Evrimi Anlamak kapsamlı ve anlaşılır evrim rehberiniz!

E6:Eşey türleşme ve balık fiziği

Git ve: kullan, ara
Evrim 101 Haberler

Eşey, türleşme ve balık fiziği

Mart 2009, Güncelleme Temmuz 2011


Çiklit ışık spekturumu.jpg


Eğer aylık bültenlerimizi izliyorsanız, 2009'un Bilim Yılı olduğunu da biliyorsunuz. Bu ayın teması olan fizik ve teknolojinin şerefine, Evrim Haberleri, fiziğin temellerini anlamanın bugün evrimi açıklamaya nasıl yardım edeceğini aydınlatan güncel bir olayı haber konusu yaptı. Bu haber, özellikle ışık fiziğinin, eşeysel seçilim, türleşme ve insan kaynaklı kirliliğin biyoçeşitliliğin çöküşünü nasıl etkilediği üzerine.

Bir prizmayı parlak bir cama tutmak optiğin temel bir ilkesini gösterir. Güneşimizden ışıyan düz beyaz ışık aslında gökkuşağındaki renklerden oluşmuştur. Havada iken bu ışık renkleri aynı şekilde hareket eder, ancak sudayken farklı renkler farklı yönlere gider. Su molekülleri, kırmızımsı ışığı emme eğiliminde olup mavi ışığın büyük su kitlesinin derinliklerine doğru yolculuğuna izin verir. Bu nedenle, derin okyanus suları mavi gözükür. Ama su, parçacıklarla bulandığı zaman her şey değişir. Balçık taşıyan bir nehiri ya da gölü düşünün. Bu tür çökelti parçacıkları, su moleküllerinin aksine, özellikle mavimsi ışığı emmede iyidirler. Yani güneş bulanık sularda parladığı zaman yüzeyde mavi ışık bulunur ama birkaç metre aşağıda mavi ışığın çoğu emilecek ve ana renk olarak kırmızımsı ışık içeri girecektir.

Evrim bunun neresinde?

Işığın fiziği sadece mavi suyun bize nasıl göründüğünü değil dünyanın okyanuslarında, göllerinde ve nehirlerinde yaşayan canlıların yemeklerini ve birbirlerini nasıl bulabildiklerini de etkiler. Bu da onların evrimini etkileyebilir. Doğal seçilim yerel çevre koşullarında iyi performans gösterecek kalıtsal özellikleri tercih eder. Örneğin pek çok balık türünde, yaşadıkları yerde mevcut ışık türünde iyi görmeleri için özellikle ayarlanmış bir görüş yetisi evrilmiştir. Ama basit bir uyarlanımın ötesinde, ışığın fiziği türleşmeye yol açabilir. İşin aslı, biyologlar yakın zamanda Afrika'daki Viktorya Gölü'nün farklı derinliklerine giren ışığın, büyük bir evrimsel ışımayı desteklemekte olduğunu gösterdi. Çoğu parlak renklere sahip 500'den fazla çiklit balığı türü, orada sadece birkaç bin yıl içinde evrilmiştir!

Işığın fiziğinin türleşmeyi nasıl beslediğini anlayabilmek için hafif bulanık suyu olan bir göl düşünün. Yüzeyde, mavi ışık görsel çevreye egemendir ama derin sularda kırmızı ışık hakimdir. Göl kıyısı boyunca çok sığ suların derinleştiği yamaçlarında bir balık popülasyonu yaşamaktadır yani balıkların bazıları zamanlarının çoğunu mavi ışık altında bazıları ise kırmızı ışık altında geçirmektedir. Bütün popülasyonlar gibi, balıklarda da genetik çeşitlilik vardır. Yani, her bir balıkta diğerinden farklı gen sürümleri bulunur ve bu sürümlerin bir kısmı balıkların farklı renkleri görme yetisini etkiler. Bazı balıklarda mavi ışığı daha iyi görmelerini sağlayan genler bulunur, diğer balıklardaysa kırmızı ışık kayırılır. Işığın göle girişindeki bu ayrımlılıktan ötürü, mavi ışığa duyarlı gen sürümleri taşıyan balıklar daha rahat besin buldukları ve avcıları daha rahat gördükleri için daha sığ sularda avantaja sahip iken kırmızı ışığa duyarlılık geliştiren balıklar derin sularda avantaj sahibidir. Yani balıkların farklı yaşam alanlarında, farklı renklere duyarlı genleri, doğal seçilimle tercih edilmektedir. Nesiller boyunca, eğer balıklar yaşadıkları aralığı fazla değiştirmezse, yüzeye yakın yaşayan balıklar arasında mavi duyarlılığın evrilmesi, daha aşağılarda yaşayan balıklar için de kırmızı duyarlılık daha sık raslanır olacaktır.

Çiklit.gif

Kendi başına, ışık duyarlılığına dayanan doğal seçilim popülasyonda bir gedik oluşturabilir; ancak eşeysel seçilim de hesaba katılınca ıraksama sesini yükseltir. Nasıl olduğunu görmek için, denkleme erkek balığı ekleyin. Bunların renkleri çeşitlilik gösterir. Bazı erkekler mavi renklenme genleri taşırken bazıları kırmızı renk geni taşır. Bu durum, dişi balıklar eş seçiminde seçici olduklarından ve yavrularının babası olması için parlak renkli erkekleri tercih ettiklerinden dolayı önem taşır. Bu senaryoda derin sularda yaşayan mavi erkekler iki nedenle eş bulmakta zorlanacaktır: (1) Etrafta çok az mavi ışık vardır bu nedenle kırmızı erkeklerden daha soluk görünürler ve (2) derin sularda yaşayan dişiler mavi ışığa (kırmızı ışığa olduklarından) daha az duyarlıdır. Öte yandan derin sulardaki kırmızı erkekler iki yönden de kazanmaya yakındır: Renklenmeleri ile mevcut kırmızı ışıktan olabildiğince yararlanır ve bu derinliklerde yaşayan dişiler, onları kırmızı ışığa aşırı duyarlı hale getiren genler taşıma eğilimindedir. Aşağıda ikamet eden mavi balıklar uzun sürecek yalnız gecelerle yüzleşirken aynı yerde ikamet eden kırmızılar bütün dişileri alır. Tabii ki, yüzeye yakın yerlerde de tam tersi geçerlidir. Eşeysel seçilimim bu şekilde çalıştığı nesiller boyunca, popülasyonun iki kısmı ıraksayabilir. Birbirlerine komşu olmalarına karşın balıklarda kendi renklenmelerini, ışık duyarlılığını ve yaşam alanını paylaşan balıklarla çiftleşme eğilimi evrilir. Zaman içinde, iki alt-popülasyon birbirleriyle çiftleşmekten bütünüyle vazgeçebilir ve ayrı türler olarak anılabilmek için yeterince farklılık evriltirler.

Çiklit2.gif

Her ne kadar yukarıda anlatılan senaryo, evrim kuramı bazında bir hipoteze dayanmaktaysa da biyologlar, Viktorya Gölü'nün çiklit balıklarında bu sürecin gerçekten de oluştuğunu gösterir güçlü kanıtlar bulmuştur. Bir dizi diğer kanıtın yanısıra, bölgedeki pek çok tür içinde, yüzeyde ikamet eden balıkların mavi ve mavi ışığa duyarlı, dipte ikamet edenlerin kırmızı ve kırmızı ışığa duyarlı olduklarını gözlemlemişlerdir. Biyologlar bu buluş hakkında özellikle heyecan duymaktalar çünkü türleşmenin sıradışı bir biçimini temsil ediyor olabilir. Hakkında en kolay kanıt toplanan türleşme tipi farklıyurtlu türleşmedir. Bu, ortaya çıkmakta olan türlerin, coğrafi yalıtımı yoluyla oluşmasıdır. Aksine, bu çiklit türleri ise aralarında fiziksel bir ayrım olmadan evrilmiş olabilir.

Ne yazık ki, Viktorya Gölü'nün çiklitlerinin geleceği belirsizdir. Son birkaç on yıl içinde, pek çok çiklit türü ortadan kaybolmuştur. Bunların bir kısmı işgalci türler tarafından yok olmaya sürüklenmiş olabilir ama diğerleri birbiri ardınca yıkılıvermiş gibi görünüyor. Ormansızlaştırma, tarımdaki artış ve kirlenme göl sularının bulanıklığının artmasına yol açmıştır. Bu durum, balıkların eşlerini renklerine göre seçmesini zorlaştırmakta ve eş seçimini görsel iletilere dayanarak yapan türler arasında melezlenmeye, bu da daha az tür ve daha soluk renkli balık türünün kalmasına, yol açmıştır. Optiğin, çiklit evrimini nasıl etkilediği üzerindeki bu yakın zamanlı araştırma, yerkürenin harikulade biyoçeşitliliğine katkıda bulunan bu sürece ışık tutmuş ama aynı zamanda, çeşitliliğin ne kadar kolay söndüğünü de göstermiştir.


Mavisolust.gif Nokta.gif Maviisagust.gif
Nokta.gif
Nokta.gif Nokta.gif

Güncelleme, Temmuz 2011

Viktorya Gölü’nün renkli çiklitleri konusundaki araştırmalar devam ediyor! Bu konudaki ilk haberi yayınladığımızdan bu yana bilim insanları, göldeki ışık yayılım fiziğinin eşeysel seçilimle çiklit türleşmesine katkıda bulunduğu yolundaki hipotezlerini destekleyecek bulguların peşinde koşuyorlar. Buldular da. Geçen yıl, Avrupalı araştırmacılar, dişilerinin daha kırmızı erkeklerle çiftleşmeyi tercih ettiği bir Viktorya Gölü çiklidi olan Pundmilia nyererei hakkındaki çalışmalarını duyurdular. Gölün berrak alanlarındaki P. Nyererei dişileri şiddetle parlak renkli erkekleri tercih ederek daha seçici davranıyor. Oysa daha bulanık alanlardaki dişiler daha mat renkli erkeklerle çiftleşmeyi kabul edebiliyorlar. Bu durum, göldeki bulanık suların dişilerin çiftleşme tercihlerinin evrimini etkilediği şeklindeki fikri destekliyor; çökeltiler gölün suyunu bulandırdığı zamanlarda dişiler renk konusunda daha az seçici olur. Tahmin edebileceğiniz gibi, erkek renklenmesi ise dişi tercihleri doğrultusunda evrilmiş görünmektedir. Berrak sulardaki P. Nyererei erkekleri bulanık sulardakilere göre çok daha kırmızıdır.

Bu sonuçlar Viktorya Gölü çiklitlerinin yaşadığı tehditlerin altını çizmektedir. Gölün suları, kirlenme ve çökeltilerle bulanıklaştıkça, dişi çiftleşme tercihinin evrimini şekillendirmesini bekleyebiliriz. Ve dişiler daha az seçici olursa, bu başlangıçta ayrık olan türlerin, birleşerek tek tür haline gelmelerine neden olabilir. Aslında, bu bazı bölgelerde zaten gerçekleşmektedir. Suların özellikle bulanık olduğu bazı bölgelerde, P. Nyererei dişileri çok yakın bir tür olan Pundamilia pundamilia’nın mavi erkekleriyle çiftleşip melezlenmektedir.


Nokta.gif Nokta.gif
Mavialtsol.gif Nokta.gif Mavialtsag.gif
Nokta.gif



Daha fazlasını okuyun

Bu yazının çıkış noktası olan makaleler:

  • Boughman, J. W. (2002). How sensory drive can promote speciation. Trends in Ecology and Evolution 17(12):571-577. Okumak için (İngilizce)
  • Genner, M. J., Seehausen, O., Lunt, D. H., Joyce, D. A., Shaw, P. W., Carvalho, G. R., and Turner, G. F. (2007). Age of cichlids: new dates for ancient lake fish radiations. Molecular Biology and Evolution 24(5):1269-1282.
  • Maan, M. E., Seehausen, O., and Van Alphen, J. J. M. (2010). Female preferences and male coloration covary with water transparency in a Lake Victoria cichlid fish. Biological Journal of the Linnean Society. 99: 398-406. Okumak için (İngilizce)
  • Seehausen, O., van Alphen, J. J. M., and Witte, F. (1997). Cichlid fish diversity threatened by eutrophication that curbs sexual selection. Science 277(5333):1808-1811. Okumak için (İngilizce)
  • Seehausen, O., Terai, Y., Magalhaes, I. S., Carleton, K. L., Mrosso, H. D. J., Miyagi, R., van der Sluijs, I., Schneider, M. V., Maan, M. E., Tachida, H., Imai, H., and Okada, N. (2008). Speciation through sensory drive in cichlid fish. Nature 455:620-626. Okumak için (İngilizce)

Haberler ve dergilerden makaleler:


Evrimi anlamak kaynakları:


Ek tartışma soruları

  • Yukarıda anlatılan çiklit balığı türlerinde, Doğal seçilim ve eşeysel seçilim sizce aksi yönlerde hareket ederek birbirini pekiştirmekte midir, yoksa nasıldır? Nedenlerinizi açıklayın.
  • Yukarıdaki makalede geçmeyen üç canlının, eşeysel seçilimden etkilenen özelliklerini araştırın ve tanımlayın.


İlişkili dersler ve kaynaklar

  • Eşeysel seçilim ve seçilim değerini öğretin: 6-12. sınıflar için olan bu resimli hikayede, bir erkek cırcır böceğinin eş bulma çabalarını izliyoruz ve bu süreçte evrimsel anlamda “seçilim değeri yüksek” olmak hakkındaki genel efsaneleri çürütüyoruz.
  • Iraksama ve türleşmeyi öğretin: 6-12.sınıflar için olan bu kuş gagası etkinliğinde, öğrenciler çeşitlilik, yaşam alanı farklılıkları ve Doğal seçilimin nasıl ıraksama ve uyarlanıma yol açtığını öğreniyor. (İngilizce)


Kaynakça

  • Boughman, J. W. (2002). How sensory drive can promote speciation. Trends in Ecology and Evolution 17(12):571-577.
  • Genner, M. J., Seehausen, O., Lunt, D. H., Joyce, D. A., Shaw, P. W., Carvalho, G. R., and Turner, G. F. (2007). Age of cichlids: new dates for ancient lake fish radiations. Molecular Biology and Evolution 24(5):1269-1282.
  • Seehausen, O., van Alphen, J. J. M., and Witte, F. (1997). Cichlid fish diversity threatened by eutrophication that curbs sexual selection. Science 277(5333):1808-1811.
  • Seehausen, O., Terai, Y., Magalhaes, I. S., Carleton, K. L., Mrosso, H. D. J., Miyagi, R., van der Sluijs, I., Schneider, M. V., Maan, M. E., Tachida, H., Imai, H., and Okada, N. (2008). Speciation through sensory drive in cichlid fish. Nature 455:620-626.


Işık spektrumu fotoğrafı Dan Young'a aittir ve Creative Commons lisansıyla kullanılmıştır; Ciklet balığı fotoğrafı Erica Marshall' aittir ve Creative Commons lisansıyla kullanılmıştır.

yazdırılabilir görünüm