Ana sayfa 154. Sayı Evrim kuramı 2.0

Evrim kuramı 2.0

237
PAYLAŞ

Sedat Ölçer

Her insan (hatta bitki ve hayvan) kendine özgü başlıca dört farklı genoma sahiptir: öz DNA genomu, epigenomu, mikrobiyomu ve viromu. Bu dört bileşen birbirini sürekli etkiler ve farklı hızlarda evrimleşir, biyolojik kimliğimizi olduğu kadar sonraki nesillere aktardığımız özellikleri de belirler.

Evolving Ourselves (Kendimizi Evrimleştirmek) isimli yeni kitaplarında gelecekbilimci Juan Enriquez ve Harvard Medical School profesörü Steve Gullans, insanoğlunun bugünün şartlarında nasıl evrimleştiği hakkında sıkça merak edilen sorulara yanıt arıyorlar.

Türlerin Kökeni isimli başyapıtında Charles Darwin, evrim kuramının kilit kavram ve mekanizmasını oluşturan doğal seçilimi açıklamadan önce, hem öne sürdüğü kurama örnek oluşturmak hem de onu güçlendirmek adına, yapay seçilimden söz eder, hatta eserinin “Evcilleşmenin Etkisinde Değişim” başlıklı ilk bölümünün tümünü yapay seçilim konusuna ayırır. Akıl yürütme yöntemi açık olduğu kadar basittir: İnsanın bitki ve hayvan türlerinden yeni ırk veya ara türler elde etmek amacıyla geliştirdiği ayıklama yönteminin bir benzerini, doğa, tüm canlı varlıklara uygular: Darwin’in “doğal seçilim” diye adlandırdığı bu olayın nesiller üzerinden kümülatif etkisiyle organik adaptasyonlar ortaya çıkar ki bunlar da, uzun zaman aralıkları sonunda, yeni türlerin oluşmasına yol açabilir. Adaptasyon sağlayamamış olan popülasyonların soyu tükenebilir.

Çevresel koşullara en uygun olan varlıkların hayatta kalmaları ve buna karşın daha az uygun olanların yaşam sahnesinden yavaşça silinmeleri olarak özetleyebileceğimiz doğal seçilimin etki edebilmesi için, organizmaların özelliklerinde değişimlerin meydana gelmesi gerekir. Darwin, her zamanki güçlü önsezisiyle, fenotipte ortaya çıkan rasgele değişimlerden söz eder – her ne kadar onların kök nedenini açıklayamamış olsa da. Darwin’den sonra biyoloji ve genetik biliminin gelişmesiyle, söz konusu değişimlerin, DNA dizilerinde meydana gelen birtakım rasgele mutasyonların dışavurumu olduğu anlaşıldı. Canlı varlığa avantaj sağlayabilecek değişimler, doğal seçilimin etkisiyle, nesilden nesle kalıcılık kazanır – yani doğa, avantajlı özelliklere sahip olan canlıları seçmiş olur. Darwin’in görüşüne göre evrimleşme, çok küçük adımlarla ilerleyen bir süreçtir.

Eğer Charles Darwin günümüz Londra’sında yürüyüşe çıkıp çevresini gözlemleyebilseydi, kendi zamanından çok farklı bir dünya ile karşı karşıya kalırdı şüphesiz. Yolların ve parkların temizliği ve düzeni; at dışkısı, kurum, duman, çamur, sinek, bit ve parazitten arınık bir ortam; çoğu sağlıklı görünen, hatta birçoğu aşırı beslenmiş, güzel dişlere sahip insanlar; nispeten az sayıda çocuk ama buna karşın çok sayıda sağlıklı yaşlı insan – hatta bazılarının hayret edilecek kadar az buruşmuş cildi; şortları ve ayaklarına geçirdikleri spor ayakkabılarıyla şehir ortasında ve park alanlarında koşmakta olan gençler ve hatta yaşlılar; toplu taşıma araçlarının bolluğu ve bunlarda seyahat eden çok sayıda insan; dünyanın her bir ucundan gelen turistler, etnisiteleri karışmış çiftler… Ayrıca tüm dünya mutfağından yemekler sunan restoranlar, menülerde alerjilere karşı uyarılar, rengârenk içecekler ve dondurmalar… Tüm bunlar Darwin’i şoke ederdi elbette: 150 yılda insanlar ve yaşam biçimleri bu denli değişmiş -evrilmiş- olabilirler miydi? Acaba bu gözlemler ışığında, Darwin, evrim kuramını tekrar gözden geçirme ihtiyacını hisseder miydi?

Bu konuyu Kendimizi Evrimleştirmek (Evolving Ourselves) isimli yeni kitaplarında ele alan gelecekbilimci Juan Enriquez ve Harvard Medical School profesörü Steve Gullans, insanoğlunun bugünün şartlarında nasıl evrimleştiği hakkında sıkça merak edilen sorulara yanıt arıyorlar (J. Enriquez, S. Gullans, Evolving Ourselves, Oneworld Publications, 2015). Darwin’in evrim kuramı hâlâ geçerli mi? Bu kuram, son iki yüzyılın bilimsel kazanımları, teknolojik ilerlemeleri ve toplumsal değişimleri ışığı altında nasıl güncellenmeli? Son iki yüzyılda insanlarda ne gibi bir evrimleşme meydana geldi, insanoğlu hâlâ evrimleşiyor ise etki eden unsurlar ve mekanizmalar nelerdir, gelecekte nasıl evrimleşeceğiz? Ara sıra kışkırtıcı, sıkça düşünmeye zorlayan ve tartışmalı olsa da, hep merak uyandırıcı fikirleri ile karşımıza çıkıyorlar.

Yazarlar, Darwin ile Wallace’ın hatalı olduğunu ileri sürmüyorlar elbette. Ancak bu iki doğa bilimcinin 19. yüzyılın ortalarında öne sürdüğü teorinin günümüz dünyasında eksik kaldığını, dolayısıyla teorinin en yeni bilimsel ve teknolojik ilerlemeleri yansıtacak şekilde genişletilmesini öneriyorlar. Özetle, Enriquez ve Gullans’a göre son 150-200 yıl içerisinde, biyolojik evrimleşme üzerine etki eden şu iki temel unsur ortaya çıktı:

1) Doğadışı seçilim (unnatural selection) ve

2) Rasgele olmayan değişinim (non-random mutation).

Daha yakından bakalım.

Doğadışı seçilim

Son iki yüzyıllık süre zarfında, yer yüzeyi, insanoğlunun hızla geliştirip hep daha etkin biçimde uyguladığı sayısız teknolojiler sayesinde şekillendi. Engin alanlar tarıma açıldı, sulama ve gübreleme teknikleri marifetiyle tarımsal üretim hacmi kat kat arttı, çöllük alanlar ekine elverişli mümbit topraklara dönüştürüldü, barajlar inşa edildi, nehirlerin seyri değiştirildi. Tüm bunlara paralel ve insanoğlunun inatçı sorumsuzluğu ve savrukluğunun sonucu olarak, verimli topraklar çoraklığa büründü, göller ve denizler kuraklığa teslim edildi, çevre kirletilerek tahrip edildi, tarihte eşi benzeri görülmemiş bir kentleşme hareketi sonucu insan popülasyonları dar alanlarda yoğunlaştı, yaşam biçim ve koşulları derinden etkilendi, sürekli artış gösteren bir insan nüfusunu besleyebilmek adına tarım ve hayvancılık sektöründe doğada karşılığı olmayan yöntemler uygulanmaya başlandı. İşte, doğal dünyaya ihtiyaç ve isteklerini dikte eden insan, yeni bir ekosistem yarattı, oyunun kurallarını alt üst ederek seçilim süreçlerini de etkilemeye başladı. Evrimsel dönüşüm sadece doğa tarafından belirlenir olmaktan çıktı, bu konuda artık ikinci bir aktör -insan- söz sahibi oldu. Doğadışı seçilim…

DNA’nın kimyasal aç/kapa anahtarlarının tümüne “epigenom” diyebiliriz.

Rasgele olmayan mutasyonlar

“Rasgele olmayan” mutasyonlar, örneğin gen editleme ve gen transferi gibi tekniklere başvurarak insanoğlunun yarattığı ve genetik yapıyı değiştirmeyi hedefleyen mutasyonlardır. CRISPR gibi yeni genetik mühendisliği teknolojileri (“krispır” olarak okunur açılımı: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), bu tür mutasyonları artık oldukça kolayca ve düşük maliyette gerçekleştirmenin yolunu açtı. Bakteri, virüs, bitki, hayvan ve insanın genetik kodunun zaten bir süredir değiştirilmekte olduğu ve bu tür metotlara gelecekte çok daha sıkça başvurulacağı çok açık.

Enriquez ve Gullans’a kulak verirsek: “Bir yanda, olağanüstü bir çeşitliliğe, sürekli soy tükenmesine ve türleşmeye yol açan, doğanın tüm ağırlığı ile evrimleşmenin geleneksel güçleri olan doğal seçilim ve rasgele değişinim yer almaktadır. Diğer yanda, tek bir türün, H. sapiens’in istekleri yatmaktadır. Darwin, bitki ve hayvanların insanlar tarafından evcilleştirilip yeniden tasarlandıklarında ne gibi sonuçların ortaya çıkabileceği hakkında kapsamlıca yazdı yazmasına; ancak, bu gidişat devam ettiği takdirde, insanoğlunun, kendi dahil, tüm gezegeni etkisi altına alacağına, ve böylece doğal seçilim ve rasgele değişinimin gücüne ulaşıp bu güçleri de aşabileceğine dair o mantık sıçramasını yapmadı.”

İnsanoğlunun son iki yüzyılda evrimleştiğine dair pek çok gösterge mevcut. Bunların örneklerine geçmeden önce, yazarların, insanın evrimleşmesini belirleyen genetik altyapı hakkındaki görüşlerine yer verelim.

Canlı varlıkların dört genomu

Modern biyoloji bilimine göre, bir hücre ya da organizmayı biyolojik anlamda belirleyen unsur, onun sahip olduğu genetik materyalin tümüdür, yani genomudur. Genom, bir organizmayı oluşturmak ve gelişkin hale gelmesini sağlamak için gerekli tüm enformasyonu içerir. İnsan genomu, yaklaşık 3 milyar DNA baz çiftinden oluşur. Ancak insanın (ve başka pek çok organizmanın) evrimleşmesini anlamak için, artık sadece salt DNA genomuna odaklanılmaması, bu genomun yanı sıra organizmaya kimliğini kazandıran üç ayrı “genomun” da göz önüne alınması gerektiği düşünülüyor.

Yeni araştırmalar, organik değişimin sadece DNA’daki mutasyonlardan değil, bunun yanı sıra gen ifadelerinin kontrolü düzeyinde gerçekleşen değişimlerden de kaynaklanabileceğini ortaya koydu. Bu konuyu etüt eden “epigenetik” bilim dalında yürütülen araştırmalar, DNA’nın belli bölgelerinde konumlanan bazı molekül kümelerinin adeta bir aç/kapa anahtarı rolü oynadığını, bu yolla genler deaktive/aktive edilerek gen ifadesinin suskun ya da aktif hale gelebildiğini, böylece önemi yaşamsal nitelikte olan protein kodlama süreçlerinin bu tür mekanizmalar tarafından etkilenebileceğini gösterdi. Basit bir formülle, DNA’nın kimyasal aç/kapa anahtarlarının tümüne “epigenom” diyebiliriz. Epigenetik bilginin ana babadan çocuğa aktarılabiliyor olması, bir taraftan Lamarck’ın yaşam boyunca elde edilen özelliklerin kalıtsal bir boyut kazanabileceği savını tekrar gündeme taşırken, diğer taraftan pek çok evrimsel nitelikte olaya ışık tutmaya başladı. Çevre koşullarının, beslenme ve yaşam alışkanlıklarımızın, stres gibi unsurların, epigenetik mekanizmalar aracı ile hem kendimizde hem de soyumuzda önemli fizyolojik/fenotipik değişikliklere yol açabileceği, bir başka deyişle evrimleşmemizi etkileyebileceği anlaşıldı (örneğin alerjilerin, obezitenin ya da otizmin artışında epigenetik mekanizmaların önemli rol oynadığı düşünülmekte). Sonuç olarak, bizi biz yapan öz DNA genomumuzun yan sıra, bir de epigenomumuzdan söz etmek gerekir.

Vücudumuzda (ağız, bağırsaklar, cilt, vs) barındırdığımız binlerce farklı mikrop türü (bakteriler, mantarlar, vb bir dizi mikroorganizmalar), “mikrobiyom”umuzu oluşturur.

Her birimiz, bünyesinde yabancı organizmalar ile birlikte yaşarız. Bunlar, örneğin mikroplardır. Vücudumuzda (ağız, bağırsaklar, cilt, etene, vs) barındırdığımız binlerce farklı mikrop türü (bakteriler, mantarlar, vb bir dizi mikroorganizmalar), bizim “mikrobiyom”umuzu oluşturur. Aslında vücudumuzdaki mikrop sayısı, hücre sayısının yaklaşık on katıdır. Dolayısıyla, bu mikropların her birinin bir DNA genomuna sahip olduğunu düşünürsek, mikrobiyom, DNA genomumuz ve epigenomumuzun yanında, üçüncü genomumuzu oluşturur. Mikroplarımız ile ortakyaşar olduğumuzdan, onlarda meydana gelen değişimler, vücudumuzda değişimlere yol açtığı gibi evrimleşmemizi de etkileyebilir.

Her insanın mikrobiyomu kendine özgüdür ve yaşlanma, tüketilen gıda, kullanılan ilaçlar, vb etkenler altında zamanla değişir. DNA genomumuz ile mikrobiyomumuz etkileşim halindedir. Örneğin bu yüzden farklı DNA yapısına sahip olan kişiler aynı mikroplar ile karşılaştıklarında farklı tepki gösterebilirler (sindirimsel tepkiler, vücut kokusu, sivilceler, vs.). Mikrobiyomun obeziteyi, kalp ve damar hastalıklarını, otizmi, bağışıklık sistemini, hafızayı ve başka birçok unsuru etkilediği düşünülüyor.

Mikrobiyomumuz doğumdan itibaren oluşmaya başlar. Vajinal doğumda, bebeğin mikrobiyomunu belirleyecek olan pek çok mikroorganizma anne mikrobiyomu tarafından sağlanır. Bu mikroorganizmalar bebeğin gelişmesinde ve sindirim fonksiyonlarının işlevsel hale gelmesinde önemli rol oynar. Ayrıca doğum yönteminin de (vajinal doğum, sezaryen) bebeğin mikrobiyomunu etkilediği düşünülüyor. Bu bakıma sezaryen ile doğan bebeklerin mikrobiyomu çeşitlilik açısından zengin değildir. Doğum şeklinden kaynaklanan mikrobiyom değişikliği yıllarca sürebilir: Örneğin, yedi yaşında çocukların mikrobiyomunu inceleyerek hangi doğum yöntemiyle doğduklarını söylemenin mümkün olduğu gösterilmiştir. Hatta insan popülasyonlarının mikrobiyomunu (örneğin bağırsakta hangi Helicobacter pylori bakteri ailesinin barındığını) inceleyerek, popülasyonların coğrafi konumunun zaman üzerinde nasıl değiştiği konusunda önemli ipuçları yakalamak mümkün. Mikrobiyomumuzun değişmesinin evrimsel sonuçları olabileceği düşünülüyor. Örneğin bir eşekarısı türü üzerinde yapılan deneylerde, mikrobiyom değişiminin, hızlı bir evrimleşme ve türleşmeye yol açabileceği gösterilmiştir.

Ancak vücudumuzun içerisinde yaşayan diğer mikro organizmalar vardır ki, bunlar mikroplardan ayrışırlar: virüsler. Bir insanın virüslerinin bütünü (o insanın “virom”u), hücrelerinde yaşayan trilyonlarca virüsten oluşur ki bunlara mikrobiyomu kolonize etmiş ve sayıca çok daha fazla olduğu düşünülen diğer virüsleri de eklemek gerekir. Viromumuz, dördüncü genomumuzdur ve diğer üç genom ile etkileşim halindedir. Her kişinin viromu (diğer üç genomda olduğu gibi) kendine özgüdür ve dolayısıyla tektir. Virüsler, evrimleşmenin kilit aktörleridir: DNA’yı hücreler arası taşır, değiş tokuş eder ve değiştirirler. Sadece insanlarda değil, hayvanlar ve bitkilerde de evrimleşmeyi güderler. Bir mikropta faydalı bir mutasyon ortaya çıkmaya görsün, o mutasyon virüsler sayesinde hızlıca tüm diğer mikroplara yayılır.

Virüslerin insan vücuduna girmesiyle genetik değişimler gerçekleşebilir ya da yepyeni genler ortaya çıkabilir. İnsan genomunun an az yüzde sekizi virüs kökenlidir. Bu “retroviral” DNA parçalarının önemli bir kısmı, DNA zincirinde inaktif olarak yer alır. Ancak çöp DNA diye anılan bu DNA bölgelerinin önemi (örneğin birtakım genetik hastalıklar bağlamında) yavaşça ortaya çıkmaktadır.

Özetleyecek olursak, her insan (hatta bitki ve hayvan) kendine özgü başlıca dört farklı genoma sahiptir: öz DNA genomu, epigenomu, mikrobiyomu ve viromu. Bu dört bileşen birbirini sürekli etkiler ve farklı hızlarda evrimleşir, biyolojik kimliğimizi olduğu kadar sonraki nesillere aktardığımız özellikleri de belirler.

***

Son iki yüzyıl ve özellikle son birkaç on yıldan bu yana, sadece doğal seçilim ve rasgele mutasyonların değil aynı zamanda doğadışı seçilim ve rasgele olmayan mutasyonların etkisi altında biz insanlar nasıl evrimleşmekteyiz, gelecekte nasıl evrimleşiriz? Kendi türümüzle kalmayıp başka pek çok türün evrimleşmesini yepyeni bir mecraya oturtmaktayız, bunun ne gibi sonuçları olabilir? Bu ilginç sorulara bir sonraki yazımızda cevap arayacağız.