Doğal seçilim (Natural Selection) son 150 yılı rüzgar gibi geçerek günümüze fazla bir değişikliğe uğramadan ulaşan ve reddedilmesi ve başka kuramlarla yer değiştirilmesi olanaksız, yerleşmiş, olgunlaşmış, doğruluğu tekrar tekrar kanıtlanmış bir kuramdır. Ama diğer bütün bilimsel kuramlar gibi onun da bilimsel eleştirinin katı ve acımasız nesnel dilinden kurtulması mümkün değildir. Bu başlık altında doğal seçilimin evrimsel önemini ve bilimsel doğasını şimdiye kadar ihmal edilmiş özgün ve sürpriz bir bakış açısından bakarak değerlendireceğiz.
Biyolojik sistemlerde gözlemlenen doğal seçilim nedir?
Doğal seçilim bir canlı toplumunda (popülasyonda) yaşayan ve çoğalan bireyler üzerine sürekli etkilerden (baskılardan) dolayı fenotipik özelliklerin az çok paylaşılmasını sağlayan bir süreçtir.
Doğal seçilim kuvvetli bir yasa değildir. Mükemmellik sağlamaz ve aramaz. Genleri yeterince sağlıklı olan hayvan onların yeni nesillerde devam etmesinde daha başarılı olacaktır.
Doğal seçilim yol gösteren, devrim yapan, yenilik getiren bir ilke değildir. Doğal seçilim akılsız, amaçsız, mekanik ve düzayak bir süreç olup şöyle formüle edilebilir.
Çeşitlilik+çeşitli oranlarda başarılı çoğalma+kalıtım=doğal seçilim.
Bu formülü nesirle şöyle ifade edebiliriz:
Kalıtımla kazanılan özellikler genetik çeşitlilik ve başarılı çoğalma ile birleşince doğal seçilim kavramı ortaya çıkmaktadır.
Bu paradigmada bireylerin kalıtımla kazandığı özellikler çeşitli ve bu çeşitlilik başarılı çoğalmanın nedeni ise, her kuşak en uyumlu bireylerin katılımından yararlanacağı için, popülasyonun ortalama fenotipinde değişiklik olacak ve zamanla bu değişikliklerden yeni türler çıkacaktır. Bu süreç evrimdir.
Daha çok evrimsel süreçleri açıklamak için kullanılan bir terim olan doğal seçilim, temelde fiziksel bir olgu olup, doğanın kendiliğinden ortaya çıkan olasılıklardan hangisini seçtiğidir.
Darwin'sel rekabet olarak da bilinen doğal seçilim aslında yalnız evrime özgü bir süreç değildir. Darwinsel doğal seçilime, biyolojik sistemlerde ortaya çıktığı için, nisbeten karmaşık olan kimyasal bir rekabet ve seçilimdir, diyebiliriz. Doğada doğal seçilimin daha basit örnekleri ile karşılaşmaktayız. Doğal seçilim için kendiliğinden örgütlenmenin oldukca sofistike bir verziyonu olduğu da söylenebilir.
Doğal seçilim diğer sistemlerde de seçiciliğini sürdürür. Örneğin doğal seçilim enerjinin en düşük düzeyde kalmasını, zamanın bir yönü doğru akmasını, enerjinin hızla dağılmasını (entropiyi) seçer. Anti maddeyi değil, maddeyi de seçen doğal seçilimdir. Doğal seçilim ayrıca entropinin giderek artmasını, elektronların belli orbitallerde yer almasını seçmiştir. Doğal seçilim mevcut koşullar içinde maddenin davranışlarından bazılarının seçilmesinden sorumludur.
Doğal seçilimin seçtiği her olgunun bir alternatifi vardır. Doğal seçilim yalnız onlardan birini seçer. Doğal seçilim karşılaşılan rastgele süreçlerden rastgeleliği alır ve duruma göre gerekenleri seçerek, onlara bir düzen getirir.
Biyolojik sistemlerin doğada mevcut olanların en karmaşığı olduğu bilinir ve bu özellik diğer sistemlerin hiç birinde olmayan canlılıkla ilgili bir dizi içsel niteliklerle açıklanmaya çalışılır. Bu karmaşıklık, adaptasyon ve doğal seçilim kanunları ile açıklanır. Ancak şimdiye kadar, uyum ve doğal seçilim kanunlarının neden bu tür bir karmaşıklığa yol açtıklarının mantıklı ve bilimsel bir açıklaması yapılamamıştır. Bu kitapta biz bu konu ile ilgileneceğiz.
Biyolojik sistemler uyum ve doğal seçilim kanunlarından dolayı mı karmaşıktırlar? Uyum ve doğal seçilim kanunları neden biyolojik sistemlerdeki karmaşıklıktan sorumludurlar?
Wolfram biyoloji ile ilgili temel sorunları, diğer bilim dallarında olduğu gibi, basit ve spesifik olmayan proğramlarla çözmeye çalışmaktadır. Evrim biyoloji için önemli bir sorundur. Biyolojik sistemlerin müthiş karmaşıklığı dikkate alınırsa, evrimin de son derece kompleks bir süreç olduğu sonucu çıkarılabilir. Bu doğru bir çıkarım değildir.
Bu kadar karmaşık bir sistemden son derece ilkel ve basit olan doğal seçilim yasası nasıl sorumlu olabilir?
Temel olarak doğal seçilim yasasında iki seçenek vardır. Kabul veya red. Evet veya hayır! Doğal seçilim bir değişikliği ya onaylar, ya onaylamaz. Yalnız iki seçenekten oluşan bir proğram nasıl olurda sonunda büyük bir karmaşıklığa neden olabilmektedir?
Fizikte, fizik kanunları ile ilgili proğramlar yapılan deneyleri ve gözlemleri açıklamada kullanılırlar. Yani proğramlar mevcut fizik kanunlarından çıkarılmışlardır. Biyolojik sistemlerde ise canlılar, genetik materyel içinde yer alan bazı proğramlardan yararlanarak varlıklarını sürdürürler. Genetik proğramların hepsi son derece karmaşık niteliklere sahiptirler. Her canlı için milyonlarca farklı kural vardır. Biyolojik sistemdeki karmaşıklıklardan bu kuralların sorumlu olduğu sonucu çıkarılabilir. Özellikle canlılarda farklı doku ve organların olması çok sayıda farklı ve ayrı kuralların da olması şeklinde yorumlanabilir.
Hücrelerde mevcut genetik proğramlar, ortamda mevcut organik molekülleri bir araya getirerek, kendileri gibi yeni bir hücre oluşturacak bilgiye sahip midirler? Başka bir deyişle canlı bir hücrenin atalarından kazandıkları sadece genetik bilgi midir? Bu genetik bilgi yeni bir hücre oluşturmak için yeterli midir?
Dört milyar yıl önce ortaya çıkan ilk canlı hücrenin yalnız genlerinin yeni nesillerde devam ettiğini düşünmek yanlıştır. Yeni nesillerde yaşamaya devam eden ve bu arada evrimi gerçekleştiren yalnız genler değildir. Hücrenin tümüdür. Eğer hücrenin tümü intikal etmeseydi, yalnız genetik malzeme ile yeni bir hücre oluşturmak mümkün olamazdı. Yeni nesillerde devam eden hücredeki genetik malzeme, hücrenin tümünün canlılığını devam ettirmesi, gelişmesi, ortama uyması için gerekli bilgiyi içerir. Ama genetik bilgi bunu hücrenin diğer öğeleri ve tamamı olmadan, yalnız çevrede mevcut organik moleküllerden yararlanarak başaramaz. Yeni nesillerde devam eden 4 milyar yıl önce ortaya çıkan, doğal olarak aradan geçen zaman içinde evrilen ve büyük değişikliklere maruz kalan ilk hücredir.
Bütün organizma yerine, onun yalnız bir parçasına bakarsak, nasıl bir manzara ile karşılaşırız?
Canlılarla ilgili bir dokuyu mikroskopik düzeyde incelersek, oldukça basit ve düzgün (regüler) bir yapıya sahip olduğunu görürüz. Bu yüzden onların oldukça basit proğramlar tarafından oluşturulduğu izlenimi alırız.
Peki biyolojik sistemlerde gözlemlenen çok daha karmaşık şekilleri nasıl açıklayacağız? Sağ duyumuz bize onların son derece sofistike proğramlar tarafından şifrelendiğini söyleyecektir. Basit proğramlar bir araya gelerek onları oluşturabilirler mi? Biyolojik sistemlerde olan bu mudur?
Muhtemelen öyle olmalıdır. Çünkü bu durumda son derece kompleks proğramlara gereksinim vardır ve onların varlığının delilleri yoktur. Canlıların şekilleri basit proğramlar tarafından şifrelenmiş olmak zorundadır.
Her ne kadar canlıların tüm genetik proğramları uzun ve çok karmaşık iseler de, canlının bazı sınırlı özelliklerini denetleyen alt proğramlar oldukça basittirler. Ancak yine de onların bir araya gelmesi mevcut karmaşıklığı anlamada yeterli olmayabilir. İlk bakışta bu karmaşıklığın doğası hakkında fazla bir şey söylenemeyebilir. Canlıları yakından inceleyince biyolojik karmaşıklıkların yalnız sınırlı bir dağılımı olduğu görülür. Örneğin pigmentasyonu ele alalım. Pigmentasyon derinin hemen altında yer alan birkaç hücre türünün eseridir. Son derece karmaşık olan pigmentasyondan sadece bu bir kaç tür hücre sorumludur. Onlar bir araya gelerek çok renkli bir manzara oluşturabilirler.
Pigmentasyondan ve canlının diğer karmaşık niteliklerinden sorumlu proğramlar nasıl ortaya çıkmışlardır?
Bu proğramların ortaya çıkmasına neden olarak canlıların çevreye uymak zorunluğunu gösterebiliriz. Bu bilimsel olarak kabul edilen bir görüştür. Canlılar çevreye uyum yapacak niteliklerini en üst düzeyde manifest etmek zorunda bırakılırlar. Bundan doğal seçilim sorumludur.
Ortama başarılı bir şekilde çoğalarak uyan canlılar türlerini devam ettirirler. Tabii bundan sahip olduğu genetik proğram sorumludur. Eğer belli bir proğram ortam için daha uygun ise, o proğrama sahip canlılar diğer proğramlara sahip olan canlılardan daha çok çoğalırlar. Her yeni nesilde küçük yeni mutasyonlar olur ve onlar da doğal seçilime maruz kalırlar. Birçok nesilden sonra canlının ortama daha iyi uymasını sağlayan bir proğram gelişir. Yani burada her seferinde uyum sağlayan proğram seçilmektedir. Bu sürecin sonu yoktur. Bu sürekli bir süreçtir.
Peki bu süreç ne kadar başarılı olacaktır? Bu rastgele mutasyonların seçilmesi sürecinden beklenenler nelerdir?
Basit proğramlar bir araya gelerek giderek karmaşıklaşan bir durum ortaya çıkabilir ve sonunda optimum bir sonuca varılabilir. Ama karmaşıklık devam edince optimum bir sonuca varmak mümkün olmayabilir. Bu durumda ulaşılan optimun sonuç da aslında çok basit kalmaktadır. Canlı proğramlarında bu şekilde bir sonuca ulaşmak için gerekli basamak sayısı astronomiktir.
Karmaşık sonuçlara ulaşabilmek için biyolojik sistemlerin bazı hilelere baş vurması ve bu süreci hızlandırması gerekmektedir. Bunların başında cinsel çoğalma gelir. Bu çoğalmada çeşitli proğramlar bir araya getirilmekte ve aralarında eşleşme sağlanmaktadır. Burada eşleşen proğramlar, mutasyonda olduğundan çok daha geniş ve fazladır. Organlar farklılaşınca aynı proğramın farklı bölümleri ayrı ayrı yenilenirler. Başka bir deyişle aynı proğramın farklı bölümleri devreye girerler ve organların farklılaşmasında kullanılırlar. Yine de canlılarda görülen bu karmaşıklığı sağlamak ve üstesinden gelmek çok zordur. Bunda bir bit yeniği olmalıdır.
Gerçekten biyolojik sistemlerde diğer sistemlerde ulaşılan optimun çözümlere ulaşılamaz. Biyolojik sistemler için gerekli çözümün ölüme neden olmayacak kadar etkili olması yeterlidir. Biyolojik sistemlerin gereksinimi bu kadardır. Mutlaka ideal derecede optimum bir düzeye ulaşmak gereksizdir.
Günümüzde biyolojik sistemlerin her özelliğini canlının uyumunu maksimum düzeye çıkaran düzeneklerle açıklamak eğilimi vardır. Bu proğramların bir kısmı geçmişte vuku bulan biyolojik evrimden intikal etmişlerdir. Herhangi bir canlıda herhangi bir yapının ortaya çıkması kolay veya zor olabilir. Ama onların varlığı canlıların maksimum uyumu için gereklidir. Canlı onlarsız var olamaz. İlk bakışta onların varlık nedenini anlamak zor olabilir. Basit olanlarının neden var oldukları hakkında bir hipotez ortaya atmak mümkündür. Onlara bir anlam verdikten ve işlev ve önemlerini anladıktan sonra biyolojiye olan hayranlığını gizleyemez insan. Bir sarmaşığın diğer bir bitki üzerinde dönerken bütün yapraklarını güneşe çeviren bir altın orana sahip olması veya kabuklu deniz hayvanlarındaki çeşitlilik insanda hayranlık uyandıran gözlemlerdir. Ama bunların ortaya çıkmasının gerçek nedeni insanda hayranlık uyandırmak değilse, nedir? Belki de bu özelliklerin ortaya çıkma nedeni, onların daha basit proğramlarla başarılabilme özelliğidir. Ayrıntıların belli bir amacı yoktur. Örneğin pigmentasyon örneklerinin yakından incelenmesi onların bir amaca hizmet ettiği sonucuna varmamıza neden olmaz. Geçmişte optimizasyon kavramının sofistike bir amaca hizmet ettiğine ve biyolojik kompleksliğin bu nedenle ortaya çıktığına inanılırdı. Ancak basit proğramların kompleks davranışlar ortaya çıkarması bu konuda farklı düşünmeye neden olmuştur. Biyolojik evrim sırasında karşılaşılan rastgele mutasyonlar zamanla bütün proğramı etkileyecek ve karmaşık davranışları tetikleyerek yeni proğramların ortaya çıkmasına neden olacaklardır. Bazı proğramlar canlıların daha başarılı olmasını sağlayacak ve doğal seçilim onları yeğleyecektir. Yine de sonunda başarılı uyumdan muhtemelen o kompleks proğramın tamamı değil, kabaca yalnız bir bölümü sorumlu olacaktır. Rastgele seçilen proğramlardan bir çoğu kompleks davranıştan sorumlu olabilir. Geçmişte biyolojik sistemlerdeki karmaşıklığa ulaşmanın çok zor olduğuna inanılırdı. Wolfram’ın basit proğramlar üzerindeki çalışmalarından anlaşıldığı kadarıyla bu inanış yanlıştır.
Biyolojik sistemler zamanla giderek karmaşıklaşmakta mıdırlar?
Son bir milyar yıl içinde ortaya çıkan canlı fosillerini yakından inceleyince, sonlara doğru ortaya çıkanlarla ilk ortaya çıkanlar arasında karmaşıklık bakımından önemli farkların olmaması biyolojik sistemlerin zamanla karmaşıklaşmadıklarının ilk delildir. En azından son birkça yüz milyon yıl, canlıların bazı parçalarının karmaşıklığı hemen hiç değişmemiştir. Bu gözlem bize karmaşıklıktan basit ve genel bir mekanizmanın sorumlu olduğunu ve onun uzun ve grift mekanizmalara gereksinim göstermeden ortaya çıktığını düşündürmektedir.
Başka bir delil de bizi aynı sonuca götürmektedir. Günümüzde yaşayan canlıların pigmentasyon örnekleri, aynı tür içinde bile, farklıdır. Bazıları çok basittirler. Diğer pigmentasyon örneklerinin çok karmaşık ve sofistike bir görünüş arzettikleri görülür. Aynı türde basit ve karmaşık pigmentasyon örneklerinin olması, onların hepsinin basit proğramlarla ortaya çıktığının delilidir. Çünkü karmaşık pigmentasyon örneklerinden sorumlu genetik proğramlar yokturlar.
Ayrıca birbirlerinden milyonlarca, hatta yüzmilyonlarca yıl önce ayrılmış türlerin benzer ve temelde aynı işlevleri olan proteinler şifreleyen genlere sahip olmaları, canlıların giderek daha karmaşık oldukları görüşünü çürütmektedir.
Bunlardan çıkan anlam şudur:
Kompleks örneklerin ortaya çıkması için sofistike uyum süreçlerine gereksinim yoktur. Canlılar giderek daha sofistike bir karmaşıklık kazanmamaktadırlar. Bazı genetik proğramlar kompleks örnekler oluşmasını sağlarlarken, diğerleri basit örnekleri oluşturmaktadırlar. Karmaşıklıktan sorumlu proğramlar basittirler.
Çağdaş moleküler proğramların uzunlukları ne kadardır? Çok mu karmaşıkdırlar? Örneğin bir yumuşakçanın kabuk örneğini şifreleyen proğramın uzunluğu nedir?
Bir proğramın kısa olması demek, gereksiz elemanlardan mümkün olduğu kadar yoksun olması demektir. Çok kısa proğramlarda en küçük bir mutasyon proğramın oluşturduğu örnekte büyük sapmalara neden olacaktır. Yumuşakca kabuk örnekleri arasındaki farkların çokluğu gerçekten bu proğramların kısa olduğuna işaret etmektedirler. Bu kısa proğramlarda ortaya çıkacak birkaç mutasyon kısa proğramların rastgele karmaşıklık yaratması için yeterlidir.
Karmaşıklığa bu kadar basit bir yöntemle ulaşılıyorsa, onunla biyolojik sistemlerde neden daha çok karşılaşılmamaktadır? Her ne kadar biyolojik sistemlerde karmaşık şekiller ve örnekler varsa da, tipik olarak canlıların genel görünüşleri ve şekilleri oldukça basittir. Ama neden? Bu özellik neyin gösterisi ve yansımasıdır?
Wolfram’a göre bu gözlem doğal seçilim sürecinin sınırlı olduğunu yansıtmakatadır. Bir ara sonsuz güce sahip olduğu sanılan doğal seçilimin belli bir limiti ve sınırı olmalıdır. Hatta doğal seçilime atfedilen bu güç dikkati çekecek derecede sınırlıdır. Bu durumda diyebiliriz ki doğal seçilimin etkisinin anlamlı olabilmesi için etki ettiği sistemin davranışının çok basit olması gerekmektedir. Doğal seçilim karmaşık sistemler üzerinde etkili değildir yani. Davranışlar ne kadar karmaşıksa, doğal seçilimin onların üzerine olan etkisi o kadar azdır.
Biyolojik sistemlerde tür sayısının aşırı çokluğu da karmaşıklık olarak kabul edilebilir. Ve bu karmaşıklık onların basit proğramlara sahip olması ile açıklanabilir. Kısa proğramlar mutasyonların etkisine çok duyarlı olacaklarından yeni türlerin ortaya çıkmasından rastgele mutasyonların sorumlu olması mantıklı bir çıkarımdır.
Peki biyolojik sistemler için bütün bunların anlamı nedir?
Kısaca şudur:
Eğer bir canlının bir organı veya bir özelliği her hangi bir ortam için doğal seçilim tarafından optimize edilecekse, o özellik yalnız çok basit olmalıdır. Karmaşık davranışlar ve özellikler doğal seçilim tarafından optimum olarak seçilemezler.
Biyolojik organizmaların çok sayıda oldukça basit ayrı doku ve organlardan oluşmasının nedeni doğal seçilimin onların üzerinde daha etkili olabilmesi içindir. Başka bir deyişle, biyolojik organizmalar çok sayıda oldukça basit doku ve organlardan ibaret oldukları için, doğal seçilim onların üzerinde baskı kurabilmektedir.
Canlı organizmalar çeşitli mutasyonlarla bütün canlının giderek mükemmeleşmesini sağlayan mekanizmalarla evrime uğramazlar. Çeşitli doku ve organlardan oluştukları için onların doğal seçilime maruz kalmaları oldukça kolaydır ve karmaşık proğramları gerektirmez. Bir araya gelen bu doku ve organlar kendiliğinden örgütlenme paradigmasının ilginç bir örneğini oluştururlar. Doğal seçilim organizmanın tümüne değil, onun yalnız bazı basit ve nisbeten homojen öğelerine karşı etkili bir baskı uygulayabilir. Filin hortumuna, zürafanın boynuna, insanın beynine örneğin. Ayrıca organlara yönelik doğal baskılar da vardır. Mide ve bağırsaklara, böbreklere, kalp ve akciğerlere, testis, over ve prostata.. Karaciğere!.. Hayvanların genel olarak cüsselerine yönelik doğal baskılar da vardır. Bazıları hayvanın büyümesine, diğerleri küçülmesine yöneliktir.
Bütün bu değişikliklerden birkaç gen sorumludur. Onların mutasyonu ile hayvanların mikroevrimi kolaylıkla sağlanır. Ve bu sürecin uzun sürmesi de gerekmez. Türlerin evrimi kısa zamanda gerçekleşebilen, belli bir düzeni ve amacı olmayan, ara türlere gereksinim göstermeyen, mükemmelik aramayan rastgele ve kaotik bir süreçtir. Canlıdan bütün istenen ve beklenen onun diğer canlı türleri arasında bir nichi tutması ve varlığını sürdürmesidir. Çoğu kere bu pahası yüksek bir olgudur. Canlıların çoğu olmak veya olmamak arasında bocalarlar ve zamanla yok olur giderler. Şimdiye kadar ortaya çıkan türlerin yüzde 99’u telef olmuşlardır.
Yukarda değindiğimiz formülü kritik olarak inceleyelim:
çeşitlilik+çeşitli oranlarda başarılı çoğalma+kalıtım=doğal seçilim.
Bu şekilde formüle ettiğimiz doğal seçilim nedir?
Yukardaki denklem bir tanımlamadan başka birşey değildir. Sadece bir genellemedir. Öğelerinin hepsi çok değişgenlidir. O değişgenlerin her birinde ortaya çıkacak en ufak bir sapma, sonucu büyük ölçüde etkileyecektir.
Her ne kadar hangi değişikliğin nasıl bir sonla sonlanacağını kesin olarak bilemesek de, sonunda diğerleri gibi bir örneğin ortaya cıkacağından eminiz. O örnek diğer bir türdür.
Bir kanun olmayan doğal seçilim açıkça kaotik bir süreç ve istatistiksel bir sonuçtur. Bu süreç sonucu ortaya çıkan evrim de kaotik olmak zorundadır. Çünkü evrim de başlangıçtaki sapmalara aşırı derecede duyarlı bir süreçtir.
Doğal seçilim basit olmasına rağmen sofistike bir süreci açıklayan, zerafetine rağmen güzellik ve mükemmelik iddiası olmayan, zayıf gibi duran ama gücünden hemen hiç yitirmeden günümüze kadar ulaşmayı başaran, ilginç bir kuramdır. Son 150 yıl içinde evrim, doğal seçilim yasası ve uyumla özdeş olmuştur.