tartışmasız örneklerden birini oluşturuyor.

Doğal seçilimin en genel tarifi, bir biyolojik özellikte zaten var olan ve genetik temeli bulunan çeşitliliğin bir bölümünün, çevre koşulları öncekine göre net biçimde değiştiğinde, organizmanın hayatta kalma ve devamlılığını sağlamasıdır. Çeşitliliğin bu şekilde çevreye olumlu yanıt veren kısmı, dolayısıyla, ilgili yeni çevresel koşul görece sabit kaldığı sürece, geçen her kuşakta daha yüksek bir sıklıkta temsil edilecek ve nihayetinde popülasyonun -ya da türün- tamamında baskın çeşitlilik durumu haline geçecektir. Doğal seçilimin öz itibarıyla “kanlı bıçaklı bir kavga” ya da “vahşi bir hayatta kalma mücadelesi” olmayıp, kuşaklar şeklindeki geçen zamanın bir fonksiyonu olan bir yer değiştirme süreci olduğuna dikkati çeken bu tanımı doğrulayan çok sayıdaki doğal ve laboratuvar örneği de elbette mevcuttur.

Bu ve gelecek ayki ve yazılarımızda ise, doğal seçilimin bilimsel cepheleriyle en açık ve yine aynı cephelerden görece en tartışmalı örneklerinden birine, 19. yüzyıl sanayi devrimi İngiltere’sinin insanlığın hali itibarıyla karanlık atmosferinde yükselen “sanayi melanizmine”, bir güve türü olan Biston betularia’nın tür içi evrimine odaklanacağız. Yazımın bu ayki kısmı sanayi melanizminin Biston betularia örneğindeki evrimine ve bu evrimleşmeye ilişkin bilimsel tartışmaların ana eksenine odaklanacak ve gelecek ay ise bu evrimleşeme ışık tutacak genetik ve genomik bulgulara değineceğiz.

Manchester güvelerinin beyazımsı renkli bireyi.

Manchester güveleri neden kararıyor?

Biston betularia, 1850 civarından başlayarak, İngiliz sanayileşmesinin tüm hızıyla işlediği Manchester’da, sergilediği dikkat çekici morfolojik çeşitlilikle dikkati çekmiş olan bir güve türüdür. Bu türün üyeleri, o güne değin yaygın olarak gözlenen formuyla beyazımsı bir ton üzerine siyah pigment zerreciklerinin serpildiği bir vücut rengi sergilemekteyken, ilk kez ortaya çıkan siyah renkli, “melanik” bir diğer forma sahip bireyler de görülmeye başlanmıştı. İngiltere’nin yüksek sanayileşme gösteren merkezlerinde sıklığı 19. yüzyıl boyunca giderek yükselen siyah renkli formun “tipik” beyazımsı formun yerini alması yine aynı yüzyılda hemen dikkati çekmiş, B.betularia ile birlikte 70 kadar güve türünde benzer değişimler görülmekle birlikte, B.betularia 20. yüzyılın ilk on yıllarından itibaren doğal seçilimin çarpıcı örneklerinden biri olarak öncelikli biçimde araştırma konusu olmuştur. (1)

Manchester siyah renkli bireyi.

Sanayileşmenin yarattığı çevresel dönüşümün adeta bir haritası gibi okunabilecek bu hadise, gerçekten de, doğal seçilimin işleyişine ilişkin en yalın ve tartışmasız örneklerden birini oluşturur ve sanayileşmenin yarattığı çevre kirlenmesiyle temeli genetik olan biyolojik çeşitlilik arasındaki bariz bir ilişkilenmeyi ifade eder. Bu çarpıcı öykünün ana hatları şöyledir: Sanayileşme ile başlayan hava kirliliği sonucunda, sanayi merkezleri civarındaki ağaçlık alanlarda ve ormanlardaki ağaçların gövdelerini kaplayan likenler ölürler ve kararırlar. Biston betularia’nın açık renkli formlarının tünediği ağaçların açık gövde renklerinin kararması, açık renkli formların avcı kuşlarca kolayca fark edilmesine yol açarken, siyah renkli formlar artık koyulaşmış gövdelerde kolaylıkla kamufle olacaklar ve böylece avcılardan korunacaklardır. Bu durum, yaygın form olan beyazımsıların sanayi merkezlerinde tükenmelerine yol açarken siyah formların kuşaklar boyu artışını sağlayacaktır. Nitekim hadise de bu şekilde cereyan etmiştir; B.betularia’nın 19. yüzyıl ortalarından itibaren tutulan müze örneklerinin incelenmesi ve uzun süreli gerçekleştirilen saha gözlemleri ve örneklemeler, “carbonaria” adı verilen siyah formun sıklığının sanayileşen bölgelerde 19. yüzyılın ortalarından itibaren hızla arttığını göstermiştir. (2)

Siyah renkli carbonaria formu ve açık renkli tipik formla birlikte “insularia” adı verilen ve her iki uç renk durumu arasında bir rengi bulunan bir diğer formla tanımlanan bu renk çeşitliliğinin temeli genetiktir ve tek bir gendeki üç ayrı genetik varyantın (alelin) yansıması oldukları şeklinde formüllendirilmiştir. Bu formların genetik baskınlık sırası ise carbonaria (siyah) > insularia > tipik form (açık renkli)  şeklindedir ve baskın genetik varyant olan carbonaria’nın sıklık değişimini, büyük popülasyon ve evrimsel genetikçi J. B. S. Haldane gerçekleştirdiği ilk doğal seçilim şiddeti hesaplamalarında da kullanmıştır. (3)

Bilimsel ve bilim dışı tartışmalar

Biston betularia popülasyonlarında 19. yüzyıl ortalarında başlayan bu doğal seçilim 20. yüzyıl boyunca büyük ilgi odağı olmuştur ve doğal ortamda insanın eliyle yaratılan bir çevresel değişim sonucunda görece kısa sürede gerçekleşen evrimleşmenin en belirgin örneklerinden birini sunmaya hâlâ devam etmektedir. Özellikle, İngiliz entomolog B. D. Kettlewell’in yürüttüğü on yıllara yayılan ve İngiltere’nin tamamında gerçekleştirilen yüzlerce gözlem ve örneklemenin, sanayi melanizminin seçilimi göstermek için başvurulan klasik bir örnek olmasında payı son derece büyüktür. (4)

Bununla birlikte, başta Kettlewell olmak üzere, B.betularia ve diğer kelebek ve güve türlerindeki koyu renkli formların sanayileşme ile birlikte avantajlı kılınmasına odaklanan çoğu çalışmada, canlı ya da ölü kelebek-güve örneklerinin ağaç gövdelerine tutturulmuş olması, kirlilik düzeyi açısından farklılaşma bölgeleri arasındaki siyah ya da açık renkli formların göçleri meselesinin başlarda ihmal edilmesi, sanayi melanizmi / doğal seçilim olgusuna giderek şüpheyle bakılmasına yol açmış ve hatta evrim karşıtlığının malzemesi haline bile gelmişti. (5) Evrim karşıtlığının, her zamanki fırsatçılığının göstergesi olan, bilimsel bir çalışmadaki boşluğu yeri doldurulması mümkün olmayan kuramsal bir zaafın işareti olarak damgalaması türünden bildik itirazlarının ciddiye alınacak tarafı bulunmasa da, sanayileşmenin bulunmadığı yerlerde, kirlenmeye dayalı seçilimsel şiddet büyüklüğünün teorik hesaplamalarından beklenilmeyecek oranda siyah renkli formun yer alması ya da herhangi bir çevresel manipülasyon içermeyen laboratuvar deneylerinde siyah formun açık renkli olanlara göre uyum başarısının daha yüksek çıkması, sanayiye dayalı kirlenme / melanizmin seçilimsel yükselişi türünden bir doğrusal ilişkinin kurulmasının en azından acele bir tavır olacağını ima etmekteydi.

Dahası, canlı ya da cansız örneklerin ağaç gövdelerine tutturulması esasına dayalı, görsel ayırt ediciliği temel alan kuşlarla avlanma modeli de gerçekçi gözükmemekteydi zira güvelerin sıklıkla ağaç gövdelerine tünedikleri ne malumdu? Ağaçların gözden uzak diğer kısımlarına ve iç bölgelerine yerleşen güvelerin durumu ne olmaktaydı? Bu itirazların tamamı da bilimseldi ve evrimsel biyolojinin popülasyon genetiği ve ekoloji birikimlerinden kılı kırk yararak oluşturduğu makul soruları içermekteydi. Evrimsel biyolojinin tamamı açısından küçük ancak sanayi melanizmini çalışan pek çok uzman için önemi büyük bu krizin üstesinden nasıl gelindiğini ise önümüzdeki ay özetleyeceğiz ve modern genetik biliminin sağladığı olanaklar ile melanizmin evrimine daha yakından bakacağız.

Kaynaklar

1) L. M. Cook ve I. J. Saccheri (2013), The peppered moth and industrial melanism: evolution of a natural selection case study, Heredity, 110: 207-212.

2) P. M. Sheppard (1959), Natural Selection and Heredity, Hutchinson University Library, London.

3) J. B. S. Haldane (1924), A mathematical theory of natural and artificial selection Part I. Transactions of the Cambridge Philosophical Society, 23:19.

4) B. D. Kettlewell (1973), The Evolution of Melanism: A Study Of Recurring Necessity; With Special Reference To Industrial Melanism In The Lepidoptera, Clarendon Press, Oxford.

5) Bruce S. Grant (1998), Fine tuning the peppered moth paradigm, Evolution, 53:980-984.