Darwin Deney Tüpünde
Scripps Araştırma Enstitüsü’nden bilim insanları evrimleşen ve birbiriyle rekabet eden moleküller yaptı. Araştırma sırasında evrimin klasik ilkelerinden bazıları gözler önüne serildi. Örneğin farklı türler aynı sonlu kaynak için rekabet ettiklerinde sadece en güçlü olanın hayatta kaldığını gösterdi bu çalışma. Ayrıca farklı türlerin (kaynaklarda çeşitlilik olduğu durumda) nasıl evrimleşerek giderek daha fazla özelleşeceği ve her bir türün ortak ekosistemde farklı bir nişi dolduracağı görüldü.
Çalışmanın amacı Darwinci evrim kuramını daha da iyi anlamaktı. Yaşayan türler yerine moleküller kullanıldığında, deney tüpünde birkaç dakikada trilyonlarca molekül kopyalanıyor, yani evrim kuvvetlerinin günlerle ölçülebilecek kadar kısa sürede işlemesi mümkün oluyordu. Araştırmacılar bu sayede her şeyin hızlandığını, çalışmalarının kısa sürede sonuç verdiğini açıkladılar.
Darwin Beagle yolculuğunda Galapagos Adaları’ndan farklı türde ispinozlar toplamış ve üzerlerinde çalışmıştı. İspinozlar gaga yapılarının farklılığıyla birbirinden ayrılıyordu. Bazılarının kalın ve güçlü gagaları varken bazılarının gagaları ince ve narindi. Darwin ispinozların birincil besin kaynakları olan belirli tohum türlerini yiyebilecek şekilde uyum geçirdiklerini gözlemledi. Büyük gagalı türler büyük tohumların bulunduğu yerlerde yaşıyorlardı; küçük tohumların olduğu yerlerde de küçük gagalı kuşlar vardı. Darwin bu ispinozların ortak bir atalarının olduğuna, ama zaman içinde farklı türlere ayrıldıklarına kanaat getirdi. Bu Darwinci evrim kuramında “niş paylaşımı” olarak ifade edilen klasik bir kavramdır. İki türün ortak bir yaşam alanında kaynaklar için rekabet ettiği durumda, türlerin iki farklı kaynağı kullanacak şekilde farklılaşması anlamına gelir.
Araştırmacılardan Gerald Joyce bir deney tüpünün içinde sürekli evrimleşebilen belirli bir tip enzim işlevi gören RNA molekülüyle yıllardır bazı deneyler yürütüyordu.
Bu, evrimin dayanağı bir molekülün her kopyalanışında mutasyon geçirme ihtimali olmasıdır. Her kopyalanışta ortalama bir kere görülen bu mutasyon ile zaman içinde popülasyon yeni özellikler kazanabilir.
Araştırmanın başında bulunan, Scripps Enstitüsü’nden Sarah Voytek iki yıl kadar önce Joyce’unkinden farklı, ama o da sürekli evrimleşebilen ikinci bir enzim işlevi gören RNA geliştirmeyi başardı. Böylece evrimleşen iki farklı RNA, aynı kabın içinde ortak kaynaklar için rekabet etmek zorunda bırakılmış oldu; tıpkı Galapagos Adaları’ndan birindeki iki ispinoz türü gibi.
Bu çalışmada ana kaynak yani “besin” her iki RNA türünün de kopyalanması için gerekli olan moleküllerdi. RNA’lar sadece kendilerini bu besin moleküllerine bağlamayı başarırlarsa kopyalanabiliyorlardı. RNA’lar besinleri bol olduğu müddetçe kendilerini kopyalayacaklar,kendilerini kopyalarken de mutasyon geçireceklerdi. Zaman içinde bu mutasyonlar biriktikçe yeni formlar ortaya çıkacak, bu formlardan bazıları da diğerlerinden daha güçlü olacaktı.
Voytek ve Joyce iki RNA molekülünü tek bir besin kaynağı için rekabet edecekleri teke tek bir yarışa soktuklarında, belirli bir besini kullanmaya daha iyi uyum gösteren moleküllerin kazandığını gördüler. Diğer moleküller zaman içinde yok olup gitti. Daha sonra bu iki RNA molekülünü beş farklı besin kaynağının bulunduğu bir kaba koydular; iki RNA da bu besin kaynaklarının hiçbiriyle daha önce karşılaşmamıştı. Deneyin başlarında iki RNA da beş besin türünün hepsini kullandı, ama bu beş kaynağın hiç birinden özellikle daha çok yararlanmıyorlardı. Ama yüzlerce nesillik bir evrim sürecinden sonra iki molekül de beş besin kaynağından sadece birini kullanacak şekilde ayrı ayrı uyum gösterdi. Kendilerine özel tercihler yaptılar, yani her biri kendi besin kaynağını tercih edip kullandı, diğer molekülün besin kaynağından uzak durdu.
Bu süreç boyunca moleküller sonuca ulaşmak için farklı evrimsel yaklaşımlar geliştirdiler. Bir tanesi besinini “yeme” konusunda son derece uzmanlaştı, çünkü hızı diğer molekülün hızından yüz kat fazlaydı. Diğeri besin elde etme konusunda biraz yavaştı, ama o da her nesilde diğerinden üç kat daha fazla kopya yapabiliyordu. Joyce’a göre bunlar hayatta kalmaya yönelik klasik evrim stratejilerine birer örnek.
Kaynak – Bilim ve Teknik Dergisi, Haziran 2009
Çalışmanın amacı Darwinci evrim kuramını daha da iyi anlamaktı. Yaşayan türler yerine moleküller kullanıldığında, deney tüpünde birkaç dakikada trilyonlarca molekül kopyalanıyor, yani evrim kuvvetlerinin günlerle ölçülebilecek kadar kısa sürede işlemesi mümkün oluyordu. Araştırmacılar bu sayede her şeyin hızlandığını, çalışmalarının kısa sürede sonuç verdiğini açıkladılar.
Darwin Beagle yolculuğunda Galapagos Adaları’ndan farklı türde ispinozlar toplamış ve üzerlerinde çalışmıştı. İspinozlar gaga yapılarının farklılığıyla birbirinden ayrılıyordu. Bazılarının kalın ve güçlü gagaları varken bazılarının gagaları ince ve narindi. Darwin ispinozların birincil besin kaynakları olan belirli tohum türlerini yiyebilecek şekilde uyum geçirdiklerini gözlemledi. Büyük gagalı türler büyük tohumların bulunduğu yerlerde yaşıyorlardı; küçük tohumların olduğu yerlerde de küçük gagalı kuşlar vardı. Darwin bu ispinozların ortak bir atalarının olduğuna, ama zaman içinde farklı türlere ayrıldıklarına kanaat getirdi. Bu Darwinci evrim kuramında “niş paylaşımı” olarak ifade edilen klasik bir kavramdır. İki türün ortak bir yaşam alanında kaynaklar için rekabet ettiği durumda, türlerin iki farklı kaynağı kullanacak şekilde farklılaşması anlamına gelir.
Araştırmacılardan Gerald Joyce bir deney tüpünün içinde sürekli evrimleşebilen belirli bir tip enzim işlevi gören RNA molekülüyle yıllardır bazı deneyler yürütüyordu.
Araştırmanın başında bulunan, Scripps Enstitüsü’nden Sarah Voytek iki yıl kadar önce Joyce’unkinden farklı, ama o da sürekli evrimleşebilen ikinci bir enzim işlevi gören RNA geliştirmeyi başardı. Böylece evrimleşen iki farklı RNA, aynı kabın içinde ortak kaynaklar için rekabet etmek zorunda bırakılmış oldu; tıpkı Galapagos Adaları’ndan birindeki iki ispinoz türü gibi.
Bu çalışmada ana kaynak yani “besin” her iki RNA türünün de kopyalanması için gerekli olan moleküllerdi. RNA’lar sadece kendilerini bu besin moleküllerine bağlamayı başarırlarsa kopyalanabiliyorlardı. RNA’lar besinleri bol olduğu müddetçe kendilerini kopyalayacaklar,kendilerini kopyalarken de mutasyon geçireceklerdi. Zaman içinde bu mutasyonlar biriktikçe yeni formlar ortaya çıkacak, bu formlardan bazıları da diğerlerinden daha güçlü olacaktı.
Voytek ve Joyce iki RNA molekülünü tek bir besin kaynağı için rekabet edecekleri teke tek bir yarışa soktuklarında, belirli bir besini kullanmaya daha iyi uyum gösteren moleküllerin kazandığını gördüler. Diğer moleküller zaman içinde yok olup gitti. Daha sonra bu iki RNA molekülünü beş farklı besin kaynağının bulunduğu bir kaba koydular; iki RNA da bu besin kaynaklarının hiçbiriyle daha önce karşılaşmamıştı. Deneyin başlarında iki RNA da beş besin türünün hepsini kullandı, ama bu beş kaynağın hiç birinden özellikle daha çok yararlanmıyorlardı. Ama yüzlerce nesillik bir evrim sürecinden sonra iki molekül de beş besin kaynağından sadece birini kullanacak şekilde ayrı ayrı uyum gösterdi. Kendilerine özel tercihler yaptılar, yani her biri kendi besin kaynağını tercih edip kullandı, diğer molekülün besin kaynağından uzak durdu.
Bu süreç boyunca moleküller sonuca ulaşmak için farklı evrimsel yaklaşımlar geliştirdiler. Bir tanesi besinini “yeme” konusunda son derece uzmanlaştı, çünkü hızı diğer molekülün hızından yüz kat fazlaydı. Diğeri besin elde etme konusunda biraz yavaştı, ama o da her nesilde diğerinden üç kat daha fazla kopya yapabiliyordu. Joyce’a göre bunlar hayatta kalmaya yönelik klasik evrim stratejilerine birer örnek.
Kaynak – Bilim ve Teknik Dergisi, Haziran 2009
Yorumlar
Yorum Gönder