Gözün Evrimi

Gözün evrimi önemli derecede araştırma gerektirmiş olan konulardan biridir. Göz, gelişimi itibariyle pek çok uzman tarafından ortak bir atadan evrimleştiği düşünülen bir organdır. İlk gözün 540 milyon yıl kadar önce evrimleştiğine inanılmaktadır. Bu sürecin büyük kısmının da yalnızca birkaç milyon yılda gerçekleştiği tahmin edilmektedir. Çünkü görme yetisine sahip olacak ilk yırtıcı hayvan bir “silahlanma yarışı” başlatmış olacak ve av hayvanları da hayatta kalabilmek için bu özelliklere ya da daha fazlasına sahip olmak zorunda kalacaktı. Bu nedenle çok sayıda göz türü ve bunların alt türleri paralel olarak gelişti.

Pek çok hayvan türünün gözü incelendiğinde gereksinimlere uyum sağladıkları anlaşılmaktadır. Örneğin, av kuşları insanlardan çok daha keskin gözlere sahiptir ve bazı türleri (gündüz avlananlar, vb.) ultraviyole ışınlarını görebilirler. Farklı göz türleri, örneğin omurgalılar ve yumuşakçaların gözleri sıklıkla paralel evrime örnek olarak gösterilir. Omurgalıların veya yumuşakçaların gözleri ele alınırsa bunların doğada ara dönemlerinin var olduğu söylenebilir. Bu da aynı zamanda göz oluşumunun ve çeşitliliğinin bir göstergesidir. Ortak ata modeli olarak tanımlanabilecek olan Monofiletik modelde, bu çeşitlilik eklem bacaklılar gibi omurgasız türlerin gözlerini açıklamakta yeterli değildir. Ancak, bu gözlerde daha az ara dönem bulunmaktadır.

 

İlk gözler

Gözün temel ışık işlem birimi olan fotoreseptör, zar içerisinde iki molekülden oluşan özel bir hücredir. Bu moleküller, renkleri ayırt eden bir pigment olan kromofor ve bunu çevreleyen, ışığa duyarlı protein opsindir.

Foton kromofor tarafından emildiğinde, kimyasal reaksiyon, fotonun enerjisinin elektrik enerjisine dönüşmesini ve sinir sistemine aktarılmasına neden olur. Bu fotoreseptör hücreleri, görüntü bilgilerini beyne aktaran hücrenin ince bir katmanı olan retinanın bir kısmını oluşturur.

Muhtemelen gözlerin elektromanyetik spektrumdaki belirli, dar bir aralık üzerinde (görünür spektrum) uzman oluşunun temel nedenlerinden biri de, gözü olan ilk türlerin su canlıları olmasıdır. Elektromanyetik radyasyonun iki farklı aralığı hariç diğer tüm aralıklar su tarafından filtrelenir, bunlardan en önemlisi görünür ışıktır. Suyun aynı ışık filtreleme özelliği ayrıca bitkilerin de ışığa duyarlılığını etkilemiştir.[1][2][3]

Gözün ilk atası ışığa duyarlı hücrelerden oluşan basit bir eklentiydi. Bu da fiziksel olarak tat ve koku alıcı eklentilere benzeyen eyespot denen ilkel gözdü. Bu ilkel gözler çevredeki aydınlığı algılayabilirler. Aydınlığı karanlıktan ayırabilirler, ancak şekilleri tanımlayamaz ya da ışığın nereden geldiğini anlayamazlar. Bazı organizmalar, koruma amaçlı olarak bu gözü saydam deri hücreleri ile örtmüşlerdir. Örtü görevi gören bu yamalar neredeyse tüm büyük hayvan gruplarında bulunur ve tek hücreli öglena gibi küçük omurgasızlarda yaygındır. Öglenanın ilkel gözü, stigma ön uçta bulunur, kırmızı bir pigmenti vardır ve organizmanın ışığa göre hareket edebilmesini sağlar. Bu da sıklıkla fotosenteze yardım etmek içindir.[4][5]

Bu eklenti zamanla şekil değiştirerek bir kâse görünümünü aldı. Bu durum ilk etapta ışığın hangi yönlerden geldiğini ayırt etmeyi sağladı, ardından da bu girinti derinleştikçe yön algılaması da çok daha keskinleşmeye başladı. Bir ışık demeti, hangi yönden gelirse gelsin ışığa duyarlı hücrelerin eklentisini (ilkel göz) etkinleştireceğinden ötürü, düz ‘eyespot’lar yani ilkel gözler, ışığın yönünü saptayamazlardı. Ancak, girintili gözlerin kâseye benzer şekilleri kısıtlı oranda da olsa ışığın nereden geldiğinin anlaşılabilmesini sağlıyordu. Bu da ışığın hücreye gelme açısına bağlı olarak anlaşılıyordu. Girintili, çukur gözler Kambriyen döneminde ortaya çıktı ve ilkel salyangozlarda görüldü ve bugün de yaşayan, planarya gibi bazı omurgasızlarda da bulundu. Planarya ışığın yönünü ve yoğunluğunu, kâseye benzer şekli ve yoğun retina hücreleri içeren yapısı sayesinde az da olsa ayırt edebilir. Bu retina hücreleri ışığa duyarlı hücrelerin zarar görmesini önlemek amacıyla, ışık alabilen tek bir açıklık dışında tüm yüzeyi örterek korur. Ancak bu ilk göz, yine de yönden çok, ışığın varlığını ya da yokluğunu saptayabilme işlevini görür. Bu durum göz çukuru derinleşip ışığa duyarlı hücrelerin sayıları arttıkça zamanla değişir ve giderek daha net görüntü bilgisinin alınmasını sağlar. [4]

Kambriyen patlaması esnasında gözün gelişimi oldukça hızlandı. Görüntünün işlenmesi ve ışığın yönünün saptanmasında köklü, olumlu değişimler meydana geldi. [6] Belirli organizmalar gözün bu ileri özelliklerinden faydalanırlarken, pek çoğu da bu yarışta, benzer şekilde ileri nitelikler taşıyan gözler evrimleştirmek durumunda kaldı. Sonuç olarak, gözdeki büyük değişimlerin çoğunluğu yalnızca birkaç milyon yılda gerçekleşti.

Çukur, önce bir kâse sonra da bir bölme şeklinde derinleştikçe ‘Pinhole kamera’ya benzetilen göz ortaya çıktı. Göz açıklığının boyutunu küçülterek, organizma gerçek görüntü alabilmeye başlamış, böylelikle iyi bir yön algısına ve hatta şekil algısına kavuşmuştu. Bu tür gözler, kafadan bacaklı yumuşakçalardan olan notiluslarda bulunur. Korneası yada merceği olmayan bu göz türü düşük çözünürlüklü ve bulanık bir görüntü sunmaktaydı ancak yine de ilk göz türlerine kıyasla büyük bir ilerleme kat edilmişti. [7]

Şeffaf hücrelerin çok fazla büyümeleri kirlenmeyi ve parazitlerin istilasını engelledi. Artık ayrılmış olan, yukarıda bahsedilen bölmenin içeriği şeffaf bir sıvıya doğru yoğunlaştı. Bu durum da, renk filtrelemesi, daha yüksek kırılma indeksi, ultraviyole ışınlarının engellenmesi ya da suyun içinde veya dışında görebilme gibi özelliklerin gerçekleşmesini sağladı.

 

Merceğin oluşumu ve çeşitlenmesi

Pinhole’a benzetilen bu gözün, ışığı alan kısmının üzerindeki şeffaf hücreler, aralarında sıvı olacak şekilde iki katmana ayrıldı. Bu sıvı gerçekte akışkan bir madde olarak oksijen, besleyici öğeler, atıklar ve bağışıklığın dolaşımını sağlama işlevi gördü. Buna ek olarak, katılar ve sıvılar arasındaki ortak yüzey optik gücü arttırdı ve bu da daha geniş, daha fazla çözünürlük ile görmeye imkân tanıdı. Benzer şekilde, katmanların ayrılmasının deri dökülmesinden kaynaklanmış olması muhtemeldir; hücre içinde bulunan akışkan madde, katmanın derinliğine bağlı olarak boşlukları doğal biçimde doldurabilir.

Ancak, bu tür bir göz düzene henüz rastlanmadığı yada rastlanmasının beklenmediğini aklımızda bulundurmalıyız. Fosilleşme esnasında yumuşak dokular nadiren korunabilmektedir, korunabilse bile, kalıntılar kurudukça yada katmanlar birleşip fosilleşmiş göz bir önceki haline benzedikçe yeni sıvı (humör) bunu kapatırdı.

Omurgalıların mercekleri uygun epitelyal hücrelerden meydana gelir, bu hücreler de yoğun derece kristalin proteinini içerirler. Merceklerin faydalı olmasını sağlayan kırılma indeksi gradyanı, belirli bir protein türünden çok merceğin farklı bölümlerinde bulunan kristalin toplanmasındaki radyal kayma nedeniyle oluşur. Merceği işler, yararlı hale getiren şey kristalinin varlığından çok onun hücreye göreceli dağılışıdır. [8]

Biyolojik olarak şeffaf bir hücre katmanını sürdürebilmenin zorluğu nedeniyle kalınlık git gide arttı. Şeffaf ancak cansız materyalin ortadan kalkması besin sağlama ve atık bırakma ihtiyacını kolaylaştırdı. Trilobitlerde, bu materyal kalsiyum karbonattı, insanlarda ise bu kristalindir. Doku katmanları arasındaki boşluk doğal yolla bikonveks bir şekil yarattı, bu da normal kırılma indeksinin öğeleri için hem mekanik açıdan hem de göz için en uygunudur

 

Diğer Gelişimler

Renkleri görme yetisi, türler için bir avantaj sağlamaktadır. Örneğin bu türler, avcıları, yiyecekleri ya da arkadaşlarını tanıyabilirler. Opsin molekülleri ışığın farklı dalga boylarını görebilecek hassaslıkta olduğundan, bir noktada, renk görüşü fotoreseptör hücrelerinin çoklu pigmentleri ürettikleri zaman gelişti. Mekanik bir adaptasyondan çok kimyasal bir adaptasyon olarak bu, gözün evriminin ilk aşamalarında oluşmuş olabilir ve bu yeti organizmalar av ya da avcı olduklarında kaybolmuş yada yeniden ortaya çıkmış olabilir. Benzer şekilde gece ve gündüz görüş yetileri de resptörlerin şekli değiştikçe ortaya çıktı.

Bir noktada ise odaklanma mekanizması gelişti. Bazı türler merceklerini ileri ve geri oynatır, bazıları ise merceklerini daha düz şekilde uzatır. Bir diğer mekanizma da gözün büyümesini ve odaklanma boyunu kontrol ederek kimyasal ve bağımsız olarak odaklanmayı düzenler. Ayrıca, odaklaklanma yöntemi bir zorunluluk değildir. Fotoğrafçıların da bildiği gibi, odaklanma hataları f-sayısı azaldıkça artar. Bu yüzden de doğrudan güneş ışığında aktif olan küçük gözlü sayısız organizma hiç odaklanma mekanizması olmadan da hayatta kalabilir. Canlı türü büyüdükçe veya daha bulanık çevrelere geçiş oldukça, odaklanma ihtiyacı yalnızca kademeli olarak görülür.

 

Yaradılışçılık ve akıllı tasarım

Göz, “indirgenemez komplekslik” olarak inanılan mekanizmanın meşhur örneklerindendir. Çeşitli karmaşık ve iç içe geçen kısımları ve tüm parçaların işlev görmesi için birbirine bağlı olduğu düşüncesi nedeniyle sıklıkla gözün aşamalı bir şekilde, adım adım ve yalnızca doğal seçilim rehberliğinde evrimleşmiş olamayacağı iddia edilir.

Michael Behe “gözün gelişimi sorunu”nu tartışmalı kitabı Darwin’in Kara Kutusu’nda akıllı tasarıma bir kanıt olarak gösterdi. Yaratılışçı web sitesi ‘Answers in Genesis’ (http://www.answersingenesis.org/) gözün evrimci biyologların en büyük çıkmazı olduğunu, bunun da Tanrı’nın yaratışındaki “indirgenemez komplekslik” olduğunu söylerler. [9]

Gözün evrimleşmiş olamayacağı argümanı, her parçasıyla eksiksiz olmayan bir gözün görme açısından hiçbir faydası olmayacağını ve bu nedenle de bir gözün asla, modern evrim teorisinin gereği olarak aşamalı ve adım adım evrimleşemeyeceğini savunur. Ancak bu iddia, doğadaki pek çok kusursuz olmayan göz kaynak gösterilerek tartışma konusu oldu. Bu tür gözler, eksikliklerine rağmen, hiç gözü olmayan canlılara nazaran, türlere büyük avantaj sağlarlar: Görme bozuklukları olan insanlar tamamen kör olanlarla kıyaslandığında çok daha iyi durumdadırlar. Doğada insanların gözlerinden daha basit göz yapılarına sahip olup da hayatlarına devam eden milyonlarca hayvan türü vardır. Ayrıca pek çok durumda da benzer türlerin daha zayıf görüntü alabilenlerine göre de çok daha başarılıdırlar. Bu nedenle, işlevselliği az olan gözler, insanlara ya da diğer sayısız türe, her zaman için hiç gözü olmayanlardan çok daha fayda sağlarlar. [10]

Aksine insan gözü, kendimizden daha “zayıf” olarak nitelediğimiz hayvanların gözlerine kıyasla “eksik”tir. İnsanın görme yetisi gündüz avcı kuşlarla kıyaslandığında çözünürlük açısından belirgin şekilde düşüktür. Geceleyinse, avcı kuşlar, kediler ve ahtapotlara kıyasla daha kötü bir görüş kalitesine sahibizdir.

Göz, halen evrim karşıtı argümanların ortak ve popüler örneği olarak kalmaya devam etse de, bazı akıllı tasarım ve yaradılışçılık savunucuları gözü “indirgenemez komplekslik” örneği olarak adlandırmayı terk etmişlerdir. Gözün ayrıntıları ve evrimsel tarihi daha iyi anlaşıldıkça, bu düşünce çevrelerindeki rolü azalmış ve “kamçı” gibi moleküler, mikroskobik yapılar gözün yerini almıştır. Ancak, bu küçük boyutlu yapılar üzerine yapılan araştırmalar, onların da evrimlerine ilişkin detayları açığa çıkarmıştır. [11]

Bu yüzden, göz argümanı; açıklanamayan “boşlukları” Tanrı’nın varlığına kanıt olarak sunma anlamında kullanılan “Boşlukların Tanrısı” stratejisinden veya daha geniş anlamda kişisel görüşünü doğru kabul etme gibi bir mantık hatasından kaynaklanmaktadır.

1. Fernald, Russell D. (2001). The Evolution of Eyes: Why Do We See What We See? Karger Gazette 64: “The Eye in Focus”.

2. Fernald, Russell D. (1998). Aquatic Adaptations in Fish Eyes. New York, Springer.

3. Fernald, Russell D. (1997). ” The evolution of eyes.” Brain Behav Evol. 50 (pp. 253–259).

4. http://library.thinkquest.org/28030/eyeevo.htm

5. Land, M.F. and Fernald, Russell D. (1992). “The evolution of eyes.” Annu Rev Neurosci 15 (pp. 1–29).

6. Conway-Morris, S. (1998). The Crucible of Creation. Oxford: Oxford University Press.

7. Dawkins, Richard (1986). The Blind Watchmaker.

8. Fernald, Russell D. (2001). The Evolution of Eyes: Where Do Lenses Come From? Karger Gazette 64: “The Eye in Focus”.

9. Sarfati, Jonathan (2000). Argument: ‘Irreducible complexity’, from Refuting Evolution (Answers in Genesis).

10. Lindsay, Don (2003). How Could an Eye Evolve?

11. Miller, Kenneth R. The Flagellum Unspun: The Collapse of “Irreducible Complexity”

Bu makale http://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_the_eye adresindeki yazının tamamını kapsamayan çevirisidir.

Türker Yılmaz