Evrim Çalışkanları, Avrupa Evrimsel Biyoloji Derneği’nin (European Society of Evolutionary Biology – ESEB) anadili İngilizce olmayan ülkeler için açtığı halk eğitimi para fonundan pay almaya hak kazandı. Evrim Çalışkanları’na ayrılan fon, Evrimi Anlamak sitesinin Türkiye’de daha geniş kitlelere tanıtılması için kullanılacak.

Fon başvurusunda emeği geçen tüm Evrim Çalışkanları’na teşekkürler!

Betül, doktorasını ABD’de Emory Üniversitesi’nin Biyokimya Bölümü’nde, enzimoloji ve enzim evrimi üzerine yaptıktan sonra şu anda deneysel evrim konusunda Georgia Tech’te doktora sonrası araştırmacı olarak bilim kariyerine devam ediyor. Aynı zamanda bir Evrim Çalışkanı olan Betül, ara ara NTV Bilim’e popüler bilim makaleleri yazıyor.

Betül’le sohbetimizin kamera arkası görüntüleri burada:

Sohbetin videosu ise işte burada:

Akademik Evrim Çalışkanları’nın araştırma konuları ile aydınlandığımız video serimiz devam edecek. Video çekimlerini ve düzenlemesini yapan Murat Arslan’a ve kamera arkası fotoğraflarını çeken A. Murat Eren‘e çok teşekkür ederiz.

Hazırlayan: B. Duygu Özpolat

SONRADAN EKLENEN BİR NOT:

“10:20-11:20 arasında da sözünü ettiğimiz ‘evrimin tekrarlanabilirliği’ hususunu biraz daha netleştirmekte fayda var sanırım. Dawkins’e göre evrim her şekilde her zaman aynı şekilde sonuçlanir’ ifadesinde kastedilen, Dawkins’in Kor Saatçi kitabında da bahsettiği, evrimsel sürecin yol alabileceği çok sayıda seçeneğe rağmen ulaşacağı son durağın aşağı yukarı her seferinde benzer olacağı (elbette ki aynı şartlar altında kendini tekrar eden evrimsel süreçler için yapılmış bir açıklama). Buna karşılık, S.J. Gould’un da aralarinda bulundugu bir kisim biyologlar, evrimin ulaşabileceği noktanın kestirilemez olduğu ve her seferinde farklı ilerleyeceğini söyler. R.Dawkins’in son kitabı “The Greatest Show on Earth’de de “historical contingency’ kavramı ve meşhur Lenski deneyi uzun uzun anlatılıp irdelenmiştir.

Nedir bu Lenski deneyi?

Aşağıdaki referanslarda bulabileceğiniz Blount et al. (2008)’de açıklanan bu deney aynı anda 12 E.koli bakterisinin minimum besin ortamında evrilmesiyle başlıyor. Normalde 16 saat yetecek besin verilen bakterilere ~6 saat yetecek besin veriliyor. Dolayısı ile 16 saat sonunda sadece bu kısıtlı besin ortamına kendini adapte edebilmiş bakteriler hayatta kalabiliyor.

“Ölen ölür, kalan sağlar bizimdir” felsefesi ile hareket eden Lenski, hayatta kalan bakterileri her gün seçiyor. Seçilen bakteriler ile 15 sene boyunca bu deney tekrarlanıyor (unutmayınız ki deneyde toplam 12 ayrı bakteri soyu vardi). Geçen zamanın sonunda, 12 bakteriden sadece bir tanesi içinde bulunduğu minimal besin ortamında bolca var olan “sitrat” kimyasalını ana besin maddesi olarak kullacak şekilde evrilmiş olduğu gözlemleniyor. Dolayısı ile diğer 11 bakteri (henüz hepsi tam olarak analiz edilmediyse, şimdilik görüldüğü kadarı ile) yeni şartlara kritik bir adaptasyon sağlayamazken, 12. bakteri bu yeni ortama kendini uydurabilecek şekilde evriliyor. Demekki evrimsel süreç diğer 11 bakteri soyu için kendini tekrar ettiyse de, 12. si için tekrar etmedi ve 12. bakteri yeni ortama adaptasyon sağlayarak, başlangıçtaki soydan çok daha farkli ve yeni secilim sartlarina dayanıklı olarak evrildi.

İlginiz icin teşekkür ederim,

~B.K. Arslan”

KAYNAKÇA

Bu arada, videoda bahsedilen konularda daha fazla bilgi edinmek isterseniz Betül’ül hatırladığı şu kaynakçadan faydalanabilirsiniz:

Deneysel Evrim

Barrick, J.E., Yu, D.S.*, Yoon, S.H., Jeong, H, Oh, T.K., Schneider, D., Lenski, R.E., and Kim, J.F. 2009. Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli. Nature. 461:1243-1247

Blount, Z. D., C. Z. Borland, and R. E. Lenski. 2008. Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 105:7899-7906

Antik genleri canlandırma yöntemi ve evrimsel sentetik biyoloji:

Purnick, P. E. M. & Weiss, R. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 10, 410-422 (2009)

Gaucher, E. A., Ganesh, O. & S. Govindarajan (2008). Paleotemperature trend for Precambrian life inferred from resurrected proteins. Nature, 451: 704-707.

Gaucher, E. A., Burgan, M. F., Thomson, J. M. and S. A. Benner (2003). Inferring the paleoenvironment of ancient bacteria based on resurrected ancestral proteins. Nature 425:285-288.

Benner, S. A., Caraco, M. D., Thomson, J. M. and E. A. Gaucher (2002). Planetary biology – paleontological, geological, and molecular histories of life. Science 296:864-868.

Betül’ün araştırma konusu hakkında çıkan bir haber: (2009 top 10 stories)

http://www.astrobio.net/index.php?option=com_retrospection&task=detail&id=3349

Sevgili Evrim Çalışkanları dostları,

Geçtiğimiz haftalarda, hakkımızda güzel şeyler duyan Richard Dawkins ve asistanı Paula Kirby bizlerle görüşmek Evrim Çalışkanları ve projeleri hakkında bilgi edinmek istediler. Bu harika haber üzerine, aramızdan birkaç Evrim Çalışkanı’nın katılımı ile Skype üzerinden konferans telefon görüşmesi gerçekleştirdik.

Dawkins bu görüşmede ekibimiz ve çalışmalarımız hakkında sorular sordu (duyduklarından çok mutlu oldu). “Evrim Çalışkanları” (İngilizce Hard-workers for Evolution) ismini çok beğendiğini, bu espirili ismin evrim kuramını öğretmeyi amaçlayan herkes tarafından benimsenmesi gerektiğini söyledi.

Biz gelecekte birlikte neler yapabileceğimizi sorduk. Bizim Türkçe dili için yaptığımız bu çeviri çalışmasını başka dillerde de gerçekleştirmenin çok güzel olacağını, bunu yapmak için kendi sitesi aracılığıyla bir hareket başlatılmasına önayak olabileceğini söyledi. Bu fikre çok sevindik ve kendisine, birkaç ay önce bizimle Understanding Evolution sitesinin Arapça çevirisi için Samsun On Dokuz Mayıs Üniversite’sinden bağlantıya geçen arkadaşlarımız olduğundan ve bu arkadaşların işgücüne ve desteğe ihtiyaçları olduğundan bahsettik. Bu tür yeni projelere rehberlik edebilmesi için “gönüllü site çevirisi nasıl yapılır” konusunda bir “How To” belgesi yazmayı önerdik. Dawkins de bu belgenin İngilizce’sini sitesinde yayınlayabileceğimizi söyledi. Zira bu tip bir çeviri çalışmasının, Arapça’nın yanı sıra İspanyolca gibi yaygın dillerde de yapılmasının önemli olduğu konusunda hem fikir idik.

Hepimizi çok sevindiren ve pek verimli geçen bir konuşma oldu. Bu habere sizlerin de pek sevineceğinizi tahmin ediyoruz. İsmimiz git gide daha çok bilinir hale geliyor. Çabalarımızın boşa gitmediğini zaten sitemizin ziyaretçi sayısında ve bize gelen teşekkür mektuplarından biliyoruz. Fakat Dawkins gibi bir yazarın da bizlerden haberdar olması ve zaman ayırıp bizlerle görüşmesi ayrıca yüreklendirici.

Evrimi Anlamak sitesine yeni çevirilerin yüklenmesi çalışmalarımız devam ediyor. Pek yakında hem yeni yazılar, hem yeni bir video röportaj, hem de pilot bölümünü kaydettiğimiz bir bilim cepyayını ile karşınızda olacağız!

Yazan: B. Duygu Özpolat

İstanbul’daki üniversitelerde Moleküler Biyoloji ve Genetik, Biyoloji, Matematik, Fizik ve Kimya bölümlerinde okuyup lisans eğitiminin 3. ve 4. sınıflarında ya da yükseklisans eğitiminin ilk yılında olup evrim ve ekoloji alanlarında akademik kariyer yapmayı isteyenler için, dünyanın ve Türkiye’nin dört bir yanında bu alanda eğitimlerini sürdüren genç akademisyenlerin çalışmalarını takip etme ve sorularına yanıt bulma şansı!

KÜRESEL ISINMA TÜRKİYE’NİN BİYO-ÇEŞİTLİLİĞİNİ NASIL ETKİLEYECEK?

YENİ TÜRLER NASIL OLUŞUR?

DÜNYADA NEDEN BU KADAR ÇOK TÜR VAR?

KUŞLARIN EKOSİSTEMLERE KATKISI NEDİR?

OTURUMLAR:

(i) Ekoloji ve Koruma Biyolojisi
(ii) Evrim, Demografi ve Davranis
(iii) Evrimsel Molekuler Biyoloji

KATILIMCILAR:

Anil Soyumert / Hacettepe Uni.
Arpat Ozgul / Imperial College London
Aysegul Birand / University of Tennessee
Baki Yokes / Halic Uni.
Cagan Sekercioglu / Stanford Uni.
Cagatay Tavsanoglu / Hacettepe Uni.
Caglar Akcay / Uni. of Washington
Cemalettin Bekpen / Genome Sciences, University of Washington
Efe Sezgin / Nat Cancer Ins.
Erem Kazancioglu / Yale Universitesi
Erol Akcay / National Institute for Mathematical and Biological Synthesis
Evren Koban / MAM
Evrim Karacetin / Erciyes Uni.
Gurkan Semiz / Pamukkale Uni.
Ismail Saglam / Hacettepe Uni.
Istem Fer / Istanbul Teknik Uni.
Kahraman Ipekdal / Ahi Evran Uni + Hacettepe
Mehmet Somel / PICB
Mustafa Yucel / University of Delaware
Ozgun Emre Can / Doga Dernegi
Rasit Bilgin / Bogaziçi Üni.
Tutku Aykanat / Uni. of  Windsor
Uzay Sezen / Uni. Georgia
Zeren Gurkan / Technical University of Denmark

Bu dosyanın ilk konuğu Dr. Erol Akçay. Erol ODTÜ’de Fizik ve Biyoloji bölümlerinde çift anadal yaptıktan sonra ABD’de Stanford Üniversitesi’nin Biyolojik Bilimler bölümünde Joan Roughgarden’ın öğrencisi olarak doktorasını tamamladı. Şu anda yine ABD’de Ulusal Matematik ve Biyoloji Sentezi Enstitüsü’nde (National Institute for Mathematical and Biological Synthesis) bağımsız doktora sonrası araştırmacı olarak bulunuyor. Bunların yanı sıra, Evrim Çalışkanları’nın kuruluş aşamasından itibaren Proje Yürütme Kurulu’nda görev alan Erol’u Müspet İlimler Blogu‘nun yazarlarından biri olarak da tanıyor olabilirsiniz.

Geçtiğimiz 7 Eylül Pazartesi’nin ABD’de tatil olmasını fırsat bilerek, 3 günlük hafta sonunu Erol’un yeni taşındığı Knoxville şehrinin yakınlarındaki Smoky Mountains’ta eşim, ben, arkadaşımız Murat ve Erol’la birlikte kamp yaparak geçirmeye karar verdik. Erol’u yakalamışken ve hazır yanımda kameram da varken oturup onun doktora tezinde yaptıklarından ve şu anda yürüttüğü doktora sonrası araştırmalardan bahsettik. İşte “Akademik Evrim Çalışkanları Neleri Araştırıyor” serisinin ilk ürünü: çadır kampında Dr. Erol Akçay ile röportaj.

Hazırlayan: B. Duygu Özpolat

Fotoğraf: A. Murat Eren

Bilim ve Gelecek Dergisi Eylül sayısında Evrim Çalışkanları’nı tanıtıyor! Evrim konusunda pek çok başka yazıyı da bulabileceğiniz bu sayıyı sakın kaçırmayın!

Haber: B. Duygu Özpolat

İnsan algısının ve hayal gücünün daraldığı bir çok noktadan üç tanesinin temelinde şunların yattığını düşünüyorum:

1. 1. 1. Sınırlı paralel düşünme kabiliyeti (ve dolayısıyla paralel süreçlerin gücünü kestirmenin zorluğu).
   2. 2. Rasgeleliğin küçümsenmesi (ve dolayısıyla her makul sonucun arkasında bilincin aranması eğilimi).
   3. 3. Karmaşık tasarımların basit süreçlerin bir sonucu olamayacağı düşüncesi.

Tartışılabilecek onlarca dar boğazdan bu üç taneyi seçmemin sebebi üçünün de, evrim kuramının biyolojik çeşitliliği açıklamak için ortaya koyduğu mekanizmanın çok temel bileşenleri olması. Dolayısıyla bu üç algı pürüzü bir anlamda insanların evrim kuramının gücünü anlayabilmelerini de zorlaştırıyor.

Bu üç tanenin bir diğer ortak noktası ise bilgisayar bilimleri alanında faaliyet gösteren kimselerin, karşılaştıkları klasik problemler ve onların çözümleri sayesinde daha kariyerlerinin başlangıcında kendilerini bu engellerden azat eden bir vizyona kavuşmaları. Belki biraz da bu avantaj yüzünden bilgisayar bilimleri, evrim kuramını anlama ve ondan en etkin şekilde yararlanma noktasında biyolojinin hemen arkasında.

Birisi evrim kuramının beni ilgilendiren kısmını ifade etmemi istese şöyle derdim: “evrim kuramına göre tanık olduğumuz biyolojik çeşitlilik, basit süreçlerin paralel şekilde işlemesi esnasında rasgeleliğin çeşitli noktalarda devreye girmesi ve ortam koşullarının dayattığı uygunluk kriterlerinin bir denge oluşturması ile ortaya çıkmış“. Daha soyut, daha az kaba ve evrim kuramını bilgisayar bilimleri içerisinde de yer edinebilir şekilde yeniden ifade etmeye çalışacak olsam ise şöyle derdim: “her bir canlı türü dünya probleminin olası çözüm uzayından evrim kuramı tarafından bulunup çıkarılmış optimum çözümlerdir“. Bu yaklaşımım şüphesiz evrim kuramını bilgisayar ortamında doğru tanımlanmış problemlerin çözümü için kullanılabilir bir kıvama getirirdi.

Peki gerçekten “basit süreçler“, “paralel işleme” ve “rasgelelik” seçilimin diktatörlüğü altında harmanlandığında ortaya dahiyane şeyler neredeyse kendiliğinden çıkabilir mi?

Problemleri ardışık adımlarla çözme alışkanlığımız paralel çözümleri tezahür etmekte güçlük çekmemize sebep oluyor. Sınırlı paralel düşünme kabiliyetinin, yanıtı aslında çok basit olan bir soruyu nasıl bir bulmaca haline getirebildiğine dair örnek olarak klasik bir problem olan “nehri geçmeye çalışan yamyam ve misyonerler” verilebilir. Soru şöyle: 3 yamyam ve 3 misyoner bir nehri geçmek zorundadır. Bunu yaparken her seferinde yalnız iki kişi taşıyabilen bir sandal kullanmaları gereklidir. Ayrıca sandalı her turda bir kişi geri getirmelidir. Herhangi bir kıyıda yamyamların sayısı misyonerlerin sayısından daha fazla olursa yamyamlar misyonerleri yemektedir. Dolayısıyla karşıya geçiş işlemi öyle bir düzen ile tasarlanmalıdır ki misyonerler ve yamyamlar -kimse birbirini yemeden- karşı kıyıya geçebilsinler (bulmacanın bir benzetimini buldum, dilerseniz devam etmeden önce çözmeyi deneyebilirsiniz).

Bu problemin bilgisayar yoluyla çözümü çok basit. Eğer biz de olası karşıya geçiş düzenlerinin tamamını aynı anda düşünüp paralel şekilde işletebilseydik bu çözüm uzayı içerisinde herkesin sapasağlam karşıya geçtiği düzeni çok kısa sürede seçip çıkarabilirdik … ve muhtemelen dünya şampiyonu satranç ustası Garry Kasparov da IBM’in Deep Blue isimli bilgisayarına satrançta yenilmezdi. Hoş, Kasparov daha sonra yenilgiyi kabul etmemiş, IBM’in hile yaptığını, çünkü bilgisayarın kendisine karşı “derin bir zekâ ve yaratıcılık” ile oynadığını hissettiğini söylemişti… O zamanlar birileri Kasparov’un bu iddiasını, insanın yalnızca kendisine yakıştırdığı kurnazlık ve dehanın, tüm olasılıkların çok uzun adımlar boyunca denenip değerlendirilebildiği koşulda bir makine tarafından dahi taklit edilebilecek bir yetenekten ibaret olabileceği fikrine muhalefet etme arzusuyla ortaya çıkmış hüzünlü bir tepki olarak gördü mü, bilemiyorum.

(Fotoğraf, Louie Psihoyos / Corbis)

Aradan geçen 12 yılda bilgisayarların hesapsal kabiliyetlerindeki parabolik ivmeye bağlı olarak bazı şeylere şaşırmamayı öğrendik…

Satranç gibi kuralları ve çözümü çok belirgin olan bir oyun için uzun adımlar boyunca deneme ve değerlendirmeyi paralel şekilde yapabilmenin sunduğu avantajı görmek zor olmasa da evrim kuramının gücünü anlamak için bunu görmeyi başarmış olmak yeterli değil ne yazık ki. Çünkü satranç oyununun kuralları sayesinde “amaç” ve “kazanma durumu” belli olduğu için, paralel devam eden süreçlerden hangilerinin bu hedefe yakınsadığı kolayca kontrol edilebilir iken evrim, tamamen amaçsız. Buradan yola çıkarak “sonucun ne olması gerektiğini bilen bir mimarın olmadığı durumda paralel süreçlerin marifeti pek bir anlam ifade etmez” denebilir. Bu düşünce, kısmen doğru olsa da, mevzu evrim olduğunda mimarın potansiyelini abartırken rasgeleliliğin gücünü küçümseyen, insanca, fakat hatalı bir varsayımın sonucu.

Son söylediğim şeyin bir diğer telaffuzu ise bilincin olmadığı yerde rasgeleliğin makul sonuçlara vesile olabileceği.

Rasgeleliğin nelere kadir olabildiğine uzun yıllar boyunca bilgisayar grafikleri üzerine çalışmış olan Karl Sims’in 1990 yılında yaptığı ilham verici bir çalışmasından yola çıkarak yaklaşmak istiyorum. Sims, “Bilgisayar Grafikleri için Yapay Evrim” isimli çalışmasında Lisp programlama dilinde sembolik ifadelerin mutasyonu yolu ile iki boyutlu görüntüler oluşturan bir evrim benzetimi uygulaması hazırlamış. Öyle ki, Sims’in uygulamasının oluşturduğu resimlerin herhangi bir pikselindeki renk bilgisi bir takım eşitliklerle hesaplanıyor ve bu eşitliklerin kaynağı da standart Lisp fonksiyonları, vektör transformasyonları, yapısal gürültü (noise) üreticileri ve görüntü işleme fonksiyonları gibi dar bir ifade setine dayanıyor. Set içerisinde yer alan fonksiyonların her birisi son derece basit işler gerçekleştiriyorlar ve tek başlarına karmaşık işlevleri yok. Lisp biliyor olduğunuzu ya da aşağıdaki fonksiyonların her birinin ne iş yaptığını tam olarak anlayacağınızı varsayıyor değilim, fakat basitliklerine dair bir miktar da olsa fikir vereceğini tahmin ettiğim için fonksiyon listesine yer vermek istedim:

+, -, *, /, mod, round, min, max, abs, expt, log, and, or, xor, sin, cos, atan, if, dissolve, hsv-to-rgb, vector, transform-vector, bw-noise, color-noise, warped-bw-noise, warped-color-noise, blur, band-pass, grad-mag, grad-dir, bump, ifs, warped-ifs, warp-abs, warp-rel, warp-by-grad.

Bu listede yer alan her bir fonksiyon belirli sayıda parametre alıp bir x,y koordinatında yer alan piksel için renk bilgisi hesaplıyor.

Sims, bu ifadelerin ortaya çıkardığı görüntüleri insanlara 16 değişik monitörde gösteren bir sistem hazırlıyor. Arka planda çalışan uygulama ise izleyicilerin önünde daha çok vakit geçirdiği monitörlerdeki resimlerin daha çok tercih edildiği varsayımı ile, bu ilgi çeken resimlerin mesulü olan Lisp ifadelerini çiftleştirerek ve ortaya çıkan ifadeler üzerinde rasgele mutasyonlar ifa ederek yeni nesil ifadeler, dolayısıyla yeni nesil resimler oluşturuyor. İzleyicilerin ilgilenmediği resimleri ortaya çıkaran Lisp ifadeleri ise haliyle yavaş yavaş bu döngünün dışında kalıyor ve siliniyorlar. Bu süreç başta basit ve kısa olan ifadelerin adım adım daha karmaşık -ya da daha az karmaşık- hale gelmesini ve bir anlamda, hasbelkader orada bulunan ve bu görüntülere dair tercihleri yapan insanların hoşuna giden bir noktaya doğru evrilmesini sağlıyor.

Sims’in, 10 ila 40 nesil sonra ortaya çıkan görüntülere verdiği örneklerden birisi şu:

Bir diğer örnek de şu:

Daha önce bahsettiğim set dışında hiç bir fonksiyonun kullanılmadığı, tamamen rasgele mutasyonlar ile ortaya çıkmış olan ve yukarıdaki görüntüyü oluşturan Lisp ifadesi de şöyle:

(cos (round (atan (log (invert y) (+ (bump (+ (round x y) y) #(0.46 0.82 0.65) 0.02 #(0.1 0.06 0.1) #(0.99 0.06 0.41) 1.47 8.7 3.7) (color-grad (round (+ y y) (log (invert x) (+ (invert y) (round (+ y x) (bump (warped-ifs (round y y) y 0.08 0.06 7.4 1.65 6.1 0.54 3.1 0.26 0.73 15.8 5.7 8.9 0.49 7.2 15.6 0.98) #(0.46 0.82 0.65) 0.02 #(0.1 0.06 0.1) #(0.99 0.06 0.41) 0.83 8.7 2.6))))) 3.1 6.8 #(0.95 0.7 0.59) 0.57))) #(0.17 0.08 0.75) 0.37) (vector y 0.09 (cos (round y y)))))

Her bir nesilde rasgeleliğin her yöne gelişi güzel saldırması ile meydana çıkan görsel kaos, seçilimin rehberliğinde bilinçli gibi görünen bir süreci besliyor ve kural setini tanımlayan kişinin baştan öngörmediği –adeta bir tasarımcının elinden çıkmış gibi görünen- sonuçlar ortaya koyuyor. Tamamen teknik detay olarak gördüğüm için açıklamaya değer bulmadığım “çiftleşme“, “rasgele mutasyon” gibi adımları Sims’in bilgisayar programında nasıl gerçeklediğini merak ediyorsanız makalenin tamamına göz atabilirsiniz (http://www.karlsims.com/papers/siggraph91.html).

Sims’in çalışmasının güzel resimler dışında bana göre iki önemli sonucu daha var. Birincisi rasgeleliğin, “öngörülmeyenin” de denenmesi için yabana atılmaması gereken bir itki olduğu ve uzun vadede bilinç ile karıştırmaya yatkın olduğumuz makul sonuçları ortaya çıkarabileceği. İkincisi ise çok normal olan beklentilerimizin aksine, bir tasarımın karmaşık olmasının ne bu tasarımı ortaya çıkaran süreçlerin ne de bu süreçler içerisinde kullanılan araçların karmaşık olmasını gerektirmediği. Bu iki sonuç da evrim kuramının gücünü aslında nereden aldığına dair düşünmeye başlamak için ciddi ip uçları veriyor.

Peki evrim kuramı gerçekten problem çözme yeteneğine sahip mi? Pratikte gerçek hayat problemlerine uyarlanmışlığı var mı? Bu soruların yanıtları “görünen o ki, evet” ve “evet“. Yazının kalan kısmı bununla ilgili.

Mesleki birikiminin bir sonucu olarak hem paralel süreçler ile neler yapılabileceğini hem de basit kural setleri ile karmaşık sistemler ortaya çıkarılabildiğini pek iyi bilen bilgisayar bilimcilerinin, bilgisayarla problem çözme kabiliyetini bir üst seviyeye çıkarmak ümidiyle evrim kuramına ilgi duymaya başlamaları çok fazla sürmemiş. Evrim kuramının nimetlerinden yararlanan bu tekniklerin tümü, bilgisayar bilimlerinde Evrimsel Hesaplama başlığı altında 80′li yılların sonlarından itibaren artan bir ivme ile incelenmeye başlanmış ve halâ değişik problemlere adapte edilmeye çalışılıyor (erişiminiz varsa ve göz atmak isterseniz bu alandaki çalışmaların yayınlandığı bir çok bilimsel dergiden önde gelen iki tanesinden birisi MIT’den Evolutionary Computation, diğeri de IEEE’den Transactions on Evolutionary Computation).

Bilgisayar bilimlerinin çok uzun süredir değişmemiş olan temel gayesi “optimum çözümler bulan algoritmalar üretmek“. Daha az kaba hale getirmek için bu cümle “optimum çözümleri makul zamanda bulan algoritmalar üretmek“, daha da az kaba hale getirmek için “-yerel minimum/maksimumlarda takılmayan- global optimum çözümleri makul zamanda bulan algoritmalar üretmek” şeklinde revize edilebilir olsa da mevzunun özü “optimum” kelimesinde saklı. “Optimum” denen şeyi bulmanın çok fazla parametre, çok fazla boyut olduğu durumda ne kadar güç olabildiği konusunda yeterince dirsek çürütmüş bir bilgisayar insanının, evrim kuramının çizilen bir sınır içerisinde elde edilebilecek en mükemmel optimum çözümlerin bulunabilmesi için ihtiva ettiği gerekli-yeterli dehayı kaçırması neredeyse mümkün değil. Evrim kuramı bilgisayar bilimleri penceresinden değerlendirildiği zaman, bence, son derece “sezgisel“, son derece “elbette” bir kuram. O kadar ki, eğer biyologlar bu kuramı ortaya atmış olmasalardı bilgisayar bilimleri karmaşık ve çeşitli problemlerin karmaşık olmayan araçlarla çözümü için yöntemler araştırırken benzer bir kuramı çoktan geliştirmiş olabilirdi.

Bilgisayar bilimlerinin Evrimsel Hesaplama’sı tarihi nedenler ve bir takım temel farklar nedeni ile kendi içerisinde evrimsel stratejiler, evrimsel programlama, genetik algoritmalar, genetik programlama gibi farklı dallara ayrılmış olsa da, ortaya çıkan uygulamalarının problem çözümündeki yaklaşımları birbirine benziyor. Hatta akışlarını şu şekilde genellemek mümkün:

Yukarıdaki akışın Sims’in çalışmasındaki adımlar ile örtüştüğünü görebildiğinizi tahmin ediyorum. Örneğin, Sims’in çalışmasındaki iki boyutlu görüntüler yukarıdaki akıştaki ‘birey’lere tekabül ediyor (burada meraklı biyolog için bir ayrıntı: iki boyutlu görüntüler fenotiplere, o görüntüleri oluşturan Lisp ifadeleri de genotiplere denk geliyor). Bir bireyin fit olma durumu görüntülerin karşısında vakit geçiren izleyiciler tarafından değerlendiriliyor, karşısında fazla vakit geçirilen bireylerin seçilim değeri yüksek olduğu varsayılıyor ve ebeveyn olarak seçiliyor, ilgi görmeyen görüntülerin ise seçilim değerinin düşük olduğu varsayılıyor ve P(i+1) popülasyonu üzerinde etkileri olmuyor, vesaire.

Bilgisayar bilimlerinin Evrimsel Hesaplama’dan destek alarak üstesinden geldiği pratik problemler arasında veri iletimini maksimuma çıkarmak için optik fiber mikro-tasarımı, optimum akustik özelliklere sahip konser salonu planlanması, süpersonik hava taşıtları için optimum kanat tasarımı, maksimum kapsama alanı için optimum uydu yörüngelerinin hesaplanması, elektrik geçirgenliği olan karbon temelli polimerlerin tasarlanması, elektrik üretimini maksimuma çıkaran optimum rüzgar değirmenlerinin tasarlanması, dizel motorların etkinliğinin arttırılması gibi enteresan çalışmalar var.

Örneğin Boeing firması, Boeing 777′nin motoru içindeki türbin geometrisinin nasıl olması gerektiğine dair hesaplamaları bir de evrimsel algoritmaya devretmeye karar vermiş ve sürecin sonunda elde ettikleri sonuç önceki tasarıma göre %1 yakıt tasarrufu sağlayan bir tasarım imiş (motor ve içindeki bileşenlerin performansını yükseltmek için çalışan mühendis ordusu düşünüldüğünde, eldeki tasarımın %1 yakıt tasarrufu sağlayacak şekilde güncellemenin ne kadar ciddi bir iyileştirme olduğunu tahmin edebilirsiniz). Boeing firması yeni nesil uçakların kanat tasarımlarını da evrimsel hesaplama metotlarına devretmiş.

Bendeniz de, -daha yakın, daha küçük bir örnek olarak- bir süredir destek vektör makineleri (support vector machines) ile moleküler sinyallerin sınıflandırılması için inşa ettiğim modelleri belirlerken kullandığım kernel parametrelerinin optimum değerlerini bulma işini evrimsel hesaplama metotları ile çözülebilecek bir probleme dönüştürmeye çalışıyor ve evrim kuramının nimetlerinden bu şekilde faydalanmaya hazırlanıyorum.

Evrimsel Hesaplama alanının ilgi çekici bir alan olmasının en önemli nedeni biraz da, Barış’ın geliştirdiği bir uygulamanın, verilen bir problemin çözümü için Barış’ın başka türlü bulmayı beklemediği etkinlikteki bir çözümü bulabilmesi olasılığı. Evrimsel Hesaplama şemsiyesi altındaki metotların bunu ne kadar başarılabildiği ziyadesiyle problem bağımlı olsa da, biyolojik çeşitlilik ve biyolojik sistemlerin optimumluğunu en mantıklı şekilde açıklayan evrim kuramının, bilgisayar bilimlerinin platonik “optimum” gayesine yanıt olmaya en çok yaklaşmış çözümleri sunduğu söylenebilir.

A. Murat Eren, New Orleans, ABD’de biyonanoteknoloji ve bilgisayar bilimleri alanında araştırma yapan bir doktora öğrencisi.

İletişim: a.murat.eren [at] gmail.com, web: http://meren.org

Hacettepe Üniversitesi Biyoloji Bölümü’nde doktora çalışmalarını sürdürmekte olan Evrim Çalışkanı Anıl Soyumert ve çalışma arkadaşları (Alper Ertürk, Yasin İlemin) on beş yıl aradan sonra karakulağı (Caracal caracal) Türkiye’de, Muğla ili Datca yarimadasinda, ikinci kez görüntülemeyi başardılar. Anıl Soyumert, kurdukları fotokapandaki karakulak görüntülerini fark ettiği anı şöyle anlatıyor:

“Çok sıcak bir gündü. Fotokapanı aldık. Diğerlerini de toplamak için hemen arabaya binip yola çıktık. Toprak yolda giderken dayanamadım, fotokapanı incelemeye başladım. Karakulakı görünce Alper’e ‘Dur’ dedim. Arabayı durdurunca hiçbir şey söylemeden kamerayı uzattım. O bölgede karakulak olduğunu biliyorduk ama bu kadar güzel, bu kadar net bir fotoğraf çekebilmeyi beklemiyorduk. İnanılmaz bir ödül oldu. Bu hayvanlar gündüz dolaşmaz. Gündüz fotoğraf çekmiş olmaktan, kamerayı doğru yere kurmaktan büyük mutluluk duyduk.”

Anıl Soyumert ve arkadaşlarını nadir görülen bu hayvanı görüntülemeyi başardıkları için kutluyoruz. Bölgedeki tüm baskılara rağmen hayatta kalmayı başaran karakulağa da “çok yaşa!” diyoruz.

Anıl arkadaşımızın adını bir haberde iki farklı şekilde yanlış yazmayı başaran, haberleri birbirinden kopyalarken bile bunu fark etmeyen Türkiye medyasına da ne desek boş.

Haberin ayrıntıları için Hürriyet, Milliyet, Sabah, Takvim

Anıl Soyumert’le yakın zamanda çalışmaları hakkında detaylı bir konuşma yapmayı planlıyoruz. Bizi izlemeye devam edin.

Hazırlayan: Murat Gülsaçan

Evrim Çalışkanı Dr. Arpat Özgül’ün Science’ın 2 Temmuz sayısında yayınlanan  The Dynamics of Phenotypic Change and the Shrinking Sheep of St. Kilda makalesi  büyük ilgiyle karşılandı. BBC, TİME ve New Scientist dahil pek çok yayın organında da  ele alınan bu önemli çalışmasından dolayı Dr. Özgül ve çalışma arkadaşlarını tebrik ediyoruz. Darısı diğer Evrim Çalışkanları’nın başına. Aşağıda Arpat’ın çalışması için Evrim Çalışkanları’nın katkılarıyla hazırlanan Türkçe basın duyurusunun tam metnini bulacaksınız. Arpat’la yaptığımız röportaj da pek yakında blogumuzdaki yerini alacak.

Türkiyeli  bilimadamı Dr. Arpat Özgül bu hafta ünlü bilim dergisi Science’ta iklim değişimi ve evrim üzerine ilginç bir makale yayınladı. Bu araştırma İskoçya açıklarındaki Hirta Adası’nda
yaşayan ve evcil koyunların yabani bir soyu olan Soay koyununun boy ortalamasında görülen
azalmanın sebeplerini inceliyor. Büyük boya sahip olmanın evrimsel avantajlarına
karşın, küresel ısınmayla birlikte kış aylarının daha ılıman geçmesi ve adadaki koyun
sayısının artması sonucu Soay koyunlarının boyu son 24 yıl içinde küçülüyor.

Büyük bireylerin hayatta kalma ve çoğalma olasılığının daha yüksek olması ve beden
büyüklüğünün kalıtsal olması koyunların boylarında zaman içerisinde bir artış olması
gerektiğini öngörüyor. Bir başka deyişle, koyunların boyunda artışa yönelik
mikroevrimsel bir baskı söz konusu. Ama Hirta Adası’nda yaşayan koyunların boy
ortalamasında son 24 yılda yüzde beş civarında bir düşüş görülmüş.

Bu yeni araştırma, Soay koyunlarında gözlemlenen bu esrarengiz küçülmenin küresel iklim
değişimi sonucu olduğunu gösteriyor. Daha ılımlı geçen kış aylarında hayat koşulları eskiye
göre daha kolay olduğundan, ufak bireylerin hayatta kalma olasılığı zamanla artıyor. Buna ek
olarak koyun sayısında görülen artış sonucu ot miktarı azalıyor ve kuzuların büyüme hızı
daha da yavaşlıyor. Bu iki etki birleşince koyunların boylarındaki düşüşün çevresel nedenleri
ortaya çıkıyor.

St. Kilda takımadalarının en büyüğü olan Hirta Adası’nda yaşayan Soay koyunları, üzerinde
uzun-süreli ekolojik araştırma yapılan ender memelilerden. Her birey yılda en az bir kez
yakalanıyor, boyu ve kilosu ölçülüp, gen örnekleri alınıyor. Toplanan bu demografik veriler
sayesine her bireyin hayatındaki önemli kilometre taşları (doğum tarihi, ilk kez kaç yaşında
yavruladığı, her yıl kaç kuzu yavruladığı, hangi yıl öldüğü) belgeleniyor. Science dergisinde
yayınlanan bu yeni çalışma, 24 yıl boyunca toplanan bu verileri inceleyerek Soay
koyunlarının eskisi kadar hızlı büyümediklerini ve daha ufak bireylerin eskiye oranla daha
kolay hayatta kaldığını gösteriyor. Bu etkiler sonucu boy ortalamasında bir düşüş görülüyor.
Imperial College London’da araştırma görevlisi olan Dr. Arpat Özgül ve çalışma arkadaşları
bu düşüşün sebeplerini şöyle açıklıyor: Kış aylarının daha sert geçtiği eski yıllarda yeni doğan
bir kuzunun hayatının ilk kışını atlatabilmesi için özellikle doğumdan sonraki 4-5 ay içinde hızlı
bir şekilde büyümesi gerekiyordu. Yani, sadece en iri kuzular zorlu kış aylarını atlatabiliyordu.
Ancak küresel ısınma sonucunda kış ayları eskiye oranla daha ılımlı geçiyor ve bu da hayat
koşullarını kolaylaştırıyor. Hem besin değeri yüksek otlar daha uzun süre toprakta kalıyor,
hem de bir çok koyunun ölümüne sebep olan aşırı soğuklar azalıyor. Bunun sonucunda daha
yavaş büyüyen kuzuların hayatta kalma olasılığı artıyor ve bu ufak bireyler ileriki yıllarda ufak
erişkinlere dönüşüyor. Kuzuların büyümesini yavaşlatan bir başka unsur da adadaki koyun
sayısının artarak taşıma kapasitesine ulaşmış olması. Koyun sayısı arttıkça birey başına
düşen ot miktarı azaldığından, kuzuların büyüme hızı zamanla yavaşlıyor. Bu iki unsurun
bileşimiyle koyunların boy ortalaması zaman içerisinde düşüyor.

Araştırma ekibi, koyun boylarında artışa yönelik bir evrimsel baskıya karşın gözlemlenen bu
ilginç düşüşün, koyunların iklim değişimine gösterdiği ekolojik bir tepkiden kaynaklandığını
belirtiyor. Bu oldukça önemli bir gözlem! Evrimsel ve ekolojik tepkilerin 24 yıl kadar kısa
bir zamanda birbirleriyle karmaşık bir şekilde etkileşerek bu beklenmeyen değişime yol
açabileceğini gösteriyor. Dr. Arpat Özgül bu sonuca ulaşmanın kolay olmadığını açıklıyor.
Araştırma ekibi, 24 yıl boyunca her yıl yüzlerce koyunu ölçmenin yanısıra, boy ortalamasında
gözlemlenen değişimi evrimsel ve ekolojik bileşenlerine ayırabilmek için detaylı bir
matematiksel analiz yöntemi geliştiriyor.

Bunun yanı sıra, araştırma ekibi bir annenin yaşının yavruladığı kuzunun boyunu belirleyen
önemli bir etken olduğunu gösterdi. Genç anneler henüz erişkin boya ulaşamadıklarından
ortalamadan daha ufak kuzular doğuruyor. Bu “genç anne” etkisi, boyda artışa yönelik bir
evrimsel baskı olmasına karşın, boy ortalamasının neden artmadığını açıklıyor. Ancak, bu
etki tek başına boy ortalamasında görülen düşüşü açıklamaya yetmiyor. Bu araştırma, boy
ortalamasındaki düşüşün iklim değişimi ve ada popülasyonundaki artış ile doğrudan
ilgili olduğunu gösteriyor. “Genç anne” etkisi ve kuzuların çevresel şartlara tepki olarak
daha yavaş büyümesi, arka planda gerçekleşen evrimsel baskıyı gölgeliyor. Bu “genç anne”
etkisi ve benzeri diğer anne kaynaklı etkiler evrimsel modellerde hesaba katılmazsa, farklı
türler üzerinde yapılan çalışmalarda gözlem ve mikroevrimsel tahminler arasında uyuşmazlık
görülebiliyor. Dolayısıyla bu çalışma doğada daimi olarak süregelen mikroevrimsel
sürece yeni bir ışık tutuyor.

Arpat Özgül ve çalışma arkadaşlarının bu araştırması bir kaç yıllık zaman dilimi
içerisinde evrimsel ve ekolojik süreçlerin nasıl iç içe geçtiğini açık bir şekilde
sergiliyor. İnsan veya doğal kaynaklı çevresel değişimin yabanhayat popülasyonlarını
kısa bir süre içerisinde ne derecede etkileyebileceğine dair ilginç bir örnek sunuyor.

Biyografi: Akademik kariyerine Boğaziçi Üniversitesi İşletme Bölümü’nde başlayan Arpat
Özgül kısa sürede Jeolog anne-babasının izine geri döndü. Mastır çalışmasını Boğaziçi
Üniversitesi Çevre Bilimleri Enstitüsü’nde Kuzeybatı Türkiye yarasalarının ekolojisi üzerine
yaptıktan sonra, doktora çalışmasını Florida Üniversitesi’nde popülasyon ekolojisi üzerine
tamamladı. Şu anda araştırma görevlisi olarak çalıştığı Imperial College London’da ise
evrimsel demografi üzerine çalışmakta. Çalışmalarını yürüttüğü türler arasında Soay koyunu,
kızıl geyik, yersincabı, marmot, mirket ve uyuzböceği yer alıyor.

Bu araştırma Imperial College, Leeds, Cambridge, Edinburgh ve Stanford Üniversiteleri’nin
ortak bir çalışmasıdır ve İngiltere “Doğal Çevre Araştırma Konseyi” (NERC) tarafından
finansal olarak desteklenmiştir.

Kullanılan görüntüler Arpat Özgül’e aittir.

Bu araştırmanın ön baskısı Science Express tarafından ‘The Dynamics of Phenotypic Change
and the Shrinking Sheep of St. Kilda’ (Fenotipik Değişim Dinamikleri ve St. Kilda’nın Küçülen
Koyunları) başlığıyla 2 Temmuz 2009 günü yayınlanmıştır.
Yazarlar: Arpat Özgül (1), Shripad Tuljapurkar (2), Tim G. Benton (3), Josephine M.
Pemberton (4), Tim H. Clutton-Brock (5) and Tim Coulson (1).
(1) Department of Life Sciences, Imperial College London, Silwood Park, Ascot, Berkshire,
SL5 7PY, UK.
(2) Department of Biology, Stanford University, Stanford, CA 94305-5020,
USA.
(3) School of Biology, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK.
(4) Institute for Evolutionary Biology, University of Edinburgh, Kings Buildings, West Mains
Road, Edinburgh, EH9 3JT, UK.
(5) Department of Zoology, University of Cambridge, Downing Street, Cambridge, CB2 3EJ,
UK.

2006 yılında ilki yapılan Evrim, Bilim ve Eğitim sempozyumunun ikincisi geçtiğimiz haftasonu yine Üniversite Konseyleri Derneği’nin çağrısıyla yapıldı. Boğaziçi Üniversitesi, Uçaksavar Kampüsü-Garanti Kültür Merkezi’nde, çok sayıda öğrenci, öğretmen, akademisyen ve evrim meraklılarının katılımıyla gerçekleşen evrim sempozyumuna ilgi büyüktü. Dolu dolu içeriği ile, birçok farklı disiplinden konuşmacıların, evrimi birçok farklı başlıkta ele alması bakımından; tam da “evrimi anlamak, hayatı anlamaktır” sözüne yakışır nitelikte oldu sempozyum doğrusu.

Heyecanla takip ettiğim sempozyumun her dakikası aklımda olsa da, çok yakın bir zamanda sempozyumun tamamını sitesinden (www.evrimsempozyumu.org) izleyebilecek olmanız sebebiyle her bir sunumu değerlendirmeyeceğim. Ama yapılan konuşmaları programın ana başlıkları bağlamında, kısaca ele almak gerekirse; sempozyumun en önemli konuşmalarının günlük yaşamımızdan evrime örnekler ile evrim ve diğer disiplinler kısımlarında yer aldığını düşünüyorum.

ÜKD başkanı Prof. Dr. İzge Günal’ın açılış konuşmasıyla başlayan sempozyum konuyla ilgili oldukça doyurucu konuşmaların yer aldığı evrime giriş ile evrimsel düşüncenin tarihi ve evrim felsefesi oturumuyla devam etti. Sempozyum, katılımın yoğunluğu nedeniyle ilk gün biraz gecikmeyle başlasa da aksamadan devam eden program ve katılımcıların ilgisiyle organizasyon başarıyla ilerledi. İlk günün ikinci yarısındaki günlük yaşamımızda evrim ve evrime örnekler oturumunda konuşmacılar, toplum genetiği, tıp ve ekoloji alanlarında evrimin somut bir şekilde karşımıza çıktığı ve kullanıldığı bilimsel çalışmalarını paylaştılar.

Sempozyumun en ilgi çekici ve ufuk açıcı bölümlerinden biri olduğunu düşündüğüm bölüm ise bir sonraki oturum olan Evrim ve diğer disiplinler oturumu oldu. Bu bölümde Prof. Dr Ayşe Erzan ve Dr. Kerem Cankoçak ile istatistiksel fizik ve astrofizik açılarından bakarak evrimin evrenselliği ve kapsamı hakkında alıştığımız ve belki de sıkıştığımız kavramların dışına çıkarak evrimi algılama şansı yakaladık.

İlk günün son oturumu ise ikinci günün Evrim öğretimi oturumuyla beraber sempozyumun en çarpıcı konuşmalarını içeriyordu demek yanlış olmaz sanırım. Bu oturumda, toplumda evrimin algılanışı ve toplumumuza evrimin anlatılışıyla ilgili oldukça önemli ve şaşırtıcı tespitler yeraldı, bunların nedenleri ve çözümleri üzerinde duruldu. Dünyaca ünlü evrimsel biyolog, “Evrim” isimli ders kitabı Türkçeye de çevrilmiş olan Stony Brook Üniversitesi öğretim üyesi Prof. Dr. Douglas Futuyma da bu oturumda bizlere evrimi neden ve nasıl öğretmemiz ve öğrenmemiz gerektiği konusunda bir sunum yaptı.

Sempozyumun en öğretici bölümlerinden biri olan son oturumda, yine evrimin günlük yaşamımızda her yerde karşımıza çıktığına dikkati çeken çalışmalarıyla konuşmacılar, bizlere evrimsel bakış açısıyla etrafımızda olup bitenleri nasıl daha doğru değerlendirebileceğimizi anlattılar.

Katılımcıların her oturum sonunda gerçekleşen soru-cevap bölümlerinde ve verilen aralarda konuşmacılara soru sorma şansı yakaladıkları, birbirleriyle fikir alışverişinde bulunabildikleri, ilerisi için bağlarını kurdukları ve güçlendirdikleri II. Evrim, Bilim ve Eğitim Sempozyumu sonuç itibarıyla son derece verimli bir toplantı oldu. Sempozyumla ilgili hoş bir ayrıntı da evrim çalışkanlarının ilk kez bir araya gelebilmesiydi.

Sempozyum aracılığı ile evrim kuramını ve bilimsel düşünceyi kamuoyuna doğru şekilde tanıtmayı, toplum-bilim bağının güçlendirilmesini, mevcut önyargıların yıkılmasını ve ülkemizin ilerlemesine ve aydınlanmasına katkı sunmayı amaçlayan bizler sanırım amacımıza büyük ölçüde ulaştık. Bunun gerçekleşmesi için pek çok fedakarlıkta bulunarak aylardır emek veren, karşılaştıkları zorluklar karşısında daha da büyüyen bir kararlılıkla çalışmaya devam eden, bu işe sadece gönül vererek hiç bir karşılık beklemeden ve bu bilinci paylaşmayan hiçbir unsuru dahil etmeden bunu başarabileceğine inanan herkese teşekkür ederim ve başardıkları için de hepsini tebrik ederim.

Son olarak sempozyumun ürünlerinin bu kadarla sınırlı olmayacağının müjdesini vereyim; öncelikle bahsettiğim gibi sunumlara yakın bir zamanda sempozyumun sitesinden ulaşabileceksiniz, anlatımların yer aldığı (bir önceki sempozyumun olduğu gibi) bir kitap da raflarda yerini alacak. Ayrıca bundan sonraki diğer bir önemli basamak ise güz aylarında öğretmenlerimize yönelik evrimi anlamak ve anlatmak odaklı çalıştaylarımızın olması, bu konuyla ilgili gelişmeleri de etkinliğin sitesinden takip edebilirsiniz. Sempozyum düzenleme kurulundan arkadaşlar ve yabancı konuklarla yapılan röportajlarımızın da sitede yayınlanacağı diğer güzel haberlerimiz.

Haber: İstem Fer

Not: Sempozyumun Onur Güngör tarafından çekilen fotoğrafları için buraya tıklayın.