Biyolojik Optimizasyon: Yakınsak Evrim

Geçmişte insan popülasyonu 2 ayrı izole gruba ayrılsaydı ve teknoloji icat etmeye başlasaydılar, 2 grup ta ateşi keşfedebilir mi veya tekerleği icat edebilirler miydi ?

Büyük ihtimalle izole olmuş insan grupları benzer ev, uçak ve araba mimarileri geliştirecektir. Evrimsel açıdan bakıldığında gidilecek en optimum yer olduğunda Amerika yüzlerce kere keşfedilebilir. Yakınsak evrime benzer problemlere bulunmuş benzer çözümler olarak düşünülebilir.

 

 

Yakınsak evrim: bir biri ile yakın akraba olmayan türlerin zaman içerisinde benzer özellikler kazanmasına denir.Bu süreçte benzer fonksiyonları yerine getirmek için benzer yapılar oluşur.

Uzaksak evrim: yakın akraba olan türlerin zamanla farklı özellikler kazanmasıdır.

Paralel evrim:yakın akraba türlerin zaman içerisinde benzer özellikler kazanmasıdır.

Uçma

 

Yakınsak evrimin en belirgin örneklerinden biri uçmadır.Kuşların,yarasaların ve böceklerin ortak atasında kanat bulunmaz.Kanat yapısı kendi evrimsel yolunca ayrı ayrı evrimleşmiştir.

Kanatların amacı uçmak olsa da yapısal olarak farklıdırlar.Yarasaların kanatları çok uzamış parmak kemiklerinin arasını dolduran deriden oluşur.

Kuşlarda ise kanatlar aşırı kaynamış el kemikleri içeren iskeletin üzerindeki tüylerden oluşur.Böcekler de farklı yapılardan kanatlar geliştirmişlerdir.Uçmanın evrimi büyük ihtimalle kısa mesafelerde uçma ile başlamış sonrasında ise uzun mesafeye evrilmiştir.

 

 

Bu süreçte uçuşa adaptasyon olarak kemiklerin yoğunluğu azalmaya başlamıştır.Kanatlar ise dikkatli incelenirse el benzeri yapılardan gelişmiştir.El ile başlayan mimari kanatlara dönüşebilir ve kanatlarda yüzmek için tekrar özelleşebilir penguenlerde ki gibi.

Yüzme

 

Yunuslar ve balinalar genelde balıklar ile karıştırılır fakat,yunuslar memelidir ve ataları 4 ayaklı bir hayvandır.Deniz ekosistemine adapte olmaya başlayan ve farklı koşullardan gelen canlılar Ichthyosaur,Yunus ve köpek balığı,suda yüzmek ve avlanmak için optimize edilmiş aerodinamik vücut planlarına ulaşmışlardır.

Bu 3 canlı farklı alanlardan gelmektedir Ichthyosaur’un atası sürüngen,Yunus’un memeli ve Köpek Balığının ise balıktır.Benzer evrimsel baskı altında benzer çözümler bulunmuştur.

 

Karada yaşayan canlılar hava direncinden çok fazla etkilenmez fakat su havadan 784 kat daha yoğundur bu nedenle canlılar üzerindeki evrimsel baskı daha yüksektir.Su ortamında hareket edebilmek için direnç en düşük seviyeye indirilmelidir.

Balina,balık,penguenlerin yüzgeçleri benzer mimarilere yakınsayarak su ortamındaki sürtünmeyi en aza indirecek şekilde optimize olmuştur.

Gözler

 

 

Gözler canlılar için çok önemlidir,çünkü çevreden ışık hızında gelen bilgileri algılamaya yardım eder.Az gelişmiş,lens bulundurmayan ve sadece aydınlık miktarındaki değişimi ölçebilen bir göze sahip olan canlı bile çok büyük avantaj sağlayacaktır.

Gözler evrim sürecinde en az 40 kere icat edilmiştir.Bu gözler farklı mimarilere sahiptirler ve ışığı elektrik sinyallerine dönüştürmeye çalışırlar.

İnsan gözünde 2 adet kör nokta bulunur fakat mimari farklılığı nedeniyle ahtapotta kör nokta bulunmaz.Bu farklılık büyük ihtimalle insanda gözün beyin dokusundan,ahtapotta ise deri dokusundan gelişmesinden kaynaklanır.

Göz renkleri

İnsanlar kuzeye göç ettikçe ten renkleri ve göz renkleri açılmaya başlamıştır.Bu adaptasyon büyük ihtimalle kuzeye gidildikçe azalan güneşlenme süresi ve D vitamini üretimi ile alakalıdır.

Bu adaptasyon insanlara özel değildir. Farklı memeli türlerinde de benzer ten ve göz renklerinde değişimler görülebilir.

Bitkilerde etoburluk

 

Bitkilerde de bir çok yakınsak evrim örneği bulunabilir.Her ne kadar hayvanlar bitkileri yer gibi bir algımız varsa da hayvanları yiyebilen bitkiler de vardır.

Yakınsak evrimin gerçekleşebilmesi için en önemli unsurlardan biri canlıların benzer çevresel koşullar altında yaşamalarıdır.Etobur bitkiler mineral değeri düşük yıkanmış topraklarda yaşarlar.

Bitkilerin büyümesi için topraktan almaları gereken temel elementler vardır Azot,Fosfor,Potasyum gibi.Bu elementler toprakta yeterli miktarda bulunmadığı için etobur bitkiler böcekleri,fareleri ve hatta kuşları yiyerek ihtiyaçlarını karşılar.

Avlanma teknikleri farklılık gösterebilir,Sinekkapan aktif bir kapana sahiptir,avını çok hızlı bir şekilde hapseder ve sindirir.Sarracenia veya Nepenthes yakınsak evrim ile benzer sürahi şeklinde pasif kapanlar geliştirmişlerdir.

Kapanlar geçmişte yapraktır zaman için avlanmaya özelleşmişlerdir.Böceklere karşı kullanılan savunma enzimleri ise sindirim için özelleşmişlerdir.

Meyveler

Bitkiler ortadan kalksaydı büyük ihtimalle aç kalırdık.Güneş enerjisi ve inorganik materyalleri işleyerek hayvanlar tarafından kullanılabilir enerji üretirler.Bu süreçte çiçekler,meyveler,hayvanlar ve böcekler arasında karşılıklı kazan-kazan ilişkileri gelişmiştir.

Çiçekler arıları,böcekleri nektar ile ödüllendirir, böcekler ise bilinçsizce polenleri taşır ve bitkinin genetik çeşitliliğini arttırmasına yardım eder.Benzer şekilde bazı bitkiler tohumlarını daha geniş alanlara yaymak için meyve ile hayvanları ödüllendirir ve kullanır.

Tohumların geniş alanlara yayılması ana bitki ile yavruların güneş ışığı ve benzeri kaynaklar için rekabetini azaltır ve tohumların hayatta kalma şansı artar,tek bir noktada toplanmadıkları için.

Tohumlar olgunlaşana kadar meyveler hayvanlar için kısmen yenemez durumdadır ve bazen meyveler zehirlidir.

Kültür-Mühendislik

 

Uçaklar ilk icat edilmeye başlandığında bir çok tasarım vardı örneğin kanat sayısı,yapısı kullanılan materyaller farklılık göstermekteydi.

Günümüzde uçakların tasarımları birbirlerine çok benzemektedir,hava sürtünmesini en aza indirme,en hafif ve dayanıklı olma amacındaki optimizasyon süreciyle belli bir modele ulaşılmıştır.

Tasarımdaki yakınsaklık araba,gemiler,telefonlar,evlerde ve bir çok farklı yerde görülebilir.

Neden ?

 

Evrim deterministik değildir,bir çevre koşulu verildiğinde burada yaşayan canlılar tam olarak tahmin edilemez.Belli bir çevrede canlının vücut planı ve davranışlarının farklı versiyonları uyumluluk puanına dönüştürülürse dağları ve nehirleri anımsatan bir matematiksel alana ulaşabiliriz.

Evrimsel süreçte canlılar bu alandaki en optimum noktaya doğru ilerlemeye çalışarak hayatta kalma başarılarını optimize edeceklerdir.Bir çok optimum nokta olabilir ve farklı noktadan başlayan canlılar benzer noktalara ulaşırsa yakınsak evrimin örneğini oluştururlar.

Evrimin kendisi de yakınsak olmalıdır.Evrende başka bir yaşam bulunursa büyük ihtimalle dünyadakine benzer evrimsel sürece sahip olacaktır.Kendini kopyalayıp değiştirme algoritması dışında başka ihtimaller çok mantıklı gözükmemektedir.

Kaynaklar:
1- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3746105/
2- https://en.wikipedia.org/wiki/Convergent_evolution#Opposable_thumbs