6.1 Doğal seçilim ve popülasyon genetiği
Charles Darwin ve Alfred Russel Wallace'ın açıkladığı doğal seçilim dört gözleme dayanır: bireyler arasında kalıtsal farklılıklar vardır; canlılar hayatta kalabileceklerinden fazla yavru verir; bazı özellikler hayatta kalma ve üreme şansını artırır; bu özellikler sonraki kuşaklarda yaygınlaşır. Evrim, bir popülasyonun alel sıklıklarının kuşaklar boyunca değişmesidir; bireyler değil, popülasyonlar evrimleşir.
Doğal seçilim tek mekanizma değildir. Küçük popülasyonlarda alel sıklıkları şans eseri değişebilir (genetik sürüklenme); bir felaketin popülasyonu küçültmesi (darboğaz) çeşitliliği büyük ölçüde azaltır. Göç alel getirip götürür (gen akışı), mutasyon da yeni aleller oluşturur. Popülasyonlar arasında gen akışı kesilirse zamanla farklılaşıp yeni türler oluşabilir (türleşme).
6.2 Hardy–Weinberg dengesi
İki alelli bir gende baskın alelin sıklığı p, çekinik alelin sıklığı q ise p + q = 1'dir. Popülasyon büyükse, çiftleşme rastgeleyse ve mutasyon, göç ve seçilim yoksa genotip sıklıkları kuşaktan kuşağa değişmez: AA = p², Aa = 2pq, aa = q². Bu "evrimleşmeyen popülasyon" modeli, gerçek popülasyonlarda evrimin olup olmadığını test etmek için kullanılır.
Çekinik fenotipli bireylerin oranı doğrudan q²'yi verdiği için, bir kalıtsal hastalığın görülme sıklığından taşıyıcıların (2pq) oranı hesaplanabilir. Bu hesap, halk sağlığı taramalarında kullanılır.
Formülp + q = 1 · p² + 2pq + q² = 1
6.3 Enerji, madde ve popülasyonlar
Ekosistemde enerji tek yönlü akar, madde ise döngü hâlinde kullanılır. Bir beslenme basamağından diğerine enerjinin yalnızca yaklaşık %10'u geçer; geri kalanı solunumla ısı olarak kaybolur ya da tüketilmeyen kısımlarda kalır. Bu nedenle besin zincirleri genellikle 4–5 basamağı geçmez. Azot döngüsünde baklagillerin köklerindeki Rhizobium bakterileri havadaki N₂'yi amonyağa çevirir (azot bağlama); nitrifikasyon bakterileri amonyağı nitrata dönüştürür, denitrifikasyon bakterileri azotu yeniden havaya verir.
Sınırsız kaynakta bir popülasyon üssel olarak büyür (J eğrisi). Gerçekte kaynaklar sınırlıdır: popülasyon, çevrenin taşıyabileceği en fazla birey sayısına (taşıma kapasitesi, K) yaklaştıkça büyüme yavaşlar ve S biçimli lojistik eğri oluşur. Büyüme hızı, popülasyon K'nin yarısındayken en yüksektir.
Anahtar terimler
- Genetik sürüklenme
- Alel sıklıklarının küçük popülasyonlarda şans eseri değişmesi.
- Taşıma kapasitesi (K)
- Bir çevrenin uzun süre destekleyebileceği en fazla birey sayısı.
- Azot bağlama
- Havadaki N₂'nin bakterilerce amonyağa çevrilmesi.
- Türleşme
- Gen akışı kesilen popülasyonlardan yeni türlerin oluşması.
Ünite sonu soruları
Önce kendin çöz, sonra çözümü aç.
Hardy–Weinberg dengesindeki bir popülasyonda bireylerin %9'u çekinik bir özelliği gösteriyor. p, q ve heterozigot taşıyıcıların oranını bulun. 10.000 kişilik bir kasabada kaç taşıyıcı beklenir?
Çözümü göster
q² = 0,09 → q = 0,3; p = 1 − 0,3 = 0,7. Taşıyıcılar 2pq = 2 × 0,7 × 0,3 = 0,42 (%42). 10.000 × 0,42 = 4.200 taşıyıcı. Homozigot baskın: p² = 0,49.
Bir ekosistemde üreticiler yılda metrekare başına 20.000 kJ enerji bağlıyor. %10 kuralına göre üçüncül tüketicilere ne kadar enerji ulaşır? Neden besin zincirlerinin uzun olamadığını bu sonuçla açıklayın.
Çözümü göster
Birincil tüketici 2.000 kJ, ikincil 200 kJ, üçüncül 20 kJ. Her basamakta enerji 10 kat azaldığından birkaç basamak sonra yeni bir avcı popülasyonunu besleyecek enerji kalmaz; zincirler bu yüzden genellikle 4–5 basamakta biter.
Taşıma kapasitesi 800 olan bir göle 50 balık bırakılıyor. Balık sayısı hangi değere yaklaşınca popülasyon en hızlı büyür? Balıkçılık yönetiminde bu bilgi neden önemlidir?
Çözümü göster
Lojistik büyümede hız K/2'de en yüksektir: 800 ÷ 2 = 400 balık. Balıkçılar popülasyonu yaklaşık 400 civarında tutacak kadar avlanırsa, popülasyon her yıl en fazla yeni bireyi üretir ve av sürdürülebilir olur ("en yüksek sürdürülebilir verim").
Bir adaya fırtınayla yalnızca 10 kuş ulaşıyor ve yeni bir popülasyon kuruyor. Ana karadaki popülasyonda nadir olan bir alel, ada popülasyonunda %30 sıklıkta. Bunu hangi evrim mekanizması açıklar?
Çözümü göster
Kurucu etkisi: genetik sürüklenmenin bir türüdür. Yeni popülasyonu kuran az sayıda birey, şans eseri ana popülasyonu temsil etmeyen alel sıklıklarına sahiptir. Seçilim gerekmez; değişimi şans açıklar.
🦉 Daha kolay anlatım: Profesör Baykuş'un dersi: Uyum (adaptasyon)