Eller ve Yüzgeçler Aynı Genetik Kökene Sahip

Bilim insanları uzun süredir insan eli ve balık yüzgeci arasında genetik bir ilişkinin olup olmadığını araştırıyorlardı. Ve nihayet, yeni bir çalışma bu yapıların kesinlikle birbiriyle ilişkili olduğunu ortaya çıkardı.

Araştırmacılar fareler ile sıradışı bir tatlı su balığının gen dizilimlerini karşılaştırdılar ve farelerin el ve ayak gelişiminin, balık yüzgecinin gelişimiyle benzer genleri barındırdığı sonucuna ulaştılar. Bulgular günümüz kara hayvanlarının kollarının balıksı ataların yüzgeçlerinden evrimleştiği sonucuna götürüyor.

Chicago Üniversitesi Organizmal Biyoloji bölümünden Neil Shubin; bilek ve parmak fosillerinden elde edilen verilerin bariz bir şekilde sucul yaşamın kökenlerine işaret ettiğini, fakat yüzgeçlerin ve kolların farklı amaçlara sahip olduğunu, dolayısıyla ayrışma sürecinden beri farklı yönlerde evrimleştiğini söylüyor.

El ve Bacak Bağlantısı

2004 yılında, Shubin ve takım arkadaşları yaklaşık 360 milyon yıl önce Devonien dönemin sonlarında yaşamış ön ve arka ayakları olan nesli tükenmiş Tiktaalik roseae isminde bir türün fosillerini buldular. Bilim insanları bu türün balıklar ve amfibiler arasında bir bağ olabileceğini düşündüler.

O günden sonra, birçok paleontojist T. roseae gibi antik balıkların yüzgeçlerinin nasıl güçlü ve kemiksi yapıya dönüştüğünü anlama arayışına girdiler.

İlk bakışta yüzgeçler kara hayvanlarının kollarından tamamen farklı görünürler. El ve ayak bilekleri, uzun ve ince kemiklere bağlanan küçük küresel kemikler ( el ve ayak parmakları) barındırıyorlar. Buna karşın günümüz balıklarının yüzgeçleri dairesel kemik olarak tanımlanan küçük yuvarlak uzun kemiklerle son buluyorlar.

Bilim insanları şimdiye kadar yüzgeç ve kol arasında bir bağlantı bulamamışlardı ancak 22 Aralık 2014’te Proceeding of the National Academy of Sciences dergisinde yayınladıkları makalede bugüne kadar yanlış balık üzerinde araştırma yaptıklarını yazdılar. Birçok çalışma teolost balığı denilen devasa bir balık grubu üzerinde yapılıyordu.

El ve Ayak Bilekleri Kökeni.

Çalışmada, Shubin ve takım arkadaşları vücut gelişimi için oldukça önemli olan Hox genleri denilen gen dizilimi; günümüz kara hayvanlarındakinin teolost balıklarından çok farklı olduğuna ulaştılar.

Öte yandan, bu genler 300 milyon yıldan fazla bir süre önce teolost soyunun bütün genomlarının kopyalandığı bir olaya maruz kaldığını gösteriyor. Bu ikiye katlama, evrimsel süreçte birkaç defa meydana gelmiş ve türün geniş yelpazede bir çevre çeşitliliğine adapte olmasına yardımcı olmuştu.

Genom kopyalaması olmadan önce bazı balıklar teolost türünden ayrıldılar. Bu balıklardan birisi de Kuzey Amerika ilkel sularında yaşayan benekli zarganadır. Araştırmacılar benekli zargananın Hox genleri ile farelerin Hox genlerini karşılaştırdılar ve olağanüstü bir benzerlik olduğunu buldular.

Sonrasında, araştırmacılar gelişmekte zargananın yüzgeciyle ilgili olan geni gelişen bir fareye yerleştirdiler ve yerleştirme sonucunda farenin bu genle yine normal bir fare kolları ve bacakları geliştirdiğini gördüler. Bulgular gösteriyor ki; dört ayaklı kara hayvanlarının el ve ayak bilekleri antik balığın yüzgeciyle benzer bir şekilde evrimleşiyor.

Kaynak:

  1. Bilimfili
  2. University of Chicago
  3. Neil H. Shubina,1, Edward B. Daeschlerb, and Farish A. Jenkins, Jr.c,2 Pelvic girdle and fin of Tiktaalik roseae  vol. 111 no. 3  Neil H. Shubin,  893–899, doi: 10.1073/pnas.1322559111 December 3, 2013

İnsanlar, basit mikroorganizmalardan geçmiş 100 den fazla geni barındırıyorlar!

Aslında tam olarak insan değiliz. Bunu hücrelerimizin genetik materyallerine bakarak söyleyebiliyoruz. Sen, ben- ve herkes- bakterilerden, diğer tek hücreli organizmalardan, ve virüslerden insan genomuna yerleşmiş 145 gene kadar taşıyabiliyoruz. Bu veriler yeni bir araştırmanın sonucu olarak açıklandı. Evrim tarihi boyunca, diğer canlılardan gelen genler, hayvan hücrelerinin bir parçası olmuş durumda.

Bu sonuç aslında gösteriyor ki, yaşam ağacı mükemmel dalları olan basmakalıp bir ağaç değil. Makalenin yazarı,Cambridge Üniversitesinden, Alastair Crisp’e göre ‘’ Bu daha çok Amazon ormanlarındaki kökleri birbirine geçmiş ağaçlara benziyor.’’

Bilim insanları, genetik bilginin ebeveynlerden yavruya geçen bir kalıtsallık dışında, bakteriler ve buna benzer basit ökaryotlarda organizmalar arasında da yatay gen transferi olarak adlandırılan süreçle aktarılabildiğini biliyorlardı. Fakat, genlerin bakterilerden daha kompleks yapılar olarak adlandırabileceğimiz canlılara örneğin primatlara aktarılması bilim dünyasında oldukça tartışmalı bir konu. Önermelere göre, hayvan hücreleri de yabancı genetik materyallere adapte olabilirler, bu materyaller küçük DNA parçaları ya da hücrelerin içerisine virüslerle taşınanlar olabilir.

Crisp ve çalışma grubu, meyve sinekleri ve yuvarlak solucanlardan zebra balığına, gorillerden insanlara kadar 40 farklı hayvan türünün genom dizilimini analiz ettiler. Genomlardaki her bir geni hali hazırda var olan gen veritabanıyla karşılaştıran bilim insanları eşleşmeleri bulmaya çalıştılar.

Genome Biology’de yayınlanan çalışmaya göre bakteri, archaea, fungi gibi mikroorganizmalardan ve bitkilerden hayvanlara yüzlerce gen transferi olduğu anlaşıldı. İnsan özelinde değerlendirecek olursak, araştırmanın bulgularına göre daha basit organizmardan insanlara geçtiği anlaşılan ve daha öncelerde yatay gen transferi olarak değerlendirilen 17 genin de içinde olduğu 145 gen bulundu. Makalede bu genlerin nasıl geçtiğiyle ilgili bir bilgi ise bulunmuyor.


Referans:

  1. Bilimfili,
  2. ScienceMag,
  3. Alastair Crisp1†, Chiara Boschetti1†, Malcolm Perry123, Alan Tunnacliffe1* and Gos Micklem23* Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes  Genome Biology 2015, 16:50 doi:10.1186/s13059-015-0607-3

Mağara İnsanları da Dahil Olmak Üzere Koku Duyumuz Nasıl Evrimleşti?

University of Alaska Fairbanks ve University of Manchester’dan araştırmacılar; koku duyumuzun nasıl evrimleştiği ve soyu tükenmiş insan atalarımızın koku duyusunu nasıl geliştirdikleri üzerine bir çalışma yürüttüler.

Koku duyusu, insan toplulukları içinde önemli bir role sahiptir. Çünkü bu duyumuz yiyeceklerin tadını alabilme ve bunun yanı sıra da hoş ve hoş olmayan maddeleri tanımlayabilme yetilerimizi de etkiler.

Burnumuzda yaklaşık 400 farklı tipe bölünmüş 4 milyon koku hücresi vardır. Kokuyu saptama yetisine dair populasyonlar arasında ve içerisinde çok büyük bir genetik çeşitlilik vardır. Her koku hücresi yalnızca bir türreseptör ya da “kilit” taşır –koku hava ile yayılır ve koku hücresinin “kilidine” girer ve hücreyi aktifleştirir.

Çoğu reseptör bir kokudan fazlasını saptayabilir, fakat bir tanesi var ki (OR7D4 isimli) bizi; androstenon  (yaban domuzu salyasında bolca bulunur) isimli çok spesifik bir kokuyu alabilmemizi sağlar. OR7D4 reseptörünüüretmeden sorumlu gende farklı DNA dizilimine sahip insanlar bu kokuya farklı tepkiler verir. Bazı insanlar pis koku olarak nitelendirirken, bazıları tatlı, bazıları ise bu kokuyu alamazlar. İnsanların ‘androstenon’a tepkileri sahip oldukları OR7D4 DNA dizilimine bakılarak tahmin edilebilir ya da kokuya verilen tepkiye göre insanların OR7D4 DNA diziliminin farklı olduğu anlaşılabilir.

Araştırma ekibi; Dünya’nın çeşitli yerlerindeki çoğunluğu yerel bölgelerden olan 43 populasyondan 2200’den fazla insanın OR7D4 reseptörünü kodlayan DNA’ları üzerine çalıştı. Araştırmacılar, farklı populasyonların; farklı gen dizilimine sahip olma eğiliminde oldukları dolayısıyla da kokuyu alma yetilerinin de farklılık gösterdiğibulgusuna ulaştılar.

Örneğin; Afrika’dan (Afirka’dan gelen) çalışmaya dahil edilen populasyonların kokuyu alabilme eğiliminde oldukları görülürken, kuzey yarım küre populasyonlarının kokuyu alamadıkları görüldü. Bu da demek oluyor ki; insan evrimi ilk olarak Afrika bölgesinde başladığına göre, onlar bu kokuyu saptayabiliyorlardı.

Dünya’nın çeşitli yerlerindeki populasyonlardaki OR7D4 reseptöründen sorumlu genin farklı formlarına dair frekanslarının istatistiksel analizleri; bu genin farklı formlarının doğal seçilime maruz kalmış (tabi olmuş) olabileceğini ortaya koyuyor.

Bu seçilime dair muhtemel bir açıklama; androstenon kokusunu algılamadaki eksiklik domuzların atalarımız tarafından evcileştirilmiş olması olabilir — androstenon yaban domuzlarından elde edilen etin kötü kokmasına sebep olur.–  Domuzlar ilk olarak; androstenona dair hassaslıkta azalmaya yol açan genlerin yüksek frekansta olduğu yer olan Asya’da evcilleştirilmiştir.

Chemical Senses ‘da yayımlanan çalışmanın araştırmacıları; aynı zamanda soyu tükenmiş olan 2 insan populasyonunda bulunan antik DNA’nın sahip olduğu OR7D4 reseptöründen sorumlu gen üzerinde de çalışmalar yaptılar. Bu iki populasyon ise; Sibirya’da aynı bölgede kalıntıları bulunan fakat onbinlerce yıl boyunca birbirlerinden ayrı yaşayan Neandertaller ve Denisova insanları idi.

Ekip; Neandertal OR7D4 DNA’sının bizimkine benzer olduğu –onlar da androstenon kokusunu alabiliyorlardı– bulgusuna ulaştılar. Denisovalar ise yok olmuş akrabalarımızın gizemli bir grubudur. Tam olarak neye benzediklerini bilmiyoruz ve onlar hakkındaki bilgimiz ise farklı bireylerine ait bir parmak kemiğine ve bir dişe ait verilerden oluşuyor. Denisovan DNA’sı, OR7D4 reseptörünün yapısını değiştiren benzersiz –insanlarda ya da Neandertaller de görülmeyen– bir mutasyon olduğuna işaret ediyor.

Amerika’daki Duke University’den ekip üyesi Hiroaki Matsunami; Denisovan OR7D4’ünü yeniden oluşturdu ve uzun zaman önce yok olan burnun bu küçük parçasının androstenona nasıl tepki verdiği üzerine çalıştı. Çalışmalar neticesinde mutasyona rağmen Denisovan burnunun bizimki gibi işlev gördüğünü ortaya çıkarıldı. Tıpkı ilk insan atalarımız gibi yakın akrabalarımızın ikisinin de bu garip kokuyu saptayabilmeleri mümkündü.

Bu araştırma; genlerimiz üzerine yapılan küresel çalışmaların, farklı besinlerdeki tadın; koku alma yetimizdeki çeşitlilikten etkilenmiş olabileceğine dair bir kavrayış geliştirilebileceğini ve uzak evrimsel geçmişe bakabilmenin ve uzak atalarımızın duyu dünyalarının yeniden oluşturulabilmesinin mümkünlüğünü gösteriyor.


Araştırma Referansı: K. C. Hoover, O. Gokcumen, Z. Qureshy, E. Bruguera, A. Savangsuksa, M. Cobb, H. Matsunami. Global Survey of Variation in a Human Olfactory Receptor Gene Reveals Signatures of Non-Neutral Evolution. Chemical Senses, 2015; DOI: 10.1093/chemse/bjv030
Kaynak: Bilimfili,  Manchester University, “Researchers show how our sense of smell evolved, including in cave men”, http://www.manchester.ac.uk/discover/news/article/?id=14799

DNA Delilleri Tarih Kitaplarımızdaki Açıkları Doldurabilir mi?

Eğer yeterince geçmişe giderseniz, bütün insanların ortak bir atası olduğunu görürsünüz. Fakat bazı populasyonlar, geçmişte yaşadıkları ve onları daha çok bir araya getiren olaylar sebebiyle birbirleriyle daha benzerdirler. 17 Eylül’de Current Biologyon ‘da yayımlanan bir araştırma; DNA kanıtlarının geçmişteki önemli olayların yeniden yapılandırılmasında kullanılabileceğini ortaya koydu. Bu bulgular; insan genomunun tarihteki açık noktaları ortaya çıkarabileceğini gösteriyor.

Oxford Üniversitesi’nden George Busby; bugün elimizdeki istatistiksel araçlarla Avrupa’daki günümüz insanının mozaik bir yapıya sahip olan genlerini hangi tarihsel olayların ortaya çıkardığını gösterebilecek durumda olduğumuzu söylüyor. Böylece, hem arkeolojik hem de tarihsel açıdan ayrıntılı olarak incelenmiş bir bölgenin yeniden yapılandırılmış genetik geçmişinin ortaya koyulması, tarihsel kayıtları yeterince iyi tutulmamış ve genetiğin belki de tarihi olayları ortaya çıkarmanın tek yolu olduğu bölgelerde, bilinmeyen tarihi olayları ortaya çıkarma konusuna ışık tutabilir.

Araştırma ekibi; kromozomlar arasındaki fiziksel yakınlığa ve bunlar arasındaki ilişkilere dayalı bir yöntemle populasyonlar arasındaki tekil genetik varyantları karşılaştırdılar. Bu bilgi, hem genetik olarak birbirine çok benzeyen populasyonların, hem de bir kıtanın, populasyonlar arasında kolaylıkla ortaya koyulamayan ilişkilerinin anlaşılmasında kullanılabilir.

Bu yeni çalışma, bütün Avrupa populasyonlarının, zaman içerisinde insanların göçleri ve yerleşmeleri ile karışmış olduğunu ortaya koyuyor. Genellikle bu karışım birbirine yakın yaşayan gruplar arasında olmuştur, ancak, zaman zaman, populasyonlar, daha uzak bölgelerden gelen istilacı populasyonların izlerini de taşır.

Makalenin deneyimli yazarlarından Cristian Capelli:

“Tıpkı, farklı kültürlerin birbirlerinin izlerini taşıması gibi, bugün de Avrupa’da yaşayan insanların genomlarında da Avrupa içi ve dışı ataların genlerini görüyoruz” diyor.

Araştırma sonuçları hem insanlık tarihi hem de sıradan insanın anlaşılmasında önemli kavrayışlar sağlıyor.

Busby:

“Tarih genellikle kazananlar ve elitler tarafından yazılır, ve sıradan insanın günlük yaşamı bu tarih yazımında yer almaz. Populasyonların DNA’larını inceleyerek ve farklı insan gruplarının tarihsel anlamda birbirleri ile olan ilişkilerini ortaya koyarak, biz tüm insanlığın hikayesini anlatıyoruz” diyor.

Örneğin, araştırmacılar Moğolların Orta Asya’da yaşayan tüm gruplarla bir etkileşimi olduğuna dair deliller buldular. Üstelik, Moğolların Avrupa’ya iki dalga şeklinde göç etmişlerdir. Bunlardan birisi Cengiz Han dönemindeki yayılmalara, diğeri de MÖ binli yıllardaki Çuvaşlar, Ruslar ve Mordovyalıları içeren Kuzeydoğu Avrupa toplumları zamanındaki yayılmalara denk düşmektedir.

Araştırmacılar ayrıca, Akdeniz Avrupalıları ile Batı ve Kuzey Afrika’dan gelenlerin tarih boyunca birçok kez karıştığına dair deliller elde ettiklerini ortaya koyuyorlar. Bölgenin genetik geçmişindeki önemli olaylardan birisi olarak, araştırmacılar, Slavik yayılmanın Avrupa’nın genetik geçmişinde bıraktığı izleri gösteriyorlar.

Bu bulgular gösteriyor ki, göç ve populasyonların karışımı insanlık tarihi boyunca istisnai bir olay değil olagelen doğal bir süreçtir.


Kaynak: Bilimfili

Araştırma Referansı: Busby et al. The Role of Recent Admixture in Forming the Contemporary West Eurasian Genomic Landscape. Current Biology, September 2015 DOI: 10.1016/j.cub.2015.08.007

Saç Renginin Evrimi

Yalnızca esmerlerin yaşadığı bir dünya hayal edin. İnsan atalarının primatlar olarak ilk ortaya çıktıkları zaman, aslında Dünya tam olarak böyleydi.

İnsansı canlıların ilk ortaya çıktıkları kıtanın Afrika olduğu düşünülüyor. Afrika kıtası ekvator üzerinde olduğu için, bütün yıl boyunca Güneş ışınları görece dik bir açıyla düşer. Işınların görece daha dik bir açıyla düşmesinin, insanların pigmentlerinin olabildiğince koyuya evrilmesi yönünde bir etkide buldunduğu düşünülüyor.

Melanin gibi koyu pigmentler, zararlı ultraviyole ışınlarının saç ve deri üzerinden vücuda nüfuz etmesini engeller. Daha koyu renkte deri ve saç, bireyin Güneş ışınlarına karşı daha korumalı olmasını sağlar.

Primatların Afrika’da ortaya çıkmalarından sonra ise, insan ataları Dünya’nın diğer bölgerine göç etmeyebaşladıkları zaman, koyu deri ve saç rengi üzerindeki seçilim baskısı daha açık renkte derilere ve saç renginedoğru yönlendi. Yani; insan ataları bügün Batı Avrupa ve Nordik ülkeleri olarak bildiğimiz bölgeye ulaştıkları zaman, bireylerin yeterli D vitaminini Güneş ışınlarından alabilmeleri için deri ve saçları çok daha açık renge evrimleşti.

Deri ve saçtaki daha koyu renkte pigmentler, istenmeyen ve zararlı ultraviyole ışınlara karşı koruma sağlıyor. Fakat, koyu pigmentler, aynı zamanda Güneş ışığının hayatta kalmak için gerekli bileşenlerini de engelliyor. Doğrudan Güneş ışınlarına maruz kalınan ekvator ülkelerinde günlük D vitamini ihtiyacının karşılanması, dahakoyu renkli pigmentlere sahip olunsa dahi, mümkün. Fakat, ekvatorun daha kuzeyine (ya da güneyine) doğru uzak mesafelere göç eden insan ataları, yıl boyunca daha farklı açıda Güneş ışınları altında yaşamak zorunlardı. Kış aylarında gerekli öğelerin Güneş’den elde edilebilmesi için, göç eden insan atalarının gün içerisinde yalnızca birkaç saati vardı. Tabii ki, buna ek olarak, dışarı çıkmayı zorlaştıran soğuk havanın da etkisinden bahsetmek gerekiyor.

Yani, insan ataları daha soğuk iklimlere göç ettiği için, deri ve saçtaki pigmentler zayıfladılar ve yeni renk kombinasyonları oluşturdular. Saç rengi poligenik olduğundan, saç renginin nihai fenotipini kontrol eden birçok gen mevcuttur. Bu sebeple, dünyanın birçok yerinde birçok farklı renkte saça sahip insanların da görülmesi mümkün.

Deri rengi ile saç rengi bir şekilde ilişkili olmasına rağmen, aralarında doğrudan bir bağlantı yoktur. Bu sebeple, çok çeşitli kombinasyonlar da mümkün değildir.

Bu yeni renkler Dünya üzerindeki insan atalarının popülasyonlarında görülmeye başlanınca, doğal seçilimin etkisicinsel seçilime göre oldukça az olmuş gibi görünüyor. Bu konuda yapılan araştırmaların bulgularına göre; bazı sanç renkleri karşı cins tarafından daha çekici algılanıyor. Bu durumun da, Nordik bölgelerde maksimum D vitamini emilimini sağlayan az sayıda pigmentli sarı saçın yaygınlaşmasının sebebi olduğu düşünülüyor. Bu bölgede sarı saçlı bireyler görülmeye başlandığında karşı cins, koyu saçlı bireylerden çok sarı saçlıları tercih etti. Nesiller boyunca da sarı saç, daha da yaygın görülüp daha baskın bir hal aldı. Nordik bölgelerden diğer bölgelere göç eden insan ataları da diğer bölgelerden eş bulup çifleşince, saç rengi de harmanlandı.

Neandertaller’i ele alacak olursak, genellikle diğer Homo sapien akrabalarına göre daha açık renkte saça sahip olduklarını söyleyebiliriz. Ayrıca, Avrupa’da iki farklı türün gen akımı ve çiftleşmesi olduğu düşünülüyor. Büyük bir ihtimalle bu durum, daha da fazla çeşit saç renginin ortaya çıkmasına yol açmış olabilir.

 


Kaynak: Bilimfili, Heather Scoville,”Evolution of Hair Color” About.com Retrieved from http://evolution.about.com/od/humans/a/Evolution-Of-Hair-Color.htm

Deri Rengimiz Nasıl Evrimleşti?

Yeryüzü, farklı deri renkleri ve tonlarına sahip milyarlarca insana ev sahipliği yapıyor. Dahası aynı iklimlerde yaşamasına rağmen oldukça farklı deri renklerine sahip insanlar görebiliyoruz. Peki bu deri renkleri nasıl evrimleşti? Neden bazı deri renkleri diğerlerine göre daha baskın haldedir?

Renginiz ne olursa olsun, bu farklılık Asya ve Afrika’da yaşamış atalarımıza işaret ediyor. Göç ve doğal seçilimaracılığıyla, bu deri renkleri değişti ve zamanla bugün gördüğümüz hale adapte oldular.

Yeryüzündeki deri pigmenti dağılımı - bkz. Encylopedia Brittanica
Yeryüzündeki deri pigmenti dağılımı – bkz. Encylopedia Brittanica

Neden farklı bireylerde farklı deri renkleri görülüyor sorusunun cevabı ise DNA’nızda yatıyor. Bilim insanları,mitokondriyal (mtDNA) izlerini takip ederek, ilkel atalarımızın Afrika’dan diğer iklimlere ne zaman göç etmeye başladıklarını ortaya çıkarabiliyorlar. Çünkü, mitokondriyal DNA, çiftleşmeyle anneden yavruya geçer. Daha fazla dişi yavru demek, daha fazla belirli mitokondriyal DNA hatlarının  gözükeceği anlamına gelir. Afrika’dan bu DNA’nın çok eski tiplerini izleyerek, paleontologlar insansı ataların farklı türlerinin ne zaman evrimleştiğini ve ne zaman diğer bölgelere göç ettiğini görebiliyorlar.

Göçlerin başlamasıyla, Neandertaller gibi insansı atalar diğer bölgelere, iklimlere ve bazen daha soğuk iklimlere adapte oldular. Dünya’nın eğikliği, yeryüzüne ne kadar Güneş ışınının düşeceğini, dolayısıyla da sıcaklığı ve yere çarpan ultraviyole ışınları belirler. Ultraviyole (UV) ışınlar, mutajen (mutasyona yol açabilen kimyasal ya da fiziksel etken) olarak bilinirler ve türün DNA’sını zamanla değiştirebilirler.

Bildiğiniz gibi; ekvatora yakın bölgeler, Güneş’ten gelen ultraviyole ışınları tüm yıl boyunca doğrudan alırlar. Bu durum; ultraviyole ışınları engelleyen koyu renk pigmenti olan melanin üretmesi noktasında DNA’mızı uyarır. Böylece de, ekvatora yakın bölgelerde yaşayan sağlıklı bireyler tamamen koyu renk deriye sahipken, daha büyük enlemlerde yaşayan bireyler yalnızca ultraviyole ışınların daha doğrudan geldiği yaz aylarında kaydadeğer miktarlarda melanin üretirler.

ultraviyole-isin-yogunlugu-bilimfilicom
Ultraviyole Işın Yoğunluğu – bkz. Jablonski and Chaplin 2010

Bireyin DNA yapısı, anneden ve babadan kalıtılan DNA karışımı ile belirlenir. Birçok çocuk, anne ve babasının deri renginin karışımı bir tonda deri rengine sahip olurlar, ancak yalnızca annenin ya da yalnızca babanın deri renginin baskın olduğu durumların görülmesi de mümkündür. Hangi deri renginin daha uygun olacağı ise daha sonra doğal seçilim tarafından belirlenir ve böylece de lehte olmayan deri renkleri zamanla ayıklanmış olur.

Farklılıklara neyin sebep olduğunu bilimsel düzeyde öğrenmek, cehaletin bir yaklaşımı olan ırkçılığın da önüne geçecektir.


Kaynaklar: Bilimfili
1- Jablonski, N. G. and G. Chaplin. 2010.  Human skin pigmentation as an adaptation to UV radiation.  Proc. Nat. Acad. Sci. USA 107(supp.):8962-8968.
2- Jablonski, N. G. and G. Chaplin. 2000.  The evolution of human skin coloration. J. Human Evolution 39:57-106.
3- Heather S. “How Did Skin Color Evolve?”, http://evolution.about.com/od/humans/a/How-Did-Skin-Color-Evolve.htm
4- Smithsonian National Museum of Natural History, “Human Skin Color Variation”, http://humanorigins.si.edu/evidence/genetics/skin-color

Kaşıyınca İyi Hissetmemizin Sebebi Nedir?

Kaşıntıya karşı iyi bir kaşıma davranışı muhtemelen bir kişinin hissedebileceği en rahatlatıcı davranıştır. Fakat, kaşıntı üzerine yapılan araştırmaların gösterdiğine göre kaşımak, paradoksal olarak daha çok kaşınma hissi uyandırıyor.

Fareler üzerinde yapılan bir araştırma ile elde edilen bulgular; serotonin hormonunun sisteme salınmasından kaynaklı olarak kaşıma isteğinin giderek artan bir ivme ile sürdüğü sonucuna ulaştı. Henüz insanlar üzerinde test edilmeyen bu araştırma, omurilikte bulunan serotonin almaçlarının engellenmesi durumunda kronik kaşıntının durdurulmasının mümkün olduğu iddiasında.

Kaşımanın Amacı Acı Oluşturmaktır

Kaşıntılar çok küçük bir toz ya da küçük bir tüy rahatsızlığından tutun da ciddi cilt sağlığı problemlerine kadar birçok faktörün etkisi ile ortaya çıkabilir.

Kaşımanın amaçlarından birisi acı oluşturmaktır. Bu acı; sinirlerin kaşıntı sinyalleri yerine acı sinyallerini taşımasına sebep olarak kaşıntının kesilmesini sağlar.

Kaşımanın verdiği acı, aslında bir rahatlamaya ve mutluluğa sebep olur; beyin serotonin nörotransmitterler(sinir taşıyıcıları) salgılayarak acı hissinin kontrol altına alınmasını sağlar.Yapılan araştırmalarda fMRI (fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme) teknolojisi kullanılarak, kaşıma sırasında beynin farklı bölgelerinde (ödül ve zevk alma ile ilgili birimler) bir aktivasyon olduğu görüldü.

Washington University’den Prof. Zhou-Feng Chen; serotoninin omurgaya ulaştığında, omurilikteki kaşıntı yoğunluğunu düzenleyen sinir hücrelerini aktive ettiğini ve farelerde kaşıntı ve kaşımanın kısır bir döngü halinde olduğunu, yani eğer seratonini azaltırsanız kaşıntı yoğunluğunun da azaldığını söylüyor.

Kaşıntıyı Engellemek

Prof. Chen’in söylediğine göre; serotonin salınımını engellemek mantıklı bir durum değildir, çünkü serotonin büyümede, olgunlaşmada, iskelet metabolizmasında ve duygu durumlarını düzenlemede etkili bir hormondur ve salınımının engellenmesi geniş çapta sorunlar ortaya çıkarabilir. Ancak kronik kaşıntıyı kontrol edecek umut verici yollardan birisi; serotonin ile beyne kaşıntı sinyallerini aktaran hücreler arasındaki bağlantının kesintiye uğratılması olabilir.

Evrimsel Fayda

Öte yandan kaşıma davranışını göstermemimizin evrimsel bir faydası da olabilir. Atalarımızın yaşadığı koşullar göz önüne alındığında, temiz ortamlarda yaşadıklarını söyleyemeyiz. Bolca parazitin bulunduğu bu yaşam koşullarında, parazitlerin vücuda bulaşma olasılığı oldukça muhtemeldir. Dolayısıyla kaşıma davranışı parazitleri vücuttan uzaklaştırmak için gelişmiş ve zaman içerisinde de bu zararlılardan arınma eylemi; beyinde bir haz uyandıracak şekilde evrimleşmiş olabilir. Elde edilen birçok delil de bu teoriyi güçlendirir nitelikte. Çünkü balıklar da dahil olmak üzere hemen hemen bütün omurgalılar (gerektiğinde yardım alarak, ağaca sürtünmek, taşa sürtünmek gibi) kendilerini kaşımaktadırlar.


Kaynaklar: Bilimfili
1- Scientific American, “Why and how do body parts itch? Why does it feel good to scratch an itch?”, http://www.scientificamerican.com/article/experts-why-we-itch-and-scratch/
2- LiveScience, “Why We Itch?”, http://www.livescience.com/7181-itch.html
3- Medical Daily, “Scratching Itchy Skin Causes Brain To Release Hormone Serotonin, Intensifies Itchy Sensation”, http://www.medicaldaily.com/scratching-itchy-skin-causes-brain-release-hormone-serotonin-intensifies-itchy-sensation-308458

Bilimin Çözülememiş 10 Gizemi

Bilimin her şeye bir açıklama getirmesi gerektiği, hali hazırda tüm sorulara cevap verebiliyor olması gerektiği çoğu insan için bir önyargı ve karşılanmayacak bir beklentidir. Temelde zamansal bir sorun olan bu eksiklik bilimin doğası gereği bulunmaktadır. Bu sorular cevaplandıkça, bilinmeyenler çözüldükçe gelişen teknoloji ve araştırma yöntemleri ile yeni bilinmeyenler cevaplanacak, bazen bu iki fenomen aynı anda gerçekleşecek ancak sorulacak sorular asla bitmeyecektir.

Bilimciler için de yüzlerce cevaplanmamış soru ve bilinmeyen arasından seçilmiş bu 10 temel bilinmeyene bir göz atalım:

1-Neden Madde miktarı Antimaddeden daha fazla?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-antimaddeBügünkü parçacık fiziği anlayışımıza göre, madde ve antimadde birbirine eşit ama zıt.. Bu bağlamda; karşılaştıklarında birbirlerini yok etmeleri ve geriye hiçbir şey bırakmamaları ve tüm bu yok etme olaylarının evrenin gençlik döneminde gerçekleşmiş olması beklenirdi. Gel gelelim; eğer bu karşılaşma gerçekleşmiş bile olsa, geriye milyarlarca galaksiyi , yıldızı, gezegeni ve geriye kalan herşeyi oluşturmaya yetecek kadar madde kalmış demektir. Bir çok açıklama, bir kuark ve antikuark‘ın birleşmesinden oluşan kısa-ömürlü mezon’ların etrafında dönüyor. B-mezonlar, anti-B-mezonlar’dan daha yavaş bozunur. Bu da geriye, evrendeki tüm maddeleri oluşturmaya yetecek kadar B-mezon kalmasını sağlıyor. Buna ek olarak B, D ve K-mezonlar antiparçacık haline geçip geri dönebilirler ancak araştırmaların gösterdiğine göre mezonlar daha çok normal fazda bulunma eğilimi gösterdiği için parçacık sayısı anti-parçacık sayısının çok üstünde olabilir.

2-Tüm Lityum Nerede?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-lityumEvrenin gençlik dönemlerinde sıcaklıklar aşırı yüksekken, hidrojen, helyum ve lityum izotopları bolluk içinde birbirlerine karışıyordu. Evrenin neredeyse tüm kütlesi de hala en yoğun halde bulunan hidrojen ve helyumdan oluşuyor. Ancak gözlemlememiz gereken lityum’un üçte birini gözlemleyebiliyoruz. Peki nerede bu lityum? Mevcut durumda sayısız açıklama mevcut ki bazıları hipotetik atom altı parçacıklardan olan axion’ları kullanırken bazı açıklamalar da büyük yıldızların çekirdeklerinde hapis olduklarını söylüyor. Henüz bunu tespit edebilecek kadar gelişmiş alet , edevat veya teleskopumuz yok. Ancak ne var ki, evrendeki kayıp lityum ile ilgili tüm soruları karşılayabilecek , bütünsel bir teoride mevcut değil.

3-Neden Uyuruz?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-neden-uyuruzİnsanı normalde 24 saatlik bir uyku/uyanıklık halinde tutan bir biyolojik (sirkadiyen) ritim ile düzenlenen insan vücudu, neden bu uyku haline girmektedir? Yaşamımızın üçte birini harcadığımız uyku sırasında vücudumuzda doku yenilenmesi, artan bir kırmızı kan hücresi üretimi gibi bir çok vücut sistemlerini koruyucu aktivite gerçekleşmektedir. Hiç uyku ihtiyacı olmayan canlılar olduğunu düşündüğümüzde ister istemez aklımıza şu soru geliyor? Neden bizim ihtiyacımız var? Bir kaç fikir olsa da konuya tam bir açıklama getirilemiyor. Evrimsel bir teoriye göre, avcılardan korunma yöntemleri geliştirmiş canlılarda bir vücut dinlendirme mekanizması iken, avcılardan saklanamayan ve daha ayık olması gereken canlılar farklı vücut dinlendirme mekanizmaları geliştirmiş olabilir. Bilimciler tam olarak sebebi bilmiyor olsa da, uykunun önemi üzerine çalışmaya başladılar.

Neden Uyuruz?

 

4-Yer çekimi nasıl çalışır?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-yer-cekimiHepimiz Ay’ın uyguladığı çekim ile oluşan gel-git’leri, Dünya’nın yer çekiminin bizi yüzeyde tuttuğunu ve Güneş’in çekiminin Dünya’mızı yörüngede tuttuğunu biliyoruz. Ama bu fenomeni ne kadar anlıyoruz. Bu büyük kuvvet maddenin kendisinden kaynaklanıyor bu sebeple daha çok madde içeren daha büyük kütleli objeler daha fazla çekim uygulamaktadır.

Bilimciler yerçekimi ile ilgili bir çok bilinmeyeni açıklığa kavuşturuyor olsa da, gerçekten var olup olmadığı konusunda ciddi şüpheleri var. Neden atomlar çoğunlukla boşluktur? Neden atomları bir arada tutan kuvvet yer çekiminden bu anlamda farklı çalışır? Yer çekimi aslında bir parçacık mı? İşte bu sorular şu anki fizik bilgimizle cevaplayabildiğimiz sorular değil.

5-Herkes nerede?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-herkes-neredeGözlemlenebilir evrenin çapı yaklaşık 92 milyar ışıkyılı uzunluğunda ve gezegen ile yıldızlarla dolu milyarlarca galaksiden oluşuyor. Buna rağmen bildiğimiz tek canlı hayatı kanıtı burada, Dünya’da bulunuyor. İstatistiki olarak bu genişlikte yalnız olmamız pek mümkün değil ama her nedense herhangi bir başka dünya ile iletişime geçebilmiş de değiliz. Bu fenomen Fermi paradoksu olarak bilinir ve nedeni ile ilgili de düzinelerce varsayım bulunmaktadır. Belki de bize ulaşmaya çalışanların gönderdikleri sinyalleri alamıyoruz, belki henüz öyle bir teknolojiye sahip değiliz, ya da bizimle iletişime geçmek istemiyor olabilirler. En düşük ihtimalle de, bizler bu evrendeki tek canlı yaşayan gezegende bulunuyoruz.

6-Kara madde neden yapılmıştır?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-karanlik-maddeEvrendeki tüm maddenin %80’i kara maddeden oluşmaktadır. Kara madde ise son derece kendi halinde (hiç ışık  yaymayan) varlığı yokluğu belli olmayan bir maddedir. İlk kez 60 yıl önce hakkında kesin bir kanıt olmadan bir teoride yerini aldı. Bir çok bilimci, kara maddenin olarak bilinen (WIMP’lerden) oluştuğunu düşünür, ki bu onu bir protondan 100 kat daha ağır bir madde yapar. Gel gelelim kara madde şu an için baryonik madde (kompozit bir atomaltı parçacık) ile etkileşime girmediği için tespit edilemiyor. Diğer fikirsel tasarılarda kara maddenin axion, nötralino ve fotinolardan oluştuğu varsayılmaktadır.

7-Yaşam Nasıl Başladı?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-hayat-nasil-basladiDünya’daki yaşam nereden geldi? Neyden kaynaklandı? Nasıl gerçekleşti? Bu başlangıcın, besin yönünden zengin  enç Dünya’da, gittikçe daha kompleks kimyasalların evrimleşmesine yol açacak bir ” ilksel veya ilkel çorba” ile olduğunu düşünenler, bu sürecin de okyanusların dibinde, buzulların altındaki killerde gerçekleşmiş olabileceğini savunuyor. Daha farklı modeller de, yaşamın patlamasını değişen oranlarda, Dünya’ya gelen ışığa, volkanik aktivitelere bağlıyorlar. Dünya’daki yaşamın baskın temeli olan DNA’ya nazaran ilk yaşam formlarında RNA’nın daha yaygın olduğu varsayımı da bulunuyor.

Bunlara ek olarak, bir grup bilimci ise DNA ve RNA‘dan farklı nükleik asit moleküllerinin bir süre yaşamı idare etmiş olabileceğini savunuyor veya en azından bu ihtimali de değerlendiriyor. Yaşam bir kere de mi başladı, yoksa arada tamamen yok olup tekrar mı başladı?

Bazıları, canlı hayatının gök taşları ve kuyruklu yıldızlar üzerinde mikrobiyal canlılarla Dünya’ya taşındığını düşünseler de, bu da Dünya’ya ulaşan bu yaşamın nasıl başladığını hala bir soru işareti olarak bırakıyor?

8-Plaka tektoniği (Kıta kayması veya hareketi) nasıl gerçekleşir?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-kita-kaymasiŞaşırtıcı gelebilir ama, kocaman kıtalar, kıta levhaları (plakaları) kayarak geziyor ve bu sırada depremlere sebep oluyor, dağları ve diğer yer şekillerini oluşturuyor, kıtaların organizasyonu sağlanıyor hatta volkanik patlamalara sebep oluyor. Kıtaların bir araya gelip tek bir parça oluşturabileceği fikri ilk kez 1500’lerde ortaya atılmıştı (elbette bugün haritaya bakan herkes bunu anlayabilir) ama yaklaşık 400-450 yıl pek ilgi çekmedi. Hoş kanıtlayacak pek bir şey de yoktu elde..

1960’lara gelindiğinde ise Deniz-yer ayrılması hipotezi ile manto tabakasına karışan denizin dibindeki kara parçalarının eriyik halde volkanik patlamalar sonucu magma olarak tekrar yüzeye çıkıyor ve bu şekilde bir devir-daim gerçekleşiyor olması ilk kez fiziksel bir kanıtla gün yüzüne çıkarıldı. Bu döngü bilinse de, bilim insanları bu hareketliliğin ve gezici kıtalar durumunu neyin kontrol ettiğini ve kıta şekillerini ortaya çıkaracak kopmaların temel sebebini kestiremiyor. Bir çok teorinin bulunduğu alanda, hiç bir teori tam olarak tatmin edici tam bir cevap içermiyor.

9-Hayvanlar nasıl göç eder?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-hayvanlar-nasil-goc-ederBir çok hayvan ve böcek türü mevsimsel sıcaklık değişimlerinden ve bu değişimlerin yaratacağı besin kaynağı ve eş bulma sıkıntılarından korunma amaçlı yıl içi göçler gerçekleştirmektedir. Bu göçler kimi zaman binlerce kilometre tek bir yöne doğru ilerlemeyi içermektedir. Bu durumda ise nasıl geri dönüp ilk yerlerine ulaştıkları bilinmemektedir. Farklı hayvanlar farklı yön tayin metotları kullanır. Öyle ki bazı hayvanlar Dünya’nın manyetik alan yönünü bir pusula gibi algılar ve yön tayini yaparlar. Yine de, bilim insanları bu davranış şeklinin ve evrimsel özelliğin nasıl ortaya çıktığını, işleyen mekanizmaları, hiç bir eğitim almamış hayvanların nasıl mevsimden mevsime gidecekleri yönü net olarak tayin ettiklerini anlayabilmiş değil.

10-Kara enerji nedir?

bilimin-cozulememis-10-gizemi-bilimfilicom-karanlik-enerjiBilimin tüm gizemlerinin içinde, kara enerji en anlaşılmazlarından birisi sayılabilir. Kara madde toplam kütlenin %80’inini oluştururken, kara enerji‘ninde tüm enerji içeriğinin %70’ini oluşturduğu varsayılmaktadır. Evrenin genişlemesinin en temel sebebi ve itici kuvveti olarak bilinen kara enerji, sadece ona atfedilen bu yetenekten dolayı bile onlarca bilinmeyenin ortasında kalıyor. İlk ve en önemlisi tam olarak neyden yapıldığı bilinmiyor. Kara enerji sabit midir? Yoksa evren genişledikçe belli dalgalanmalar gösterir mi? Neden kara enerjinin yoğunluğu sıradan madde ile uyuşmaktadır? Kara enerji, Einstein’ın kütle çekim teorisi ile uyuşuyor mu, yoksa kara enerjinin varlığı teorinin yeniden gözden geçirilmesine mi sebep olacak?

 


Kaynak : Bilimfili, IFLS, Lisa Winter, Top 10 Unsolved Mysteries of Science, <www.iflscience.com/physics/top-10-unsolved-mysteries-science>, June 25, 2014

İnsanlar Örümceklerden Neden Çok Korkar?

orumcek-korkusu-bilimfilicomYandaki bulanık fotoğraftaki şeyi ayırt edebildiniz mi? Evet, yağmur damlalarıyla ıslanmış ağı üzerinde dinlenen bir örümcek. Bahçenizde, evinizde, iş yerinizde, nerede karşılaşsanız bir ürperti hissettiğiniz, temas etmekten özellikle kaçındığınız ve genellikle de temkinli yaklaştığınız örümceklere dair korkunuzun kaynağı ne olabilir?

Kimilerine göre, örümcek korkusu doğal olarak var, öğrenilmiş bir şey değil. Evrimsel psikologlara göre; çevremizdeki başka bir şeye dikkat etmesek bile,  örümcekler; insanların özellikle alışkın olduğu evrimsel devamlılığı olan atasal bir risktir. Hepsinden öte, geçen yıl Evolution and Human Behavior ‘da yayımlanan bir çalışmaya göre; Afrika’daki atalarımız milyonlarca yıl boyunca bu sekiz bacaklı yaratıklarla aynı yaşam alanını paylaşmıştır ve örümceklere özgü gelişen bu tetikte olma halinin temelinde; onları hayatımız için tehlike arz eden öldürücü ısırıklara sahip canlılar olarak görmemiz yatıyor olabilir.

Tek bir ısırık, kurbanını başka tehditlere karşı savunmasız hale getirebilen günlerce sürebilecek bir güçsüzlüğe sokabilir, hatta öldürebilir. Dolayısıyla örümcekleri fark etme yetisi (şuan o kadar olmasa bile) çok uzun yıllar önce bir avantaj haline gelmiş olabilir.

İnsanların örümcekleri fark etmeye özgü bir göze sahip olup olmadıklarını test etmek için, bilimciler; bilgisayar ekranında gösterilen çizgilere bakmalarını ve en uzununu seçmeleri gibi basit bir görevi yerine getirmeleri içinüniversite öğrencilerini bir araya topladılar. Deneklerin görevi 3 defa tekrarlamalarının ardından, tekrar yapmaları istendi. Bu kez çizgilere ek olarak ekranda başka bir nesne daha anlık olarak gösterildi. Bu nesne neredeyse göz açıp-kapama kadar kısa bir sürede, 200 milisaniyede ekranda belirip yok oldu.

Çizgi-kıyaslama görevi deneklerin dikkatini tamamen çalışmaya çekme noktasında oldukça başarılı bir teknikti. Eğer gösterilen nesne örümcek yerine bir enjektör resmi olsaydı, deneklerin %15’inden daha azı bu nesnenin ekrandaki yerini belirleyebilmiş ve onu tanımlayabilmişti. Benzer şekilde, yalnızca %10’luk kısım sinek resminin yerini saptayabilmiş ve tanımlama yapabilmişti. Öte yandan ise, deneklerin yarısından fazlası gösterilen örümcek resmini farketmiş, yerini saptamış ve onu tanımlayabilmişti.

Çalışmanın öncülerinden evrimsel psikolog Joshua New:

“Etrafta dolaşıyorsanız ve yerde bir tane örümcek ve bir iğne var ise, örümcekten ziyade iğneye basma eğilimi gösterirsiniz” diyor, –birçok insanın iğne vurulma korkusuna sahip olmasına rağmen–


Kaynaklar: Bilimfili
1- Traci Watson, “Spider-sense? Humans have it”, http://www.usatoday.com/story/news/nation/2014/10/05/spiders-study-humans-fear/16679577/
2- Janet Fang, “Why Are Humans So Afraid Of Spiders?”, http://www.iflscience.com/plants-and-animals/our-fear-spiders-innate-not-learned