07 Nisan 2005

İnsan Gözünün Evrim Bilmecesi Çözüldü

Darwin’in evrim kuramının karşıtları, genellikle gözün karmaşık yapısının, kuramın temel dayanakları olan kendiliğinden değişim (mutasyon) ve doğal seçilim süreçleriyle açıklanamayacağı görüşünü öne sürerler...

Darwin’in evrim kuramının karşıtları, genellikle gözün karmaşık yapısının, kuramın temel dayanakları olan kendiliğinden değişim (mutasyon) ve doğal seçilim süreçleriyle açıklanamayacağı görüşünü öne sürerler. Darwin de insan gözünün nasıl evrildiği konusunda bir açıklama getirememişti. Şimdiyse Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuarı’ndan (EMBL) araştırmacılar gözün evrimle mekanizmasını ve kaynağını bulduklarını açıkladılar. Gözlerimizdeki ışığa duyarlı olan koni ve çubuk biçimli hücreler, önceleri beyinde yerleşmiş bulunan eski bir hücre populasyonundan evrilmişler. EMBL araştırmasını yürüten Detlev Arendt ve Joachim Wittbrodt’a göre insan gözündeki hücrelerin beyinden gelmiş olması sürpriz değil. Bugün de beynimizin derinliklerinde ışığa duyarlı hücreler bulunuyor ve bunlar günlük etkinliklerimizin ritimlerini ayarlıyorlar. Önce hayvanların beyinlerinde bulunan bu ışığa duyarlı hücreler, evrim sürecinin daha sonraki evrelerinde gözlere göç ederek ve görüntü iletme yetisini kazanmış görünüyor.

Biliminsanları ilk hayvan atalarımızda iki tür ışığa duyarlı hücrenin varlığını belirlemiş bulunuyorlar. Bunlar, rabdomerik ve cilial (kamçımsı) hücreler olarak sınıflandırılıyorlar. Hayvanların çoğunda rabdomerik hücreler gözlerin bir parçası haline gelirken kamçımsı hücreler beyindeki yerlerini koruyarak biyolojik saatleri düzenleme işlevini üstlenmişler. İnsanlar ve öteki omurgalılardaysa bunun tersi olmuş ve gözde yerleşen kamçımsı hücreler koni ve çubuk hücrelerine dönüşmüşler. Araştırmacılar göz oluşumunda evrim sürecinin izini, “yaşayan bir fosil” olarak tanımlanan Platynereis dumerilii adlı deniz kurtçuğunu inceleyerek bulmuşlar. Bu kurtçuk 600 milyon yıl önce yaşamış olan atalarından hala çok farklı değil. Bu canlıya ayrıca böceklerle omurgalıların son ortak atası gözüyle bakılıyor. Arendt bu hayvanın daha önce başka bir araştırmacı tarafından çekilen beyin görüntülerini gördüğünde, beyin hücrelerinin insan gözündeki koni ve çubuk hücrelerle olan benzerliği dikkatini çekmiş. Araştırmacı bu hücrelerin aynı evrimsel sürecin ürünü olabileceğini düşünmüş. Daha sonra, EMBL’den başka araştırmacıların yardımıyla Platynereis dumerilii ‘nin beynindeki hücrelerin “moleküler parmakizleri” başka hayvanların beyinlerindeki ışığa duyarlı hücrelerle karşılaştırılmış. Hayvanın beynindeki opsin adlı ışığa duyarlı bir molekülün, omurgalı gözlerindeki çubuk ve koni hücrelerdeki opsinle olağanüstü benzerlik gösterdiği ortaya çıkmış. EMBL araştırmacılarından Kristin Tessmar-Raible, “bu omurgalı tipi molekülün Platynereis dumerilii beyin hücreleri içinde etkin olduğunun görülmesi, bu hücrelerle omurgalı koni ve çubuk hücrelerinin ortak bir moleküler parmak izine sahip olduklarını ortaya koymuş bulunuyor. Bu da evrimde ortak bir kaynağın kanıtı. İnsan gözünün evrimiyle ilgili büyük bir bilmeceyi çözmüş bulunuyoruz” diyor.
EMBL araştırmacıları, Science dergisinde yayımladıkları bulgularının sonunda hayvanlarda ışığa duyarlı hücrelerle gözlerin evrimi konusunda şu senaryoyu öne sürüyorlar.
İlkel metazoalarda ışığın varlığını belirlemek ve ışıkla ilgili zamanlama işlevlerini (biyolojik saat) yönetmek için bir atasal opsin kullanan tek bir tür ışığa duyarlı hücre öncülü bulunuyordu. Prebilateryen (anatomide ikili simetri oluşmuş hayvanlardan önceki) atalarda opsin geni, c-opsin ve r-opsin adlı genlere dönüştü ve böylece öncül ışık algılayıcı hücrenin kamçımsı ve rabdomerik denen kardeş hücre türlerine farklılaşmasına yol açtı. Rabdomerik ışık algılayıcı hücreler, pigment hücreleriyle bir araya gelerek ilkel gözleri oluştururken, kamçımsı hücreler de evrilen beynin bir parçası haline gelerek yönsüz ışık tepkisi işlevini yüklendi. İkili simetrik anatomiye sahip hayvanlarda, örneğin günümüze kadar gelmiş Platynereis’te bu atasal düzen hala görülüyor. Omurgalılara uzanan evrim çizgisinde her iki tür ışık algılayıcı hücre, evrimleşen retinaya yerleşti. Rabdomerik ışık algılayıcı hücrelerine, gangliyon hücrelere dönüşerek görüntü işleme sürecinde farklı bir işlev üstlendiler. Omurgalı gözünün evriminin önemli bir özelliğiyse, ışık algılama görevini üstlenenlerin rabdomerik değil, kamçımsı hücrelerin, yani çubuk ve konilerin olmasıydı. Dolayısıyla omurgalı hayvanların gözleri, farklı evrimsel tarihleri olan farklı ışık algılayıcıları kapsayan bileşik bir yapıyı temsil ediyor.
SCIENCE, 29 Ekim 2004
(Bu yazı, "Nonconfirmist" tarafından derlenmiştir)