Darwin'in Türlerin Kökeni Üzerine adlı kitabının iki teması vardır: evrimin kanıtları ve evrimin nasıl gerçekleştiğine dair fikirleri. Bu bölüm ikinci konuyu ele almaktadır.
Varyasyon
Köken'in ilk iki bölümü evcilleştirilmiş bitki ve hayvanlardaki çeşitlilik ile doğadaki çeşitliliği ele almaktadır.
Tüm canlılar çeşitlilik gösterir. İncelenen her popülasyon, hayvan ve bitkilerin de insanlar kadar çeşitlilik gösterdiğini ortaya koymaktadır.p90 Bu doğanın büyük bir gerçeğidir ve bu olmadan evrim gerçekleşemezdi. Darwin, tıpkı insanın çiftlik hayvanlarında istediğini seçmesi gibi, doğada da varyasyonların doğal seçilimin işlemesini sağladığını söylemiştir.
Bir bireyin özellikleri kalıtım ve çevre olmak üzere iki şeyden etkilenir. İlk olarak, gelişim ebeveynlerden miras alınan genler tarafından kontrol edilir. İkincisi, yaşam kendi etkilerini de beraberinde getirir. Bazı şeyler tamamen kalıtsaldır, bazıları kısmen, bazıları ise hiç kalıtsal değildir.
Göz rengi tamamen kalıtsaldır; genetik bir özelliktir. Boy veya kilo sadece kısmen kalıtsaldır ve dil hiç kalıtsal değildir. Açık olmak gerekirse: insanların konuşabilmesi kalıtsaldır, ancak hangi dilin konuşulduğu kişinin nerede yaşadığına ve kendisine ne öğretildiğine bağlıdır. Başka bir örnek: bir kişi, değişken kapasiteye sahip bir beyni miras alır. Doğumdan sonra ne olacağı ev ortamı, eğitim ve diğer deneyimler gibi pek çok şeye bağlıdır. Bir kişi yetişkin olduğunda, beyni kalıtım ve yaşam deneyimlerinin onu yaptığı şeydir.
Evrim yalnızca tamamen ya da kısmen kalıtsal olarak aktarılabilen özelliklerle ilgilidir. Kalıtsal özellikler genler aracılığıyla bir nesilden diğerine aktarılır. Bir kişinin genleri, ebeveynlerinden miras aldığı tüm özellikleri içerir. Yaşamın kazaları aktarılmaz. Ayrıca, elbette, her insan biraz farklı bir hayat yaşar: bu da farklılıkları artırır.
Herhangi bir popülasyondaki organizmalar üreme başarısı açısından farklılık gösterir.p81 Evrim açısından 'üreme başarısı', üreyecek kadar yaşayan ve kendi yavrularını bırakan toplam yavru sayısı anlamına gelir.
Kalıtsal varyasyon
Varyasyon ancak kalıtsal ise gelecek nesilleri etkileyebilir. Gregor Mendel'in çalışmaları sayesinde, birçok varyasyonun kalıtsal olduğunu biliyoruz. Mendel'in 'faktörleri' artık gen olarak adlandırılmaktadır. Araştırmalar, eşeyli üreyen bir türdeki neredeyse her bireyin genetik olarak benzersiz olduğunu göstermiştir. p204
Genetik varyasyon gen mutasyonları ile artar. DNA her zaman tam olarak çoğalmaz. Nadir değişiklikler meydana gelir ve bu değişiklikler kalıtsal olabilir. DNA'daki birçok değişiklik hatalara neden olur; bazıları nötr veya hatta avantajlıdır. Bu da evrimin çekirdeği olan genetik çeşitliliğe yol açar. Mayoz bölünme sırasında kromozomların çaprazlanmasıyla eşeyli üreme, varyasyonu popülasyon boyunca yayar. Doğal seçilim ve sürüklenme gibi diğer olaylar varyasyonu azaltır. Yani vahşi doğadaki bir popülasyonda her zaman varyasyon vardır, ancak ayrıntılar her zaman değişmektedir. p90
Doğal seçilim
Evrim esas olarak doğal seçilim yoluyla işler. Bu ne anlama geliyor? Çevrelerine en uygun olan hayvanlar ve bitkiler ortalama olarak daha iyi hayatta kalacaktır. Var olmak için bir mücadele vardır. Hayatta kalanlar bir sonraki nesli üretecektir. Onların genleri aktarılacak ve üremeyenlerin genleri aktarılmayacaktır. Bu, bir popülasyonu değiştiren ve evrime neden olan temel mekanizmadır.
Doğal seçilim, canlı organizmaların sahip oldukları anatomi, işlev ve davranışlara sahip olacak şekilde zaman içinde neden değiştiklerini açıklar. Bu şöyle işler:
- Tüm canlılar öyle bir doğurganlığa sahiptir ki, nüfusları sonsuza dek hızla artabilir.
- Nüfus büyüklüğünün bu ölçüde artmadığını görüyoruz. Çoğunlukla sayılar hemen hemen aynı kalıyor.
- Yiyecek ve diğer kaynaklar sınırlıdır. Bu nedenle gıda ve kaynaklar için rekabet vardır.
- Hiçbir birey birbirine benzemez. Bu nedenle, yaşama ve üreme şansları aynı olmayacaktır.
- Bu varyasyonun büyük bir kısmı kalıtsal olabilir. Ebeveynler bu tür özellikleri genleri aracılığıyla çocuklarına aktarır.
- Bir sonraki nesil sadece hayatta kalan ve üreyenlerden gelebilir. Bu şekilde geçen birçok nesilden sonra, popülasyon daha fazla yararlı genetik farklılığa ve daha az zararlı olana sahip olacaktır. Doğal seçilim gerçekten de bir eleme sürecidir.p117 Eleme, bireyler ve içinde yaşadıkları çevre arasındaki göreceli uyumdan kaynaklanmaktadır.
Doğal popülasyonlarda seçilim
Vahşi popülasyonlarda doğal seçilimin gerçekleştiğinin kanıtlandığı pek çok vaka bulunmaktadır. Kamuflaj, taklit ve polimorfizmle ilgili incelenen hemen her vakada seçilimin güçlü etkileri görülmüştür.
Seçilim gücü, ilk popülasyon genetikçilerinin düşündüğünden çok daha güçlü olabilir. Pestisitlere karşı direnç hızla artmıştır. Norveç sıçanlarında (Rattus norvegicus) varfarine karşı direnç hızla artmıştır çünkü hayatta kalanlar popülasyonun giderek daha fazlasını oluşturmuştur. Araştırmalar, varfarin yokluğunda, dirençli homozigotun normal vahşi tip homozigota göre %54 dezavantajlı olduğunu göstermiştir.p182 Bu büyük dezavantaj, varfarin direnci için yapılan seçilimle hızla aşıldı.
Memeliler normalde yetişkin olduklarında süt içemezler, ancak insanlar bir istisnadır. Süt, laktaz enzimi tarafından sindirilir ve bu enzim memeliler annelerinden süt almayı bıraktıklarında kapanır. İnsanların yetişkinlik döneminde süt içebilmesi, bu kapanmayı önleyen bir laktaz mutasyonu ile desteklenmektedir. Sütün beslenmede önemli olduğu her yerde insan popülasyonları yüksek oranda bu mutasyona sahiptir. Bu 'süt toleransının' yayılması doğal seçilim tarafından desteklenmektedir, çünkü sütün mevcut olduğu yerlerde insanların hayatta kalmasına yardımcı olmaktadır. Genetik çalışmalar, laktaz kalıcılığına neden olan en eski mutasyonların insan popülasyonlarında ancak son on bin yılda yüksek seviyelere ulaştığını göstermektedir. Bu nedenle, laktaz kalıcılığı genellikle yakın zamandaki insan evriminin bir örneği olarak gösterilmektedir. Laktaz kalıcılığı genetik, hayvancılık ise kültürel bir özellik olduğundan, bu gen-kültür birlikte evrimidir.
Adaptasyon
Adaptasyon biyolojinin temel olgularından biridir. Adaptasyon süreci sayesinde bir organizma kendi yaşam alanına daha uygun hale gelir.
Adaptasyon, biyolojide gördüğümüz çeşitli türleri açıklayan iki ana süreçten biridir. Diğeri ise türleşmedir (türlerin bölünmesi ya da kladogenez). Günümüzde adaptasyon ve türleşmenin karşılıklı etkileşimini incelemek için kullanılan favori bir örnek, Afrika nehir ve göllerindeki çiklit balıklarının evrimidir.
İnsanlar adaptasyondan bahsederken genellikle bir hayvan veya bitkinin hayatta kalmasına yardımcı olan bir şeyi kastederler. Hayvanlardaki en yaygın adaptasyonlardan biri gözün evrimidir. Bir başka örnek de atların dişlerinin otları öğütmeye adapte olmasıdır. Kamuflaj başka bir adaptasyondur; taklitçilik de öyle. Daha iyi adapte olmuş hayvanların hayatta kalma ve başarılı bir şekilde üreme olasılığı daha yüksektir (doğal seçilim).
Bir iç parazit (kurbağa gibi) iyi bir örnektir: çok basit bir vücut yapısına sahiptir, ancak yine de organizma kendi özel ortamına oldukça adapte olmuştur. Buradan adaptasyonun sadece görünür özelliklerden ibaret olmadığını görüyoruz: bu tür parazitlerde kritik adaptasyonlar genellikle oldukça karmaşık olan yaşam döngüsünde gerçekleşir.
Sınırlamalar
Bir organizmanın tüm özellikleri adaptasyon değildir.p251 Adaptasyonlar, bir türün geçmiş yaşamını yansıtma eğilimindedir. Eğer bir tür yakın zamanda yaşam tarzını değiştirmişse, bir zamanlar değerli olan bir adaptasyon işe yaramaz hale gelebilir ve sonunda azalan bir kalıntıya dönüşebilir.
Uyarlamalar asla mükemmel değildir. Bir vücuttaki çeşitli işlevler ve yapılar arasında her zaman ödünleşimler vardır. Yaşayan ve üreyen bir bütün olarak organizmadır, bu nedenle gelecek nesillere aktarılan adaptasyonların tamamıdır.
Genetik sürüklenme ve etkisi
Popülasyonlarda, popülasyona varyasyon ekleyen (mutasyon gibi) ve onu ortadan kaldıran güçler vardır. Genetik sürüklenme, bir popülasyondan varyasyonu kaldıran rastgele değişikliklere verilen isimdir. Genetik sürüklenme 1/(2N) oranında varyasyondan kurtulur, burada N = popülasyon büyüklüğüdür.p29 Bu nedenle "büyük popülasyonlarda çok zayıf bir evrimsel güçtür". p55
Genetik sürüklenme, rastgele şansın evrimi şaşırtıcı derecede büyük şekillerde nasıl etkileyebileceğini açıklar, ancak yalnızca popülasyonlar oldukça küçük olduğunda. Genel olarak etkisi, bireyleri birbirlerine daha benzer ve dolayısıyla hastalıklara veya çevrelerindeki tesadüfi olaylara karşı daha savunmasız hale getirmektir.
- Sürüklenme, popülasyonlardaki genetik çeşitliliği azaltır ve potansiyel olarak bir popülasyonun yeni seçici baskılara karşı hayatta kalma yeteneğini azaltır.
- Genetik sürüklenme daha hızlı etki eder ve daha küçük popülasyonlarda daha sert sonuçlar doğurur. Küçük popülasyonların soyu genellikle tükenir.
- Genetik sürüklenme, küçük grup hayatta kalırsa türleşmeye katkıda bulunabilir.
- Darboğaz olayları: Büyük bir popülasyonun boyutu bir olay nedeniyle aniden ve büyük ölçüde azaldığında, genetik çeşitlilik çok azalacaktır. Enfeksiyonlar ve aşırı iklim olayları sık görülen nedenlerdir. Bazen, daha rekabetçi türlerin istilası yıkıcı olabilir.
1880/90'larda avlanma Kuzey fil fokunu sadece 20 bireye kadar düşürmüştür. Nüfus yeniden toparlanmış olsa da, genetik değişkenliği Güney fil fokundan çok daha azdır. Çitalar çok az çeşitliliğe sahiptir. Türün yakın bir zamanda az sayıda bireye düştüğünü düşünüyoruz. Genetik çeşitlilikten yoksun olduğu için bulaşıcı hastalıklar nedeniyle tehlike altındadır. - Kurucu olaylar: Bunlar, küçük bir grup daha büyük bir popülasyondan ayrıldığında meydana gelir. Küçük grup daha sonra ana popülasyondan ayrı olarak yaşar. İnsan türünün bu tür aşamalardan geçtiği sıklıkla dile getirilir. Örneğin, gruplar başka bir yere yerleşmek için Afrika'yı terk ettiğinde (bkz. insan evrimi). Görünüşe göre, dünya çapındaki dağılımımızdan beklenenden daha az çeşitliliğe sahibiz.
Anakaradan uzak adalara gelen gruplar da iyi örneklerdir. Bu gruplar, küçük boyutları nedeniyle, ana popülasyonda bulunabilecek tüm alel çeşitlerini taşıyamazlar.
Türler
Türlerin nasıl oluştuğu evrimsel biyolojinin önemli bir parçasıdır. Darwin 'evrimi' (ilk başta kullanmadığı bir kelime) türleşme ile ilgili olarak yorumladı. Bu yüzden ünlü kitabına Türlerin Kökeni Üzerine adını vermiştir.
Darwin, çoğu türün doğrudan önceden var olan türlerden ortaya çıktığını düşünüyordu. Buna anagenez denir: eski türlerin değişmesiyle yeni türler. Şimdi ise çoğu türün önceki türlerin bölünmesiyle ortaya çıktığını düşünüyoruz: kladogenez.
Tür ayrımı
Aynı başlayan iki grup, farklı yerlerde yaşarlarsa çok farklı hale de gelebilir. Bir tür iki coğrafi bölgeye ayrıldığında bir süreç başlar. Her biri kendi durumuna uyum sağlar. Bir süre sonra bir gruptaki bireyler artık diğer grupla üreyemez hale gelir. Bir türden iki iyi tür evrimleşmiştir.
Bir Alman kaşif olan Moritz Wagner, 1830'larda Cezayir'de geçirdiği üç yıl boyunca uçamayan böcekler üzerinde çalışmıştır. Her tür, Atlas dağlarından Akdeniz'e inen nehirler arasındaki kuzey sahilinin bir bölümüyle sınırlıdır. Bir nehri geçer geçmez, farklı ama yakın akraba bir tür ortaya çıkar. Daha sonra şöyle yazmıştır:
"... [yeni] bir tür ancak birkaç birey kendi menzillerinin sınırlarını [aştığında] ortaya çıkacaktır... yeni bir ırkın oluşumu... kolonistlerin türlerinin diğer üyelerinden uzun süre ayrı kalması olmadan asla başarılı olamayacaktır".
Bu, coğrafi ayrımın önemine dair erken bir açıklamaydı. Coğrafi ayrımın kritik olduğunu düşünen bir başka biyolog da Ernst Mayr'dı.
Doğal türleşmenin bir örneği, son buzul çağından sonra tatlı suları istila eden ve izole göllerde ve akarsularda koloniler kuran bir deniz balığı olan üç dikenli çöpçülerdir. Yaklaşık 10.000 nesil boyunca, çöpçüler yüzgeçlerindeki varyasyonlar, kemik plakalarının sayısı veya boyutundaki değişiklikler, değişken çene yapısı ve renk farklılıkları dahil olmak üzere büyük farklılıklar gösterir.
Avustralya'daki vombatlar iki ana gruba ayrılır: Yaygın vombatlar ve Kıllı burunlu vombatlar. Burunlarının tüylü olması dışında bu iki tür birbirine çok benzer. Ancak, farklı ortamlara adapte olmuşlardır. Bayağı vombatlar ormanlık alanlarda yaşar ve çoğunlukla bol nemli yeşil yiyeceklerle beslenir. Genellikle gündüzleri beslenirler. Kıllı burunlu vombatlar ise sıcak ve kuru ovalarda yaşar ve içinde çok az su ya da iyilik bulunan kuru otlarla beslenirler. Metabolik sistemleri yavaştır ve günün çoğunu yeraltında uyuyarak geçirirler.
Aynı başlayan iki grup yeterince farklılaştığında, iki farklı tür haline gelirler. Evrim teorisinin bir parçası, tüm canlıların aynı başladığı, ancak daha sonra milyarlarca yıl içinde farklı gruplara ayrıldığıdır.
