Küba kaya iguanasının (Cyclura nubila nubila) gözü evrimin temel gerçeğine bir pencere açıyor: Oluşum, gereksinimin ardından geliyor. Bu gündüzcül hayvanın retinasındaki dört tip koni hücresi gündüz saatlerinde mükemmel bir renk görüşü sağlıyor. Sürüngenin kafasının üstünde yer alan daha basit yapıdaki üçüncü göz ise ışığı algılıyor ve vücut ısısının ayarlanmasına yardımcı oluyor.
Göz, doğanın en zarif tasarımlarından biri olabilir. "Birine hayvanlarda gözün ne işe yaradığını sorarsanız, alacağınız yanıt bellidir: İnsan gözü ile aynı işe yarar. Ama bu doğru değil. Hem de hiç doğru değil."
Dan–Eric Nilsson İsveç’te, Lund Üniversitesi’ndeki laboratuvarında kutu denizanasının gözlerini inceliyor. Nilsson’ın gözleri, ki kendisinin iki gözü var, buz mavisi ve doğruca ön tarafa bakıyor. Kutu denizanasının ise tam 24 adet gözü var; rhopalia adı verilen dört ana kümeye ayrılmış bu gözler koyu kahverengi. Nilsson bana ofisinde söz konusu gözlerin bir modelini gösteriyor. Tümörlerle kaplı bir golf topu gibi görünüyor. Esnek bir sap, gözleri denizanasına bağlıyor.
Yassı solucanların (Dugesia dorotocephala)
kafasındaki siyah noktalar gerçek gözlerin en basit formunu temsil ediyor: ışığın hangi yönden geldiğini algılayan ama ışığı odaklayacak lenslerden yoksun, basit çukurlar. Nilsson, “İlk gördüğümde, gözlerime inanamadım,” diyor. “O kadar tuhaf görünüyorlar ki.”
Her bir rhopaliumda bulunan altı gözün dördü, ışığı algılayan basit yarıklar ve çukurlardan ibaret. Ama diğer ikisi şaşırtıcı ölçüde karmaşık; aynen Nilsson’ın gözleri gibi onların da ışığa odaklanan lensleri var ve daha düşük çözünürlükte de olsa etrafı görebiliyorlar.
Nilsson kendi gözlerini, diğer birçok şeyin yanı sıra, hayvanlardaki görme yetisinin çeşitliliği hakkında bilgiler toplamak için kullanıyor. Peki ya kutu denizanası? Jelatini andıran, nabız gibi atan ve dört tane yakıcı dokunaç demetine bağlı bu yumuşak yumru, doğadaki en basit canlılardan biri. Doğru düzgün bir beyni bile yok –yalnızca çan bölgesini çevreleyen bir nöron halkası var. Böylesi bir canlının hangi bilgiye gereksinimi olabilir ki?
Bu kutu denizanası (Tripedalia cystophora)
yalnızca 10 mm uzunluğunda ama yine de dört rhopaliada toplanmış 24 göze sahip. Her bir rhopaliumdaki (solda) altışar gözün dördü basit fotoreseptörler, ama diğer ikisinin ışığı odaklayan lensleri var. Statolit adı verilen ağırlıklar üstteki lensli gözün sürekli yukarı bakarak, yiyecek ve barınak anlamına gelen mangrov kubbeleri aramasını sağlıyor. 2007 yılında Nilsson ve ekibi kutu denizanasının (
Tripedalia cystophora), aralarında yüzdüğü mangrov kökleri gibi engelleri ayırt etmek için alttaki lensli gözleri kullandığını ortaya çıkardı. Üstteki lensli gözlerin ne işe yaradığını anlamaları için ise dört yıl daha çabalamaları gerekti. Ellerindeki ilk önemli ipucu, her bir rhopaliumun altında bulunan –denizanası baş aşağı yüzüyor olsa dahi– üst gözlerin her zaman yukarıya bakmasını sağlayan ağırlıktı. Üst göz karanlık bölgeleri algıladığında denizanası yemek için küçük kabuklular bulabileceği bir mangrov örtüsünün altında yüzdüğünü anlıyor. Yalnızca parlak ışık görüyor olması ise ona, açık sulara sapmış ve aç kalma riskiyle karşı karşıya olduğunu söylüyor. Bu beyinsiz yumru, gözlerinin yardımıyla yiyecek bulabiliyor, engellerden sakınıyor ve hayatta kalıyor.
Kutu denizanasının gözleri hayvanlar âleminde rastlanan sonsuz göz çeşitliliğinin bir parçası. Bazıları yalnızca siyah–beyaz görürken diğerleri gökkuşağının tüm renklerini ve hatta ötesini, bizim göremediğimiz ışık formlarını algılıyor. Bazıları ışığın hangi yönden geldiğini dahi ölçemezken, diğerleri kilometrelerce ötedeki avı fark edebiliyor. Yabanarısının (
Gonatocerus ashmeadi) kafasını süsleyen, hayvanlar âlemindeki en küçük gözler neredeyse amip kadar. Dev mürekkepbalığı türlerinde bulunan, hayvanlar âleminin en büyük gözleri ise servis tabağı büyüklüğünde. Mürekkepbalığının gözleri de bizimkilere benzer şekilde, bir kamera gibi çalışıyor; gözde bulunan tek lens, ışığı fotoreseptörlerle –fotonları soğurup, enerjilerini elektriksel sinyale dönüştüren hücreler– kaplı bir retinanın üzerine odaklıyor. Buna karşın, sineğin her birinde ayrı lens ve fotoreseptörler bulunan birleşik gözleri, gelen ışığı binlerce farklı bölüme ayrıştırıyor. İnsan, sinek ve mürekkepbalığı gözleri, sahiplerinin kafasına çiftler halinde yerleşmiş. Ama deniztarağınınki manto örtüsü boyunca sıralanıyor, denizyıldızlarınınki kollarının uçlarında bulunuyor ve mor denizkestanesinin tüm vücudu büyük bir göz gibi davranıyor. Doğada çift odaklı lensleri olan, ışığı ayna gibi yansıtan veya aynı anda yukarı, aşağı ve yanlara bakabilen gözler de var.
Birleşik gözler, 500 milyon yıl öncesinde yaşanan Kambriyen dönemde büyük bir hızla evrimleşti. Avustralya’da bulunan ve bir eklembacaklıya ait olan 3 bin lense sahip bu göz (sağda) loş ışıkta dahi görebiliyordu. Eric–Dan Nilsson, “O dönemden bu yana yaşanan değişimlerin azlığı hayret verici,” diyor. Nitekim günümüz karasinek türlerinden biri de (Sarcophaga crassipalpis,
altta) dünyayı binlerce lensle görüyor. Böylesi bir çeşitlilik bir anlamda kafa karıştırıcı. Tüm gözler ışığı algılayabiliyor; ışık ise öngörülebilir şekilde davranıyor. Ama kullanım alanları saymakla bitmiyor. Işık günün saatini, suyun derinliğini, gölgenin varlığını açığa çıkarıyor. Düşmanlar, eşler ve sığınaklardan yansıyarak onları aydınlatıyor. Kutu denizanası, ışığı güvenli yerler bulmak için kullanıyor. Siz gözlerinizi çevreyi gözlemlemek, yüz ifadelerini yorumlamak ve bu satırları okumak için kullanıyorsunuz.
Gözlerin üstlendiği görevlerin çeşitliliği, yalnızca doğanın yaratıcılığıyla sınırlı. Onlar, fiziğin değişmezliği ile biyolojinin karmaşasının çakıştığı noktayı temsil ediyorlar. Bilim insanlarının, gözlerin nasıl evrildiğini anlayabilmek için göz yapılarını incelemekten öteye geçmesi, yani Nilsson’ın denizanasıyla yaptığı gibi, hayvanların gözlerini nasıl kullandıklarını anlaması gerekiyor.
Modern hayvan gruplarının pek çoğunun ataları yaklaşık 540 milyon yıl önce Kambriyen patlaması olarak bilinen ani çeşitlenme döneminde sahneye çıktı. Bu öncü yaratıkların birçoğu arkalarında fosiller bıraktı. Söz konusu fosillerin bazıları günümüze o kadar iyi korunmuş halde ulaştı ki, bu sayede uzmanlar fosilleşmiş hayvanların elektron mikroskobu görüntülerini birleştirerek –gözler dahil– anatomilerini ve dünyayı nasıl gördüklerini anlayabilir oldu.
David Liittschwager
YASSI SOLUCAN (Dugesia dorotocephala) Yassı solucan gözleri ışığın yönünü tayin edebilen fotoreseptör hücrelerin oluşturduğu küçük çanaklardan oluşuyor. Solucanlar kendilerine uygun –güneşten uzakta– bir yaşam alanı bulabilmek için buna gereksinim duyuyor.
Köln Üniversitesi’nden Brigitte Schoenemann, “Öylesine şaşırtıcı ki,” diyor, “gözlerin kaç tane foton yakalayabildiklerini bile hesaplayabiliyoruz.”
Ancak, inceledikleri bu gözler zaten karmaşık yapıya sahip ve daha basit öncüllerine dair bir iz taşımıyorlar. Diğer bir ifadeyle, fosil kayıtları bize görme yetisi olmayan hayvanların dünyayı görmeye nasıl başladıklarıyla ilgili hiçbir şey söyleyemiyor. Nitekim bu gizem Charles Darwin’i de heyecanlandırmış ve Darwin,
Türlerin Kökeni’nde, “Bu taklit edilemez düzeneğine karşın, gözün … doğal seçilimle oluştuğunu düşünmek, itiraf etmek isterim ki, saçmalığın olabilecek en yüksek kademesidir,” diye yazmıştı.
Yaratılışçılar bu alıntıyı, Darwin’in kendi teorisinden kuşkulandığı bu noktada sonlandırır. Ancak, hemen ardından gelen cümlede Darwin kendi çelişkisine son noktayı koyar: “Yine de mantığım bana, mükemmel ve karmaşık yapılı gözlerden, eksikleri olan basit gözlere kadar, sahiplerine yarar sağlayabilen çeşitli gelişmişlik derecelerinin varlığı dikkate alındığında … mükemmel ve karmaşık yapılı bir gözün, bizlerin hayal gücüne sığmasa da, doğal seçilimle meydana geldiğine inanmanın gerçek anlamda zor olmadığını söylüyor.”
Bütün gözler eşit değildir –aynı hayvana ait olsalar dahi. Bir mürekkepbalığının (Histioteuthis heteropsis)
yukarı bakan sol gözü (üstte görülüyor), yukarıdan gelen ışık sayesinde avları fark etmekte daha başarılı olan sağ gözün iki katı büyüklüğünde. Mürekkepbalığının küçük olan gözü (fotoğrafta görünmüyor) aşağıdaki karanlığa doğru bakarak, ışıldayan av ve avcıları gözlüyor. Darwin’in söz ettiği dereceli değişimin varlığı kanıtlanabilir. Solucanların ışığa duyarlı ilkel dokularından, kartalların kameralarla yarışabilecek keskin gözlerine kadar, mümkün olan tüm gelişmişlik dereceleri dünya üzerindeki hayvanlarda gözlemlenebilir. Nilsson, ilkel gözlerin şaşırtıcı ölçüde kısa bir sürede, gelişmiş gözlere evrilebileceğini de kanıtlamış durumda.
Bunun için, pigmentli ve ışığa duyarlı olan küçük, yassı bir doku parçasıyla bir simülasyon oluşturmuş. Her bir yıllık nesille birlikte doku parçası kalınlaşmaya başlamış, yavaşça kıvrılarak yassı bir tabakadan çanağa dönüşmüş. Daha sonra da, giderek gelişen kabataslak bir lens haline gelmiş. Nesilden nesle sadece yüzde 0,005 oranında geliştiği en kötümser koşullarda dahi gözün, basit bir tabakadan kamera gibi, tümüyle işlevsel bir organ haline gelmesi yalnızca 364 bin yıl sürüyor. Evrim açısından değerlendirildiğinde bu süre, göz açıp kapamakla eşdeğer.
Ancak basit gözler karmaşıklık yolunda birer sıçrama tahtası olarak görülmemeli. Günümüzde de varlığını sürdüren ilkel gözler, kullanıcılarının gereksinimlerine göre tasarlanmış. Denizyıldızının –her bir kolun ucunda bulunan– gözleri renkler, ince ayrıntılar ya da hızlı hareket eden nesneleri göremiyor (bu tür bir göz örneğin bir kartalın doğruca ağaca toslamasına yol açardı). Kaldı ki denizyıldızının, koşuşturmakta olan bir tavşanı görüp yakalaması da gerekmiyor. Yegâne gereksinimi, yuva olarak kullandığı mercan resiflerini –devasa, hareketsiz yapılar– görmek ve yavaşça salınarak evine gitmek. Diğer bir ifadeyle, bir kartalın gözünü denizyıldızına takmak, gülünç ve abartılı bir uğraş olmaktan öte bir anlam taşımıyor.
Doğadaki en büyük gözler, en büyük mürekkepbalığı türlerine ait. Dev mürekkepbalığının (Architeuthis dux
) gözü (sağda) tam 17 cm çapındayken, diğerlerinin 30 cm’ye kadar çıktığı biliniyor. Bu gözler olasılıkla hayvanın, hızla ileri atılan ispermeçet balinası –mürekkepbalığının baş düşmanı– tarafından rahatsız edilen parlak planktonların ışıltılarını fark etmesini sağlıyor. Nilsson, “Gözler zayıftan kusursuza doğru evrimleşmedi,” diyor. “Birkaç basit görevi kusursuzca yerine getiren yapılardan, birçok karmaşık görevi kusursuzca yerine getiren yapılara doğru evrim geçirdiler.”
Birkaç yıl önce Nilsson gözün evrimini fiziksel yapılar yerine, bu yapıların hayvanlara sağladığı olanaklarla oluşturulmuş dört aşamada gösteren bir modelle bu saptamayı taçlandırdı. İlk aşama, ortam ışığının yoğunluğunu algılamak, günün saatlerini anlamak veya suyun derinliğini ölçmekle ilgili. Bunlar için gerçek bir göze gereksinim duymazsınız; izole edilmiş bir fotoreseptör işinizi görür. Örneğin, denizanasının küçük bir akrabası olan hidranın gözleri yoktur, fakat vücudunda fotoreseptörler bulunur.
Kaliforniya Üniversitesi’nden Todd Oakley ve David Plachetzki bu reseptörlerin hidranın yakıcı hücrelerini kontrol ettiklerini, böylece hücrelerin karanlıkta daha kolay bir şekilde devreye girdiklerini kanıtladı. Belki de bu özellik hidranın yanından geçen kurbanların gölgelerine tepki vermesine veya yakıcı hücrelerinin enerjisini avların daha sık rastlandığı gece vaktine dek rezerve etmesine olanak tanıyor olabilir.
Peygamberdevesi karidesi, (Odontodactylus scyllarus
) hayret verici sayıda renk alıcısına sahip –insanlardaki üç tür alıcıya karşılık, tam on iki tane. Gözler ayrıca birbirlerinden bağımsız olarak hareket ediyor, yine bağımsız olarak derinliği algılıyor ve kızılötesi ile morötesi ışığı görebiliyor. Nilsson’ın modelinin ikinci aşamasında hayvanlar ışığın nereden geldiğini anlayabilir, çünkü fotoreseptörleri belirli yönlerden gelen ışığı engelleyen bir kalkan –genellikle koyu renkli bir pigment– kazanır. Bu tür bir reseptör, sahibine dünyanın tek pikselli bir görüntüsünü sunar –bu, gerçek bir görüş olarak nitelemek için yetersiz, fakat bir ışık kaynağına doğru hareket etmek veya ışıktan uzağa, gölgeli bir sığınağa yüzmelerini sağlamak için yeterlidir. Birçok deniz larvasının yaptığı şey de tam olarak budur.
Üçüncü aşamada, kalkanlı fotoreseptörler kümelenerek, her biri kısmen farklı yönlere bakan gruplar oluşturur. Artık gözlerin sahipleri farklı yönlerden gelen ışığa dair bilgileri toplayarak, içinde yaşadıkları ortamı algılayabilir, bulanık da olsa etrafı görebilir. Bu aşama, ışığı algılamanın doğru düzgün bir görüş yetisi, fotoreseptör demetlerinin ise birer “gerçek göz” haline geldiği noktaya işaret eder. Üçüncü aşama gözleri olan hayvanlar, aynen denizyıldızları gibi, kendilerine uygun yuvalar bulabilir ya da kutu denizanaları gibi, engellerden sakınabilir.
Dördüncü aşamaya gelindiğinde gözlerin –ve sahiplerinin– evrimi gerçek bir sıçrama yapar. Göz yapısına ışığı odaklayan lenslerin eklenmesiyle birlikte görüş, keskin ve ayrıntılı bir hal alır. Nilsson, “Dördüncü aşamaya geldiğinizde, görev listesinin sonu yoktur,” diyor. Görüş yetisindeki bu esneklik, Kambriyen patlamasına yol açan kıvılcımlardan biri olabilir.
Bu yaklaşıma göre, avcılar ve avları arasında daha önce koklama, tatma ve yakın menzilde hissetmeyle sınırlı olan rekabet bu sayede birdenbire uzak mesafelere taşındı. Bir silahlanma yarışı başladı ve hayvanlar bu duruma, vücut büyüklüğü ve hareket yetilerini artırarak; koruyucu kalkanlar, dikenler ve zırhlar geliştirerek karşılık verdi.
Hayvanlar evrim geçirirken, gözleri de evrimleşti. Günümüzde rastlanan temel görme yapılarının tümü Kambriyen sırasında da vardı. Ancak bu yapılar süreç içinde, özelleşmiş görevleri yerine getirmek üzere ortaya çıkan, olağanüstü çeşitlilikte ayrıntılarla donandı.
kaynak:nat geo
Ed Yong
David Liittschwager
