İlk dişi ve erkek organizmalar canlılığın tarihinde ne zaman ortaya çıktı, bundan önce canlılar nasıl çoğalıyordu ve evrimsel bir bedeli varsa doğa neden yine de cinsiyetli üremeyi seçti? Bu sorular evrimsel biyolojinin en eski tartışmalarından birine açılıyor, yanıtları da tam anlamıyla netleşmiş değil.
Cinsiyet Ne Zaman Ortaya Çıktı?
Kısa yanıt: bilinmiyor. Ama cinsiyetin Kambriyen öncesi dönemin bir yeniliği olduğu düşünülüyor — bugün bilinen bitki, hayvan ve hatta mantar türlerinin çoğu cinsel üremenin izini taşıyor. Kambriyen öncesi dönem, yerkürenin geçmişinde 4,5 milyar ile 550 milyon yıl öncesi arasını kapsar; bu süreçte önce bugünkü bakterilere benzeyen ilkel tek hücreli canlılar, sonra çekirdekli ökaryot hücreler, en sonunda da ilk basit çok hücreli organizmalar — ilkel yumuşakçalar ve bitkiler — ortaya çıktı.
Tek hücreli canlılar dışında bu döneme ait fosil yok; ama 550 milyon yıl önceki “Kambriyen patlaması” ile aniden çoğalan sayısız türün fosilleri, o canlılığın var olduğunun kanıtı sayılıyor. Bu fosillerde cinsiyet izi var — yani cinsiyetin kökeni en azından 550 milyon yıl öncesine gidiyor.
Cinsiyet Öncesi Canlılar Nasıl Çoğalıyordu?
Cinsel üremeden önce tek hücreliler, bugünün bakterileri ve bazı maya mantarları gibi, genetik içeriklerini kopyalayıp ikiye bölünerek çoğalıyordu. Bakteriler bile ilkel bir cinsellik sergiler: konjugasyon adı verilen süreçte iki hücre, pili denen borucuklarla genetik malzeme alışverişi yapar — cinsiyeti “bir türün bireyleri arasında gen alışverişi” olarak tanımlarsak, belki de ilk örnek budur
Zamanla basit organizmalar erkek ve dişi olarak ayrıştı. Bu ayrışmanın itici gücü, hücrelerin DNA’yı tek bir dairesel paket yerine kromozomlara bölmeye başlamasıydı — bakteriler hâlâ tek bir dairesel kromozom taşır. Kromozomlu yapı doğada seçilimsel bir üstünlük sağladığı için, bütün yüksek canlı türlerinde farklı cinsiyetler kalıcılaştı.
“Cinsiyetsiz üreme basitçe kopyalanma ve bölünmedir. İlk bakışta kolay, verimli ve sorunsuz gibi gözükse de cinsiyetli üreme baskındır. Araştırmacılar, cinsiyetli üremenin evrimsel bir üstünlük olduğu sonucuna varıyorlar.”
Cinsiyetli Üreme Evrim Penceresinden Nasıl Görünüyor?
Doğada cinsiyetli üreme baskın çıkıyor; ama nedenini açıklamak kolay değil, biyologlar yüz yıldır bu üstünlüğün ne olduğunu tanımlamaya çalışıyor. McGill Üniversitesi’nden Graham Bell’e göre görüşlerin çoğu tek bir tema üzerine çeşitleme: cinsiyet, doğal seçilim yoluyla evrimleşme hızını artırdığı için korunuyor. Bu görüşler iki ana gruba ayrılıyor — cinsiyet ya yararlı mutasyonları bir araya getirip yayıyor, ya da genomu zararlı mutasyonlardan arındırıyor.
Ama burada bir paradoks var. Doğa kalıtsal maddenin aslına sadık aktarımını önemsiyorsa, tek bir ebeveynin genomunu bozulmadan aktaran cinsiyetsiz üreme üstün olmalıydı. Cinsiyetli üremede durum tam tersi: gametler oluşurken kromozomların iki kopyası birleşip DNA değiş tokuşu yapıyor (rekombinasyon), üstüne anne ve babadan gelen genler karışıyor. Kalıtsal madde iskambil kâğıdı gibi karıştıkça, genomda bir arada duran iyi gen kombinasyonlarının dağılma riski artıyor — doğa kâğıtları karıştırmaya devam ediyor. Üstelik cinsiyetli üreme, üremeye doğrudan katkı sağlamayan erkek bireyler üretme pahasına sürüyor. Cinsiyeti bir paradoks olarak tanımlamak, bu yüzden abartı sayılmaz.
Bir milyon cinsel yolla üreyen salyangoza karşılık bir tane cinsiyetsiz çoğalan salyangoz olsun; bu tek salyangoz iki yavru, o yavrular da ortalama ikişer yavru üretsin. Cinsel yolla üreyen dişiler ise yalnızca bir dişi ve üremeye katkısı olmayan bir erkek yavru üretiyor. İndiana Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Curtis Lively’nin hesabına göre, bu koşullarda cinsiyetsiz çoğalan bireyler matematiksel olarak 52 kuşak sonra bütün topluluğu ele geçirir. Ama pratikte bu neredeyse hiç yaşanmıyor: cinsiyetli türler ne pahasına olursa olsun varlığını sürdürürken, cinsiyetsiz soyların çoğu yok oluyor.
Hipotezler Deneyler Karşısında Ne Durumda?
Cornell Üniversitesi’nden evrimsel genetikçi Alexey Kondrashov, konuyla ilgili zaten fazlasıyla kuram bulunduğunu, bir kısmının oldukça zayıf olduğunu söylüyor ve sağlam deneysel/gözlemsel veri toplamayı öneriyor. Son yıllarda araştırmacılar da bu yönde ilerliyor: yararlı gen setlerinin doğada ve laboratuvarda tür topluluklarına etkisini izleyerek seçilimsel üstünlüğe kanıt arıyorlar.
Ortada hâlâ çözülmemiş bir hesap var: cinsiyetsiz üreyen bir canlı, cinsiyetli üreyene göre iki kat fazla yavru üretebiliyorken, cinsiyetli üreyenler nasıl sayıca daha kalabalık olabiliyor? Yüz yıl önce Weismann, cinsel üremenin doğal seçilimin üzerinde çalıştığı kalıtsal birimlerin niteliğini düzenleyerek bu işi yaptığını öne sürmüştü; bugün de geçerliğini koruyan bu görüş, en çok sınanan iki hipotezle örtüşüyor: yararlı mutasyonların birikmesi ve zararlı olanların arındırılması.
Zararlıların arındırılması, Kondrashov’un kendi hipotezi olan “değişinimsel kararlılık” ile açıklanıyor: zararlı mutasyonlar birbirini güçlendirerek etkilediği için (her yeni mutasyon uyumu biraz daha düşürüyor), cinsiyetsiz üreyen topluluklar denge noktasında cinsiyetlilerden daha fazla mutasyon biriktiriyor. Genom başına zararlı mutasyon oranı kuşak başına birin üzerine çıktığında, cinsiyetli üreme avantaj kazanıyor. Bu hipotezi sınamak, mutasyon oranlarını ve genomdaki dağılımlarını ölçmeyi gerektiriyor — laboratuvarda zor bir iş, çünkü seçilim sınırlı ve fenotipe az etkili mutasyonları yakalamak güç. Buna karşılık doğada bu süreç zaman sınırı olmadan, fenotipte belirgin değişikliklere yol açabiliyor.
Su pirelerinden solucanlara birçok türde yürütülen laboratuvar deneylerinde, her kuşaktan sınırlı sayıda birey üretilmesine izin veriliyor, mutasyonlar izleniyor; örneğin 10 kuşak sonra bu mutasyonların uyumu nasıl etkilediği ölçülüyor. Bir başka yöntem, genomun protein kodlamayan — dolayısıyla seçici baskı görmeyen — bölgelerindeki mutasyon oranını ölçüp işlevsel bölgelere uyarlamak. İnsanda bu oran, kuşak başına genom başına yaklaşık yüzde 6 olarak ölçülmüş; başka türlerde 0 ile 1 arasında değişiyor. Değişinimsel kararlılık hipotezinin çürütülebilmesi için bu oranların hep 0’a yakın çıkması gerekirdi — çıkmıyor.
Diğer büyük hipotez, konak-parazit ilişkisindeki ortak evrimi açıklamakta kullanılan “Kırmızı Kraliçe” hipotezi: cinsiyet, seyrek görülen gen kombinasyonlarını üreterek organizmanın değişen çevreye ayak uydurmasını sağlıyor. Van Valen’in 1973’te ortaya attığı bu görüş, adını Lewis Carroll’ın Alis Harikalar Diyarında‘sındaki Kırmızı Kraliçe’den alıyor — Kraliçe Alis’e “bu kadar koşmana karşın hâlâ durduğun yerdesin” der.
İndiana Üniversitesi’nden Curtis Lively, bu hipotezi 15 yıldır tatlı su salyangozlarında sınıyor. Yeni Zelanda’da 65 dağ gölünde yaşayan salyangoz topluluklarına bir yassı kurt dadanıyor ve salyangozların üreme organlarını yiyerek onları kısırlaştırıyor. Parazitin yaygın olduğu göllerde cinsel yolla üreyen salyangozlar sayıca öne geçiyor; parazitler de konaklarının kazandığı direnci aşmak için kendileri de cinsel yolla çoğalıp yeni varyasyonlar üretiyor. Bu karşılıklı yarış sürüp gidiyor, iki tür de ancak bu sayede bir arada var olabiliyor.
Doğada, parazit yokken bile üreme şeklini deneyde koruyan organizmalar olduğu gibi, milyonlarca yıldır cinsiyetsiz çoğalmayı sürdüren nadir türler de var. Bu da tek bir hipotezin her yerde geçerli olmayabileceğini, farklı topluluklarda farklı nedenlerin iş görebileceğini düşündürüyor. Acaba cinsiyet evrimsel yönden göreceli bir olgu mudur? Hiç kuşkusuz bu sorunun yanıtı doğada.
Bu yazı, Doç. Dr. Timur Tuncalı’nın Bilim ve Ütopya dergisinin Mayıs 2000 sayısında (s. 12-13) yayımlanan “Cinsiyetin Biyolojik Evrimdeki Köklü Tarihi” başlıklı yazısından kısaltılarak hazırlanmıştır.
