GÖZÜN EVRİMİ

Darwin türlerin kökenini doğal seçimle açıklamaya çalışmıştı... Darwin zamanında kalıtımın nasıl başarıldığı bilinmiyordu. Genler bilinmiyordu. Yaşamın temelinin moleküler olduğu hakkında en ufak bir bilgi yoktu. Darwin’e göre bir hayvan türü, başka bir hayvan türünden çıkıyordu. Doğal seçilim dışında bunun temel mekanizması meçhuldü. Bugün bu konuda çok şeyler biliyoruz. Buna yalnız hayvanların nasıl türleştiği değil, yeni vücut planlarının nasıl ortaya çıktığı da dahil. Evrim kuramının battığına inananlar utansın...

Dünyada milyonlarca bitki ve hayvan türü var. Onların tümünün tek bir atadan çıkmış olabileceğine inanmak zor olabilir. Ama deliller açıkca bütün canlı varlıkların bundan 4 milyar yıl kadar önce yaşayan tek bir canlı türünden çıktığını göstermektedir. Bu delillerin en önemlisi genetik şifrenin bütün canlılarda aynı olmasıdır., İkinci önemli delil ise mevcut bütün proteinlerin ışığı sola kırmasıdır. Enzimler yalnız ışığı sola kıran proteinleri katalize ederler. Işığı sağa kıran proteinler de vardırlar ama onlar canlıların yapısına katılmazlar. Çünkü enzimler, ışığı sağa kıran proteinler üzerinde etkili değillerdir.

Canlılar arasında buna benzer daha birçok ortak paydalar ve benzerlikler vardır. Bu benzerlikler genomu da tutmaktadır. Bazı genler arasında şaşırtıcı benzerliklerin olduğu gözlemlenmiştir. Dört milyar yıl içinde onlar fazla değişikliğe uğramadan korunmuşlardır. İnsandan sineğe, yumuşakcalardan kuşlara kadar her hayvan türünde aynı genlerin bulunması evrimin bir gerçek olduğunun en kesin kanıtıdır.

Bu sayfalarda önce gözün evrimine kısaca değinmek istiyorum. Bunun için ilk canlıya gitmeye gerek yoktur. Doğa gözü Cambrian patlaması denen çağdan birkaç yüz milyon yıl önce keşfetmiştir. Yani canlılar aşağı yukarı 700 milyon yıldan beri görmektedirler.

Her doğal etkinlik gibi görme de bazı genlerin varlığına gereksinim gösterir. Hayvanlarda mevcut gözlerin anatomik yapısını yakından inceleyince bu genlerin birbirlerinden çok farklı olması gerektiği gerçeği ile karşı karşıya kalırız. Bunun aksini düşünmek çılgınlıktır. Sineklerdeki kompound gözle, insanlardaki sofistike gözün aynı genler tarafından dizayn edildiğini ileri sürmek çılgınlıktan da öte, insan sağ duyusu ve mantığı ile bağdaşmamaktadır diye düşünebilirsiniz. Ve öyle düşünmede elbette haklısınız. Gerçekten bu genler farklıdırlar..

Sinek gözü kaynağını ommatidium denen göz birimlerinin hayali bir disk etrafında dizilmesinden ortaya çıkar. Böyle bir mekanizma ile görüntüleri izleyen yüzlerce küçük ve ilkel kompound göz ortaya çıkmıştır. Sefalopodlarda göz varlığını müşterek bir kaynağa borçludur. Retinanın ve lensin gelişip, birleşmesi ile ortaya çıkar. İnsanda göz diensefalon denen beyin yöresinin ileri (öne) doğru gelişerek önde yer alan ektoderm (deri) ile temasa gelmesi sonucu ortaya çıkar.

Bu gözlemler ışığında yakın zamanlara kadar gözün farklı ve bağımsız bir kökeni olması gerektiği üzerinde fikir birliği vardı.

İnsanda doğuştan kazanılan ilginç bir sendrom vardır. Bu hastalıkta bebekler gözsüz, yüz ve başı tutan anomalilerle birlikte doğmaktadır. Bu hastalar üzerinde yapılan genetik moleküler incelemeler, PAX6 geninin mutasyona uğramış olduğunu göstermiştir. Bu mutasyon her iki alleli birden tutuyorsa, yukardaki sendrom ortaya çıkmaktadır. Hastalığın yalnız bir alleli tutan heterozigot şeklinde ise iris (güzün rengini veren ve daralıp, genişleyen doku) gelişememektedir.
Bu sendromun fareleri ve böcekleri tutan şekli de vardır. PAX6 genindeki mutasyonun homozigot olanında farelerin yavruları gözsüz ve burunsuz doğmakta ve doğumdan sonra yaşamamaktadırlar.

Aynı sendrom böceklerde, örneğin meyva sineğinde, küçük göze veya gözsüzlüğe neden olmaktadır.

Vertebralılarda ve insektlerde bu göz anomalilerinden sorumlu genin müşterek olduğu saptanmıştır.

Bu gen PAX6 olarak bilinir. Meyva sineklerinde PAX6 geninin şifrelediği protein, insan PAX6 geninin şifrelediği proteine yüzde 94 benzemektedir. Böceklerde ve vertebralılarda gözün gelişmesinden bu gen sorumludur.

Bu nasıl olabilir? İnsan ve sinek gözü arasında mevcut anatomik farklılıkları aynı genle açıklamak mümkün müdür?

Sineklerde yapılan yoğun araştırmaların sonunda PAX6 geninin gözün yapımını sağlayan gen olmadığı, sadece o genlere bağlanarak onların etkinliklerini sağladığı anlaşılmıştır. PAX6 gen ürünü için transkripsiyon faktörü terimi kullanılır.

Bütün hayvanlar alemi aynı transkripsiyon faktörünü kullanarak gözlerin yapımını denetlemektedir. Her ne kadar direkt olarak gözlerin yapımını sağlayan genler farklı ise de, hayvanlar aleminde onları yalnız tek bir transkripsiyon faktörü denetlemektedir. Bu faktör olmadan göz genleri spesifik göz dokusunun ortaya çıkmasını sağlayamamaktadırlar. Bu transkrisiyon faktörü o genlere bağlanarak onların hayvan türü için gerekli spesifik nitelikleri içeren gözü yapmasını sağlamaktadır.

Gözün gelişmesini sağlayan temel gen ürünleri 800 milyon yıl hemen hiç değişmeden varlıklarını sürdürmüşlerdir. Her ne kadar gözün hayvanlar için gerekli spesifik anatomik yapısını sağlayan genler ayrı iseler de, onlar yalnız tek bir faktörle koşullandırılmakta ve göreve davet edilmektedirler. Bütün hayvanlar aynı transkripsiyon faktörüne yanıt vermektedirler. Onlar olmadan hiç bir hayvanda göz gelişememektedir. Görüldüğü üzere tek başına hayvan için spesifik göz genlerinin bulunması yetmemektedir. O genler ortak olarak paylaşılan bir faktör olmadan görev yapamamaktadırlar..

Görme fonksiyonu açısından sinekler ve insanlar ve bütün hayvanlar yakın akrabadırlar..

Doğa gözü bir kere keşfetmiştir.

Çeşitli hayvanlarda mevcut farklı anatomik dizaynlar aynı temanın varyasyonlarından ibarettirler.

Her ne kadar bu anatomik dizaynlar farklı genlerin ürünü iseler de, o genlerin de müşterek bir atadan farklılaşmış olduklarını tahmin etmek mantıksız değildir. Çeşitli hayvan türlerinde farklı anatomik strüktürlere sahip ama, aynı görevi gören organları oluşturan genlerin farklı olması doğaldır. Genler bunu mutasyona uğramakla veya diğer çeşitli yöntemlerle değişerek, başarmışlardır.

Bütün bu farklı gözleri oluşturan genlerin sinekte ve insanda ve ikisinin arasındaki bütün hayvanlarda, aynı regülatör gene bağımlı olması, doğanın ilginç ve akılsız tasarımlarından biridir.

HACI

....
More surprising still, Dr. Passamaneck has also found that the ciliary opsin gene, which converts light energy into a chemical signal, is also expressed much earlier in the development of brachiopod embryos, before the formation of any neurons.
...
"Because the cells expressing opsin are not neurons, we hypothesize that they are acting autonomously, changing the beating of their own cilia in response to light and thus enabling the embryo to move towards light."
Even more remarkable are the potential implications of these findings for our understanding of the evolution of the eye. In "On the Origin of Species", Charles Darwin hypothesized that the earliest stages of eye evolution might have involved non-neuronal cells becoming sensitive to light. And yet, until now, no examples similar to the earliest stages of this process have been identified among bilaterian animals.
Regarding the work, Dr. Passamaneck, said, "This research provides a new model for understanding the very earliest stages of eye evolution, how simple cells on the surface of an animal could become able to respond to light, and how these simple cells could be connected to eventually form something as complex as the human eye. We are very excited to continue with the next phase of this research, investigating the function of the ciliary opsin gene, and how it may be controlling the behavior of the embryo."
...

Şaşırtıcı olarak, Dr. Passamaneck, kıllı göz almaçlarındaki opsin geninin (opsin, ışık enerjisini kimyasal enerjiye çevirir) midye embryolarında nöronların oluşumundan önce çalışmaya başladığını buldu.
...
"Opsin geninin aktif olduğu hücreler sinir hücreleri olmadıkları için, kıllarını ışığa göre kendi başlarına hareket ettirdiklerini ve embriyonun ışığa gitmesini sağladıklarını varsayıyoruz."
Daha da önemlisi, bu buluşlar bize gözün evrimini anlamamızda yeni gelişmelerin yolunu açıyor. "Türlerin Kökeni" kitabında Darwin gözlerin oluşumunun nöron olmayan hücrelerin ışığa duyarlılık kazanması ile başlayabileceğini söylemişti ama şimdiye kadar bir örnek bulamamıştık (ne yapsın, bizimforuma, fikirsel'e takılamamış !! ).
Dr. Passamaneck çalışmalar hakkında şunu dedi: "Bu araştırma, hayvanların yüzeylerinde bulunan basit hücrelerin [kıllıların] zamanla nasıl ışığa duyarlılık kazandıklarını ve zamanla nasıl birlerine bağlanarak insan gözü gibi karmaşık bir organ oluşturduklarını anlamamızı sağlayan, gözün evriminin başlangıcının yeni bir modelini veriyor bize. Kıllı hücrelerin opsin geni konusunda heyecanla araştırmalarımıza devam edeceğiz".
....

....


This rather blew my mind. The brachiopod gastrula senses light. The figure above is of a very early stage in development, when the organism is little more than a couple of sheets of cells with no organs at all, only tissues in the process of forming up into rough structures. It definitely has no brain, no nervous tissue at all, and no eyes…and there it is, that dark blue smear is a region selectively expressing ciliary opsin as if it were a retina. Furthermore, when tested behaviorally (mind blown again…behavior, in a gastrula), populations in a light box show a statistical tendency to drift into the light. Presumably, light stimulation of the opsin is coupled to the activity of cilia used for motility in the outer epithelium of the embryo.

Amazing. It suggests how eyes evolved in multicellular organisms, as well — initially, it was just localized general expression of light-sensitive molecules coupled directly to motors in the skin, no brain required.
...

....
Bu beni çıldırttı. Dallıbacaklı gastrula ışığa duyarlı. Yukarıdaki görüntü gelişmesinin ilk dönemlerinde, gastrulanın birkaç hücre katmanından ibaret, dokularının kaba yapılar oluşturma sürecinde olduğu durum. Beyni yok, sinir dokusu yok, göz yok .... ve sanki retina varmış gibi kıllıların opsinini sentezleyen o lacivert bölge. Ve gene, davranış açısından incelenince (bir gastrula için gene çıldırtıcı), aydınlatılan bir kutudaki gastrula popülasyonunun ışığa yöneldiği görülüyor. Belli ki, opsinin ışıkla uyarılması, hareket etmeye yarayan, dış derideki kıllıları kontrol ediyor.

Müthiş. Gözlerin çok hücrelilerde nasıl evrildiği konusunda fikir veriyor -- başlangıçta, ışığa duyarlı moleküller doğrudan doğruya derideki motorlara bağlanmış ... beyne gerek yok.
....

Gene kendi yazdıklarımı okumuş gibi oldum.

Bunu da yorumlardan seçtim:

If I were you (and I was in the same situation when I was doing my undergrad) I wouldn't get too excited. Gonna have about as much effect on them as a wet fart.
Behe had piles of evidence on his flagellum bullshti put in front of him and wasn't phased.

Senin yerinde olsaydım (doktora çalışmalarım sırasında aynı durumda idim) fazla heyecanlanmazdım. Onların [Akıllı Tasarımcıların] üzerindeki etki ıslak bir osuruğun etkisinden fazla olmaz. M.Behe siktiriboktan bakteri kamçısı [flagellum bullshit 'i başka nasıl çevirirsiniz?] konusunda önünde yığınla kanıt olmasına rağmen fikrinden vazgeçmedi.