Slayt 1

Evrim ve Evrimin
Nedenleri
Doç.Dr. Önder KILIÇ
BİYOLOJİK EVRİM
►Evrim, art arda biçim değiştirmeler dizisi, ağır
ağır ve kendiliğinden oluşan değişim olarak
tanımlanır.
EVRİMİN NEDENLERİ
►Ortam koşulları
►Eşeyli üreme
►Varyasyonlar
• Fenotipik varyasyonlar
• Genotipik varyasyonlar (Mutasyonlar)
►Doğal seçilim
►Adaptasyon
►İzolasyon mekanizmaları
►Genetik sürüklenme
ORTAM KOŞULLARI
Öyriyök bir canlı
Garra rufa (Kangal balığı)
Nehir, göl, su birikintileri ve çamurlu
sular gibi farklı habitatlarda
bulunabilir.
Taşların ve bitkilerin altında veya
arasında gizlenerek dipte yaşar.
Termal sularda (36 – 37 0C) da bulunur.
Bu sularda banyo alan insanların
deri döküntüleriyle beslenir. Bu
özelliği ile Egzama ve Dermatitis
gibi hastalıkların etkisinin
azaltılmasında yararlı olmaktadır.
Stenök bir canlı: Mytilus galloprovincialis Lamarck,1819
(sıcak denizlerde gelişemez)
KUTUP BÖLGELERİNİN STENOTERM TOPLULUKLARI
ARKTİK Svalbard kıyıları(~80º N); SICAKLIK ARALIĞI (–2 to +3ºC).
Devamlı buz örtüsü
Havuz
Kar yosunları
Buz kenar bölgesi
Havuz
Kopepodlar
Buz altı faunası
Jelatinli zooplanktonlar
Buz önü
kopepod
patlaması
Deniz tabanı
EŞEYSİZ ÜREME TİPLERİ
Asimetrik bölünme
Çoğalmaya başlama
Bölünme
Serbest spor
ikiye bölünme
Hücre erimesi
Kuşatılma
Kist
oluşumu
tomurcuklanma
Kabuk
oluşumu
Spor oluşturma
EŞEYLİ VE EŞEYSİZ ÜREMELERİN SONUÇLARI ARASINDAKİ FARK
Değişim
+kaynaşma
REKOMBİNASYON
Gametler
Mayoz bölünmede crossing-over ve yeniden kaynaşma
SONUÇ: FENOTİPİK VARYASYON
Bir tür içinde görülen ırklar, genotipik varyasyona örnektir.
FENOKOPİ
Bir canlıda, erken gelişim
evrelerinde çevresel bir
etkiye bağlı olarak
meydana gelen ve
kalıtsal olmayan
değişikliklere “fenokopi”
denir.
BİR CANLIDA, ERKEN GELİŞİM EVRELERİNDE ÇEVRESEL BİR ETKİYE BAĞLI OLARAK MEYDANA
GELEN VE KALITSAL DEĞİŞİKLİKLERE BENZEYEN FAKAT, DÖLDEN DÖLE GEÇMEYEN
DEĞİŞİKLİKLERE “FENOKOPİ” DENİR.
Sıcaklık şokuna maruz kalan Aglais urticae’de sıcak coğrafyada yaşayan türdeşlerine benzeyen bir fenokopi oluşur.
(A) Genellikle Orta Avrupa’da yaşayan form; (B) Isı şokuyla Sardunya formuna benzeyen fenokopisi; (C) Aynı
türün Sardunya formu. (Goldschmidt 1938.)
MUTASYON
• Genetik materyalde meydana gelen kalıtsal değişikliklerdir.
• Mutasyon, radyasyon ve bazı kimyasal maddelerin etkisiyle de
meydana gelebilir.
• Somatik hücrelerde meydana gelen mutasyonlar kalıtsal
olmadıkları halde üreme hücrelerindeki mutasyonlar
kalıtsaldır.
MUTASYON
Mutasyonlar gen yapısında meydana gelen
değişmelerle oluşabileceği gibi kromozom sayısı ve
yapısında meydana gelen değişmelerle de oluşabilir.
MUTASYON
Yararlı mutasyonlar yeni kalıtsal özelliklerin
oluşmasına neden olur. Bu durum çok uzun bir
süreç sonunda bir türden alt türlerin oluşmasına
neden olabilir. Bu şekilde canlıların çeşitliliği
artmaktadır.
Yararlı Mutasyon
Evrim düşüncesinin tarihsel gelişimi
Erken dönem evrimcileri önemli bir fenomen
keşfetmişlerdi. Artan sayıda kanıt ve fosil, yaşayan
organizmaların ortak bir atadan türediklerine işaret
etmekteydi.
Darwin’in bu hipotezi desteklemek için topladığı veriler
dolaylıydı, ancak 1870 li yılların ortalarına gelindiğinde
evrim teorisinin model bileşenleri üzerine bilimsel
tartışmaları tamamen bitirecek kadar ikna ediciydi.
Canlılığın değiştiğine ilişkin,
kayıtlara geçmiş ilk görüş Milet’li
Anaksimander’e ait olduğu
bilinmektedir (MÖ 610-546).
Empedokles, Hayvanların, önceki
hayvanların organlarının
birleşiminden oluştuklarını ileri
sürmüştür (MÖ 490-430).
Bugün bildiğimiz anlamdaki EVRİM
kavramı Fransız Compt de Buffon’a aittir
(1707-1788).
Yaşamın belli koşullar altında kendiliğinden
ortaya çıkmış olabileceğini bildirmiştir.
Evrim düşüncesinin tarihsel gelişimi
Darwin, “Türlerin Kökeni” kitabını yayınladı
► CARL LİNNAEUS (1707 - 1778): İsveçli biyolog, hekim ve fizikçi. Biyolojide
sınıflandırma esasını getirmiş, bütün canlıları bir cetvelde göstermiştir.
Onun bu metodu, bugün de kullanılmaktadır.
► JAMES HUTTON (1726-1797)
Gradualism: Köklü değişiklik yavaş ve devamlı değişikliklerin
sonucudur.
► COMTE DE BUFFON, (1707 – 1788) Cuvier’in nesillerin yok oluşu ile ilgili
keşfi, Lyell’in dünyanın uzun bir yaşı olduğunu söylemesi ve hatta
Darwin’in evrim teorisi Buffon’un görüşlerinin devamı niteliğindedir.
► CHARLES LYELL(1797-1875): “Bugün işleyen
doğal yasaların geçmişte ve tüm evrende var
olduğu” teorisini kurdu.
► DARWIN (1809-1882): Doğal seçilime dayalı evrim
teorisini önceki bilgi birikimi ve kendi
gözlemlerine dayanarak kurdu.
Alfred Russel Wallace
Darwin, doğal seçilim ile ilgili ilk
taslağını 1842 yılında yazdı fakat
yayınlamadı.
Malay takım adalarında (Güney Asya)
araştırmalarda bulundu. Wallace, 1858 yılında
Darwin’e doğal seçilimi açıklayan bir mektup yazdı.
Darwin ve Wallace tarafından hazırlanan kısa makaleler,
Londra Linne Derneği önünde birlikte okundu.
Doğal seçilim
Canlıların dış çevreye uyum sağlama sürecinde daha elverişli organizmalara
sahip olan türlerin bu özelliklere sahip olmayan türlere göre yaşama ve
üreme şansının daha yüksek olmasıdır.
Darwin, ‘’Doğal Seçilim Yoluyla Türlerin Kökeni Üzerine’’nin girişinde dört
önemli önermede bulunmuştur.
1.
2.
3.
4.
Türler içindeki bireyler varyasyon gösterir.
Bu varyasyonların bazıları döllere aktarılır.
Her nesilde yaşayabilecek olandan daha fazla döl üretilir.
Hayatta kalan ve üremeye katılan bireyler, en elverişli varyasyonlara
sahip olanlardır. Bunlar doğal olarak seçilmişlerdir.
EVRİM LABORATUVAR
KOŞULLARINDA
GERÇEKLEŞEBİLİR Mİ ?
► Lenski ve arkadaşları (1988) bir
E. coli kolonisinden aldıkları 12
bakteri populasyonunu 12
paralel seride 20 yıldan uzun
bir süre minimal besi
ortamında (glukoz) çoğalttılar.
► Büyümeyi sınırlandıran faktör
ortamdaki glikozun
tükenmesiydi.
► İlk yıllarda herbir popülasyon
başarsı hızla arttı.
► 20 .000. nesilde bu artış
yavaşladı.
► Her seride zaman içinde
glikozun daha verimli
kullanılmasını sağlayan
mutasyonlar meydana geldi.
► E. coli 33.127. nesilde 12
popülasyondan birinde
inanılmaz bir sayı artışı oldu.
► Bunun nedeni bakterlerin
sitrat molaküllerini hücre içine
alıp sindirmesidir.
► 20.000 nesilde bir ön faydalı
mutasyon gerçkleşmiştir.
► İkinci mutasyonun ise 30.000
ile 31.500. nesil arasında
meydana gelmiştir.
DOĞAL SEÇİLİM - Biston betularia örneği
► Sanayi devrimiden önce Dorset
Ormanında (Manchester) likenlerle
kaplı olan meşe gövdelerinde koyu
renkli kelebekler kuşlar tarafından
avlanırken (üst solda); 1850 den
sonra kirlenmeye bağlı olarak
likenleri yok olan koyu renkli meşe
gövdelerinde açık renkli
kelebeklerin (üst sağda)
avlandıkları farkedildi.
► Ayrıca bu kelebeklerin kendi
aralarında çiftleşmeleri aynı türden
olduklarının kanıtıydı.
DOĞAL SEÇİLİM
Bir retrovirüs olan HIV, ters transkriptaz adlı bir enzim salgılayarak
kendi genetik kodunu kopyalamaktadır.
Bu kopyalar, virüs tarafından konak olarak kullanılan kişinin kendi
genine yerleşmektedir ve HIV üremeye devam etmek için konağın
hücresini kullanmaktadır.
AZT ilacının kullanımı
AZT’nin (azidotimidin) adındaki timidine dikkat edin. AZT normalde bir nükleotid
analogu olup yapı olarak normal timine benzer ve bundan dolayı da ters kriptazı aldatır.
Başlangıçta AZT tedaviye olumlu cevaplar vermiştir fakat ilacın kullanımından birkaç yıl
sonra hastalar ilaca cevap vermemeye başlamıştır
Bu süreç dört basamaktan oluşmaktadır.
1. Ters transkriptazın AZT’den dolayı neden olduğu transkripsiyon yanlışlıkları, ters
kriptaz geninde mutasyonlara neden olur.
2. Bu mutasyonlar, virüsün enzim fonksiyonlarında çeşitlenmeye neden olur.
3. Bunlardan bazıları, AZT’li ortamda, hayatta kalma ve çoğalma yönünden
diğerlerinden daha başarılı hale gelir.
4. Bu mutasyonlar da AZT-dirençli virüslerin yeni döllerine aktarılmıştır.
Dolayısıyla,
HIV populasyonunun genetik kompozisyonu başlangıçtakine göre farklı hale gelmiştir.
İşte bu durum doğal seçilimle evrimleşmedir.
DOĞAL SEÇİLİM
Doğal seçilime benzer sonuçlar veren, fakat oluşumu farklı olan bir
başka olay "GENETİK SÜRÜKLENME" (genetik drift) dir. Genellikle
küçük ve ayrı kalmış populasyonlar için önemli olan bu olay, gen tekrar
sayılarının doğal seçim yerine tesadüfe bağlı olarak değişmesidir.
Doğal seçilim
EVRİME YARDIMCI OLAN
AYRI KALMA MEKANİZMALARI
► Coğrafik ayrı kalma
► Üremeye bağlı ayrı kalma
– Mekanik ayrı kalma
– Gametik ayrı kalma
– Cinsel ayrı kalma
► Melezlerin erken ölümü
► Melezlerin kısır olması
COĞRAFİK AYRI KALMA
VE SONUÇLARI
Allopatrik türleşme
Simpatrik türleşme
Tek
Populasyon
Genetik
Uzaklaşmada
artış
Üremede artan
İzolasyona bağlı
seçilim
Türleşmenin
tamamlanması
Makroevrim ve Mikroevrim
Türlerin ayrılması
Tarihsel ve gelişimsel
sıkıntılar
Bağımsız evrim
Tür üstünde
Coğrafik
engel
oluşumu
Ekolojik
engel
oluşumu
Çevresel
Faktörler
(iklim,jeoloji,
Ekoloji)
Göç / Dağılma
Populasyonlar
Gelişim
Genetik
Tür içinde
Populasyonu bölen
engeller
Galapagos İspinozları allopatrik türleşmeye örneklerdir.
DOĞU AFRİKANIN BÜYÜK GÖLLERİ OLAN TANGANYIKA, MALAWI VE VICTORIA
GÖLLERİNDE, CICHLIDAE AİLESİNDE GÖRÜLEN ŞAŞIRTICI ADAPTİF RADYASYON
(TÜRLEŞME) ÖRNEKLERİ
ÜREMEYE BAĞLI OLARAK AYRI KALMA ŞEKİLLERİ
Maltoz ile beslenenler
Nişasta ile beslenenler
Çok jenerasyon sonra
► MENDEL (1822-1884): “BİTKİ
MELEZLERİ ÜSTÜNE DENEMELER”
BAŞLIKLI YAZISI 1866 YILINDA ÇEK
DİLİNDE YAYINLANDI. ANCAK 1900
YILINDA ALMANCAYA
ÇEVRİLDİKTEN SONRA ÖĞRENİLDİ.
► DARWIN’İN TEORİSİNDE EKSİK
OLAN MUTASYON OLGUSU
TEORİDE YERİNİ ALARAK
NEODARWINİZM OLARAK
TANIMLANDI.
ERNST WALTER MAYR (1904 - 2005): 20.
yüzyılın önemli Alman evrimci biyolog ve
JULİAN SORELL HUXLEY (1887 - 1975), İngiliz
evrimci biyolog
Her ikisi de Darwin'in Evrim Kuramı ile
Mendel'in kalıtım kuramı, modern moleküler
biyoloji ve matematiksel populasyon genetiği
ışığında "Systematics and the Origin of
Species" ve "Evolution - The Modern
Synthesis" isimli eserlerde birleştirilerek
modern evrimsel sentez adını aldı. Modern
sentezin ana katkısı kalıtımın ve dolayısıyla
evrimin temel birimi olan genler üzerine yeni
edinilen bigilerle evrimin mekanizması, yani
doğal seçilim arasındaki bağlantıyı kurmuş
olmasıdır.
ADAPTASYON
ADAPTASYON
• Canlıların sahip olduğu karakterleri ile ortama
uyum sağlamalarıdır.
• Kalıtsaldır.
BÖCEKLERDE ADAPTASYONA BAĞLI OLARAK FARKLI AĞIZ TİPLERİNİN
EVRİMİ
Temel ağız yapısı aynıdır ve labrum (üst
dudak), bir çift mandibul (çene),
hipofarinks (ağız kaidesi), bir çift
maksil ve labium (alt dudak) dan
oluşur.
Bu yapılar değişik taksonlarda beslenme
şekline göre değişir.
(A) En eski tip olan çiğneyici ağız (Çekirge)
(B) Yalayıcı-emici ağız (Bal arısı)
(C) Emici ağız (kelebek)
Labrum gerilemiş, mandibuller yok
olmuş, maksiller uzayarak emme
borusunu meydana getirmiştir.
(D) Sokucu-emici ağız (dişi sivrisinek)
Labrum ve maksiller emme borusuna,
mandibuller delme organına, labrum
diğer ağız parçalarını içine alabilen bir
kılıfa dönüşmüştür.
YIRTICI BASKISI OLMADAN GELİŞEN GALAPAGOS KAPLUMBAĞALARI
(Geochelone nigra) NIN AĞIRLIĞI 400 Kg. KADARDIR
► Galapagos adaları 3,5 MYÖ oluşmuş
volkanik adalardır
► Kaplumbağaların bu adalara Güney
Amerikadan Humbolt akıntısıyla
sürüklenerek geldikleri
düşünülmektedir.
► Nitekim ilk balina avcılarının binlerce
kaplumbağayı bu adalardan yemek için
aldıkları ve taze tüketmek için ters
çevirip haftalarca aç ve susuz
bırakmalarına rağmen canlı kaldıkları
bilinmektedir.
► Bu süre Güney Amerikadan 1000 Km.
uzakta bulunan adalara
kaplumbağaların ulaşması için yeterli
görülmektedir.
Geochelone nigra