BIYOLOJIK EVRIM: TEORILER, SÜREÇ, KANITLAR VE ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2024

Biyolojik evrim nesiller boyunca organizma gruplarının özelliklerine değişimdir. Aynı türe ait organizma grupları "biyolojik popülasyonlar" olarak bilinir.

Özünde, modern neo-Darwinist evrim teorisi, evrimin yaşam formlarının kademeli olarak değişmesinden ibaret olduğunu söylüyor. Yaklaşık 3.5 milyar yıl önce kendini kopyalayabilen bir molekülle başladı.

Kaynak: chensiyuan

Zamanla, soyların dallanması meydana geldi ve yeni ve çeşitli türler ortaya çıktı. Bu evrimsel değişimin mekanizmaları doğal seçilim ve gen kaymasıdır.

Evrimsel biyoloji, biyolojik çeşitliliğin kökenini ve nasıl sürdürüldüğünü anlamaya çalışır. Biyolojide merkezi bir bilim olduğu için, genellikle biyolojik bilimlerin farklı disiplinlerini bütünleştiren birleştirici bir düşünce olarak kabul edilir.

Evrimsel biyolojinin bu birleştirici özelliği, Theodosius Dobzhansky'nin ünlü ifadesiyle işaretlenmiştir: "Biyolojide, evrimin ışığı dışında hiçbir şey anlam ifade etmez."

Günümüzde evrimsel biyoloji, bilimdeki tüm ilerlemelerden yararlanarak soyoluşların sayısız moleküler karakter ve güçlü istatistiksel analiz kullanarak yeniden yapılandırılmasına izin verdi.

Evrimsel süreç nedir?

Evrim, gizli bir potansiyeli ortaya çıkarmak veya ortaya çıkarmak anlamına gelen Latin köklerinin evrimleşmesinden türetilen bir terimdir. Bugün, evrim kelimesi bir değişikliği çağrıştırıyor. Bir nesnedeki veya kişideki değişikliklere atıfta bulunmak muhtemelen günlük sözlüğümüzün bir parçasıdır.

Bununla birlikte, biyolojik evrim, organizma gruplarındaki nesillerin geçişi yoluyla meydana gelen değişiklikleri ifade eder. Bu genel evrim tanımı Futuyma (2005) tarafından kullanılmaktadır. Organizmaların bireyler olarak evrimleşmediğini, organizma gruplarının evrimleştiğini belirtmek önemlidir.

Biyolojide, zaman ve uzayda bir arada yaşayan aynı türün bireyleri kümesine popülasyon denir. Popülasyondaki bir değişimin evrimsel olarak kabul edilebilmesi için genetik materyal yoluyla bir nesilden diğerine aktarılması gerekir.

Bilimsel evrim teorileri

Çok eski zamanlardan beri insan, yaşamın kökeni ve organik varlıkların sunduğu muazzam çeşitliliğin varlığı hakkında içten bir merak duymuştur.

İngiliz doğa bilimci Charles Darwin (1809-1882) bu bilimin gelişmesinde önemli bir etkiye sahip olduğu için, katkılarından önce ve sonra önerilen teorileri inceleyeceğiz.

Darwin'den önce: yaratılışçılık ve türlerin değişmezliği

Darwin'den önce, doğa bilimciler ve diğer bilim adamları, türlerin kökeni konusunda yaratılışçı bir düşünceyle karakterize ediliyordu.

Her türün değişmez bir öze sahip olduğu ve grupta gözlemlediğimiz varyasyonun yalnızca varlığın kusurlarından kaynaklandığı özcü vizyonlar ele alındı. Bu anlayış Platon ve Aristoteles döneminde ele alındı.

Bir süre sonra, Hristiyanlar, organik varlıkların doğaüstü bir varlık tarafından tek bir olayda yaratıldığını anlayarak İncil'in pasajlarını kelimenin tam anlamıyla yorumlamaya başladılar. Bu anlayış, türlerin zaman içinde değişmesine izin vermedi, çünkü bunlar ilahi mükemmellik altında yaratıldı.

18. yüzyılda doğa bilimcilerinin amacı, Tanrı'nın yarattığı ilahi planı kataloglamaktı. Örneğin Linnaeus, bu düşünce çizgisini takip ederek mevcut taksonominin temellerini attı.

Daha sonra bu görüş çeşitli düşünürler tarafından sorgulanmıştır. Zamanın Darwin öncesi en ilgili teorisi Jean Baptiste Lamarck tarafından formüle edildi. Ona göre, her tür kendiliğinden nesilden ayrı ayrı ortaya çıkmıştı ve zaman içinde "ilerleme" veya gelişme yeteneğine sahipti.

Lamarck tarafından belirlenen en ilgili ilkelerden biri, edinilen karakterlerin mirasıydı. Bu doğa bilimci, hayatımız boyunca edindiğimiz farklı özelliklerin yavrularımıza aktarılabileceğine inanıyordu.

Örneğin, Lamarkçı görüşe göre, tüm kas gruplarıyla sıkı çalışan bir vücut geliştirmeci, gelişmiş kaslara sahip çocuklara sahip olmak zorundaydı. Aynı ilke organların kullanılmaması için de geçerlidir.

Darwin ve Wallace'ın evrimsel biyolojiye katkıları: doğal seçilim

Charles Darwin'in adı, uzmanlık alanından bağımsız olarak çoğu biyoloji metninde geçer. Darwin, biyolojide ve genel olarak bilimde inanılmaz ölçüde devrim yarattı - örneğin Newton'un katkılarıyla karşılaştırılabilir.

Darwin, gençliğinde İncil öğretilerine sadık bir düşünceye sahipti. Ancak Darwin, dini bir düşünce eşliğinde doğa bilimlerine olan ilgisini dile getirdi, bu yüzden etrafını o anın en parlak bilim beyinleriyle kuşattı.

Beagle'da yolculuk

Darwin'in hayatı, erken yaşta Güney Amerika'nın farklı bölgelerini keşfedecek bir İngiliz gemisi olan HMS Beagle'da bir yolculuğa başladığında bir değişiklik yaptı. Birkaç yıl süren bir yolculuğun ardından Darwin, Güney Amerika faunası ve florasının muazzam çeşitliliğini gözlemledi ve topladı.

Optimal mali durumu sayesinde Darwin, hayatını yalnızca biyolojik bilimlerdeki çalışmalarına adayabildi. Kapsamlı meditasyonlardan - ve ayrıca ekonomi üzerine konferanslardan - sonra, Darwin doğal seçilim teorisini oluşturdu.

Doğal seçilim basit ve güçlü bir fikirdir ve önemli bir evrim mekanizmasıdır - ancak ileride göreceğimiz gibi tek bir mekanizma değildir.

Bu fikir yalnızca Darwin tarafından çıkarılmadı. Alfred Wallace adında genç bir doğa bilimci bağımsız olarak çok benzer fikirler ortaya attı. Wallace, Darwin ile iletişim kurdu ve ikisi birlikte doğal seleksiyon yoluyla evrim teorisini sundu.

Türlerin Kökeni

Daha sonra Darwin, teorisini ayrıntılı ve sağlam delillerle ortaya koyan "Türlerin Kökeni" adlı şaheserini sunar. Bu kitabın Darwin'in hayatı boyunca üzerinde çalıştığı altı baskısı var.

Doğal seçilim teorisi, bir birey popülasyonunda bazı yararlı ve kalıtsal çeşitlilikler varsa, karakteristiğin sahipleri arasında farklı bir yeniden üretim olacağını savunur. Bunlar daha fazla yavru üretme eğiliminde olacak ve böylece popülasyondaki özelliğin sıklığını artıracaktır.

Dahası, Darwin aynı zamanda ortak bir soy önermiştir: tüm türler evrimsel zamanda ortak bir atadan ayrılmıştır. Böylece, tüm organik varlıklar büyük hayat ağacında temsil edilebilir.

Darwin'den Sonra: Neo-Darwinizm ve Sentez

The Origin'in yayınlanmasının hemen ardından dönemin en önemli bilim adamları arasında büyük bir tartışma çıktı. Ancak yıllar geçtikçe teori kademeli olarak kabul edildi.

Darwinci fikirleri asla kabul etmeyen biyologlar vardı, bu yüzden bugün neredeyse tamamen gözden düşmüş olan kendi evrim teorilerini ürettiler. Bunun örnekleri, diğerleri arasında neo-Lamarkizm, ortogenez ve mutasyonizmdir.

30'lu ve 40'lı yıllar arasında Darwin karşıtı tüm teoriler, evrimsel sentezin ortaya çıkmasıyla birlikte bir kenara atıldı. Bu, Darwinci fikirlerin Fisher, Haldane, Mayr ve Wright gibi bir dizi genetikçi ve paleontologun katkılarıyla birleşmesinden oluşuyordu.

Sentez, evrim teorilerini doğru genetik ilkelerle birleştirmeyi başardı, çünkü Darwin'in çalışması sırasında yaşadığı zorluklardan biri, kalıtım parçacıkları olarak genlerin cehaletiydi.

Evrimin kanıtı: sadece bir teori mi?

Günümüzde biyolojik evrim, sağlam ve bol kanıtlarla desteklenen bir gerçektir. Biyologlar sürecin doğruluğundan şüphe etmeseler de, günlük yaşamda evrimin aşağılayıcı çağrışımlarla "sadece bir teori" olduğunu duyuyoruz.

Bu yanlış anlama, "teori" teriminin bilimde ve günlük yaşamda farklı anlamlara sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Çoğu insan için bir teori, zayıf bir temel ile karakterize edilen, bir gerçeğin belirsiz bir tahminidir. Bir bilim insanı için teori, tutarlı ve uygun şekilde yapılandırılmış fikirlerin bir bütünüdür.

Bu fikir sırasına göre evrimin bir gerçek olduğu sonucuna varabiliriz ve bunu açıklayan doğal seleksiyon teorisi gibi mekanizmalar vardır. Evrimsel sürecin en göze çarpan kanıtları şunlardır.

homoloji

Söz konusu özellik doğrudan ortak bir atadan miras alınmışsa, iki süreç veya yapı benzerdir. Evrimsel biyolojide, homoloji temel bir noktadır, çünkü gruplar arasındaki ata-soy ilişkilerini yeniden inşa etmemize izin veren tek özellikler onlardır.

Morfolojik homolojiler

Çok ünlü bir homoloji örneği, tetrapodların uzuv kemikleridir. Homolojinin neden evrimsel sürecin sağlam kanıtı olduğunu anlamak için hareket tarzlarında farklılık gösteren üç hayvanı ele alalım: insanlar, balinalar ve yarasalar.

Bu üç grup, ortak bir atadan miras aldıkları için ön ayaklarında temel bir yapısal planı paylaşırlar. Yani, bir atadan kalma tetrapodun humerusu, ardından bir yarıçapı ve bir ulna ve son olarak bir dizi falanks vardı.

Bu kadar farklı yaşam tarzına sahip üç hayvanın uzuvlarında aynı kemik planını paylaşmaları için işlevsel bir neden yoktur.

Yaşam tasarlandıysa, aynı planla bir su, bir uçan ve bir karasal organizma inşa etmek için hiçbir neden yoktur. Ne kadar deneyimsiz olursa olsun hiçbir mühendis aynı şekilde uçan ve yüzen bir organizma yaratmaz.

Bunu açıklamanın en mantıklı yolu, ortak atalarımızdır. Üçü de bu yapısal planı bir atadan miras aldı ve bugün gördüğümüz uyarlamalı modifikasyonlardan geçti: kanatlar, yüzgeçler ve kollar.

Moleküler homolojiler

Kökendeşlikler bir canlının anatomik özellikleriyle sınırlı değildir. Moleküler düzeyde de kanıtlanabilirler. Canlıların genetik bilgileri DNA'da depolanır ve üçlüler şeklinde çevrilir: üç nükleotid bir amino aside karşılık gelir.

Evrensel bir moleküler homoloji, bu genetik kodun okunmasıdır, çünkü neredeyse tüm organik varlıklar bu dili paylaşır - çok özel istisnalar olmasına rağmen.

Fosil kaydı

Darwin, doğal seleksiyon teorisini öne sürdüğünde, fosil kayıtlarında eksik olduğu için tüm aşamalı ara formların bulunmadığını savunur. Buna karşılık, Darwinci fikirlerin muhalifleri, rekorun süreksizliğini teoriye karşı bir kanıt olarak görüyorlar.

Organik bir varlığın fosilleşme sürecinin, bir örneğin iyi durumda bulunma olasılığı ile birlikte beklenmedik bir olay olduğunu hatırlamalıyız. Bu nedenlerle, şimdiye kadar yaşamış tüm formların% 1'den azı fosil kayıtlarında temsil edilmektedir.

Buna rağmen çok iyi korunmuş ve "geçmişe açılan bir pencere" işlevi gören fosiller bulunmuştur. En ünlülerinden biri Archæopteryx'tir. Bu fosilde sürüngen ile kuş arasındaki ara özellikler göze çarpmaktadır. Aynı şekilde, insanların evrimini yeniden inşa etmemizi sağlayan birkaç insansı fosilimiz var.

Sıçramalı denge teorisi gibi sicil kaydının süreksizliğini açıklamak için bazı alternatif teoriler önerilmiştir.

Biyocoğrafya

Evrim, birçok bilgi dalından gelen kanıtlarla desteklenmesine rağmen, Darwin'i evrim sürecinin doğruluğuna ikna eden biyocoğrafyadır.

Canlı organizmaların dünya gezegenindeki dağılımı homojen değildir ve bu modelin pek çok yönü evrim teorisi ile açıklanabilir - özel yaratılış hipotezi ile değil.

Okyanus adalarının faunasını incelediğimizde (anakara ile hiç temas etmemiş izole unsurlar), tür kompozisyonunun çok tuhaf olduğunu görürüz. Örneğin, bu, Bermuda Adaları adı verilen Kuzey Atlantik'te bulunan adalarda görülebilir.

Bölgeye özgü omurgalılar (deniz dışı), diğerlerinin yanı sıra başta kuşlar, göçmen yarasalar ve kertenkeleler olmak üzere çok azdır. Bu türlerden bazıları, Kuzey Amerika faunası ile önemli bir ilişki göstermektedir. Diğerleri ise adaya özgüdür ve başka hiçbir bölgede bulunmaz.

Bu dağılım modeli evrimsel süreçlerle uyumludur, çünkü bölge özellikle uçabilen ve uzak mesafelere dağılabilen hayvanlarla kolonileşmiştir.

Eylemdeki evrim: evrim örneği

Evrimsel biyolojideki bir başka yanlış anlama, son derece yavaş bir süreçle ilgili olmasıdır.

Güçlü çeneler veya mükemmel görüşe sahip gözler gibi karmaşık adaptasyonlar elde etmek için birkaç milyon yıl beklememiz gerektiği doğru olsa da, nispeten kısa bir sürede kendi gözlerimizle gözlemleyebileceğimiz bazı evrimsel süreçler vardır.

Şimdi, hareket halindeki evrimin bir örneği olarak Biston betularia güvesi durumunu analiz edeceğiz. Daha sonra kısa sürede gözlemleyebileceğimiz bir başka evrim örneği olan antibiyotik ve pestisitlere karşı dirençten bahsedeceğiz.

Endüstriyel melanizm ve

Evrimsel biyolojideki en önemli örneklerden biri endüstriyel melanizmdir. Bu fenomen sanayi devrimi sırasında belgelendi ve Biston betularia güvesinin renklenmesindeki varyasyon ile habitatının kirlenmesi arasında bir ilişki kurmayı başardı.

Güvenin iki morfolojisi vardır: bir açık ve bir karanlık. Kirlenmeden önce baskın varyant, muhtemelen huş ağaçlarının hafif kabuğuna tünediği ve potansiyel yırtıcı kuşlar tarafından fark edilmeyebileceği için hafif güveydi.

Sanayi devriminin gelişiyle birlikte kirlilik önemli seviyelere çıktı. Ağaçların kabuğu gittikçe daha koyu bir renk almaya başladı ve bu, güvelerin açık ve koyu varyantlarının frekanslarında bir değişiklik yarattı.

Kara güve, kararmış kabuğun içinde daha iyi saklanabileceği için bir süre baskın varyanttı.

Ardından, çevre kirliliğinin azaltılmasına yardımcı olan çevre temizleme programları uygulandı. Bu programların verimliliği sayesinde ağaçlar orijinal karakteristik rengine kavuşmaya başladı.

Tahmin edebileceğimiz gibi, güvelerin sıklığı tekrar değişti, açık varyant baskın olanı. Böylece evrim süreci 50 yıllık bir süre içinde belgelendi.

Evrim mekanizmaları

Biyolojik evrim, iki adımı içeren bir süreçtir: varyasyonun oluşturulması ve ardından varyasyonların doğal seçilim veya genetik sürüklenme yoluyla farklı yeniden üretimi. Bu nedenle, doğal seleksiyon ve evrim terimleri birbirinin yerine kullanılmamalıdır - çünkü bunlar değildir.

Popülasyon genetiği perspektifinden bakıldığında, evrim, bir popülasyon içinde zaman içinde alelik frekanslarda meydana gelen değişimdir. Bu nedenle, alel frekanslarını değiştiren kuvvetler seçim, sürüklenme, mutasyon ve göçtür.

Doğal seçilim

Daha önce de bahsettiğimiz gibi, Darwin'in biyolojiye en büyük katkısı doğal seleksiyon teorisini önermekti. Bu, medya tarafından büyük ölçüde yanlış yorumlandı ve yanlış ifade edildi, "en güçlü olanın hayatta kalması" gibi yanlış ifadelerle ilişkilendirildi.

Doğal seçilimin gerçekleşmesi için koşullar

Doğal seçilim, muhteşem sonuçları olan basit bir fikirdir. Bir sistem aşağıdaki özellikleri karşılıyorsa, kaçınılmaz olarak doğal seleksiyon yoluyla gelişecektir:

Evrimsel Biyoloji Uygulamaları

Evrimsel biyolojinin hem tıp, tarım, koruma biyolojisi hem de diğer disiplinler için bir dizi uygulaması vardır.

İlaç

Evrim teorisi, tıp alanında önemli bir bilim dalıdır. Örneğin, bulaşıcı hastalıkların tedavisi için ayrım gözetmeden antibiyotik kullanımının sonucunu tahmin etmemize olanak tanır.

Bir antibiyotiği gereksiz yere uyguladığımızda veya tıbbi tedaviyi tamamlamadığımızda dirençli olmayan varyantları ortadan kaldıracağız ancak dirençli bireyler bakteri popülasyonundaki sıklığını artıracaktır.

Şu anda, çoğu antibiyotiğe karşı bakteriyel direnç sorunu küresel bir ilgi ve endişe konusudur. Antibiyotik kullanımı konusunda farkındalık yaratmak, bu komplikasyonu azaltmanın bir yoludur.

Örneğin, Staphylococcus aureus bakterisi ameliyathanelerde yaygındır ve ameliyat sırasında hastalarda enfeksiyonlara neden olur.

Günümüzde bakteriler penisilin, ampisilin ve ilgili ilaçlar gibi bir dizi antibiyotiğe tamamen dirençlidir. Buna karşı koymak için yeni antibiyotikler üretilmiş olsa da, ilaçlar gittikçe daha az etkilidir.

Direniş krizi, kendi gözlerimizle gözlemleyebileceğimiz, evrimin en dramatik örneklerinden biridir ve aynı zamanda evrimsel sürecin delili olarak hizmet eder.

Tarım ve Hayvancılık

Aynı evrim ilkesi, önemli ekonomik öneme sahip mahsullerde haşerelerin ortadan kaldırılması için pestisitlerin kullanımına da uygulanabilir. Uzun süre aynı tür pestisit uygulanırsa dirençli varyantların artmasını tercih ederiz.

Benzer şekilde, çiftçiler üretimi en üst düzeye çıkaran (süt, et vb.) "En iyi" hayvanları elde etmeye çalışırlar. Bu çiftçiler, pratik açıdan en yararlı buldukları kişileri seçerler. Nesiller geçtikçe, bireyler insanlar tarafından arzu edilene giderek daha fazla benziyor.

İnsan yapay seçiliminin bu süreci, farklı üreme başarısı açısından doğal seçilimi andırıyor. Doğada hiçbir seçim varlığının olmaması dikkate değer farkla birlikte.

Koruma Biyolojisi

Koruma konularında, "darboğazlar" gibi fenomenleri anlamak ve akraba çiftleşmenin neden olduğu zindelik azalması, bunların önlenmesini ve zindeliği artıran ve nüfusu "sağlıklı" tutan koruma planları oluşturmasını sağlar.

Referanslar

1. Audesirk, T., Audesirk, G. ve Byers, BE (2004). Biyoloji: bilim ve doğa. Pearson Education.
2. Darwin, C. (1859). Doğal seleksiyon yoluyla türlerin kökenleri hakkında. Murray.
3. Freeman, S. ve Herron, JC (2002). Evrimsel analiz. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evrim. Sinauer.
5. Hall, BK (Ed.). (2012). Kökendeşlik: Karşılaştırmalı biyolojinin hiyerarşik temeli. Akademik Basın.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC ve Garrison, C. (2001). Zoolojinin Bütünleşik Prensipleri. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Omurgalılar: karşılaştırmalı anatomi, işlev, evrim. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Evrimsel Biyoloji Ansiklopedisi. Akademik Basın.
9. Losos, JB (2013). Princeton'ın evrim rehberi. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV ve Jackson, RB (2014). Campbell Biology. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Evrim Ansiklopedisi. Bilgi Bankası Yayıncılık.
12. Russell, P., Hertz, P. ve McMillan, B. (2013). Biyoloji: Dinamik Bilim. Nelson Eğitimi.
13. Soler, M. (2002). Evrim: Biyolojinin temeli. Güney Projesi.
14. Starr, C., Evers, C. ve Starr, L. (2010). Biyoloji: fizyolojisiz kavramlar ve uygulamalar. Cengage Learning.
15. Wake, DB, Wake, MH ve Specht, CD (2011). Homoplazi: bir model tespit etmekten evrim sürecini ve mekanizmasını belirlemeye kadar. Bilim, 331 (6020), 1032-1035.