Evrim Teorisi: Totoloji Problemi ve Bilimsellik Sorunu

... konulu sunumlar: "Evrim Teorisi: Totoloji Problemi ve Bilimsellik Sorunu"— Sunum transkripti:

1 Evrim Teorisi: Totoloji Problemi ve Bilimsellik Sorunu
Mehmet Elgin Muğla Üniversitesi

2 Sahici Bilim Olma Bilim açıklamaya çalıştığı fenomenlerle ilgili genellemelere ulaşmaya çalışır. Bu genellemeler bilimde açıklama ve öndeyi işlevlerine sahiptir. Bu demektir ki, sahici bilim açıklama ve öndeyilerini yasalara dayandırır. O halde, yasası olmayan bilimleri sahici bilim olarak nitelemek zordur. Evrimsel Biyoloji fiziktekine benzer yasalara sahip değildir. O halde, Evrimsel Biyoloji sahici bilim olamaz. Not: Bu argümana göre fiziğin dışındaki hiçbir disiplin sahici bilim olamaz, sadece Evrimsel Biyoloji değil.

3 Temel Argüman Evrimsel Biyoloji’de (özellikle popülasyon genetiğinde), fizik yasaları gibi genel geçerliliği olan yasalar vardır. Evrimsel Biyoloji’deki bu yasalar aprioridir (matematiksel doğrulardır) Evrimsel Biyoloji’deki bu yasalar apriori olmasına rağmen, fizik yasalarının fizik biliminde gördüğü işlev neyse bu yasaların Evrimsel Biyoloji’de gördüğü işlev aynıdır. Bu demektir ki, bir şeyin bilimsel yasa olması için onun empirik içeriğe sahip olması zorunlu değildir. Bu empirik içeriğe sahip olmayı bilimsel olmanın zorunlu koşulu yapan Popper’ın yanlışlamacılık ilkesinin uygun bilimsellik ilkesi olmadığını gösterir.

4 Evrim Nedir? Türk Dil Kurumu Sözlüğü Biyolojik Evrimi Şöyle tanımlar: “2. biy. Bir canlıyı ötekilerden ayırt eden biçimsel ve yapısal karakterlerin gelişmesi yolunda geçirilen bir dizi değişme olayı, tekamül.” Çağdaş evrim kuramı ise evrimi “Bir popülasyonun yapısında meydana gelen gen frekanslarındaki değişme” olarak tanımlar. Dikkat edilecek olursa sözlük tanımında “gen” kavramı geçmemektedir. Bu önemli bir ayrımdır. Birinci tanıma göre, kültürle aktarılan bazı karakterlerdeki değişme ve birey organizmadaki değişiklikler de evrim sınıflamasına girebilir. Çağdaş evrim teorisinin en önemli iki özelliği ise sadece genetik olan kalıtımsal karakterlerin evrimsel değişmede rol oynadığı ve evrimin popülasyonda gerçekleşen bir olgu olduğuna yaptığı vurgudur. Buna göre, galaksilerin veya evrenin evriminden bahsettiğimizde, bunun biyolojik anlamdaki evrimle hiçbir ilişkisi yoktur. Yani ikinci tanıma göre evrimleşen, genlerle aktarılan kalıtımsal karakterlerin sonucu olarak popülasyonlardır.

5 Teori Olarak Evrim ve Olgu Olarak Evrim
Popülasyonlardaki gen frekanslarında meydana gelen değişiklik olarak evrim bir olgudur. Bunu biz hem laboratuar ortamlarında hem de doğal popülasyonlarda ölçebiliriz. Evrim Teorisi dediğimizde ise şu iki temel tezi öne süren teoriyi kastediyoruz: 1. Popülasyonlardaki gen frekansına neden olan mekanizmalara ilişkin tezler 2. Tüm canlıların bu mekanizmaların sonucu olarak bir veya birkaç hücreden meydana geldiği ve tek bir yaşam ağacı oluşturduğuna dair tez.

6 Evrimsel Kuvvet ve Evrimsel Mekanizmalar
Evrim bir popülasyonunun yapısındaki gen frekanslarındaki değişme olduğuna göre, evrimsel kuvvet de, bir popülasyonun gen frekanslarında değişime neden olan kuvvettir. Bu kuvvetler ya da değişimin mekanizmaları, çağdaş evrim kuramında şu şekilde belirlenmiştir: Mutasyon, Göç, Tesadüfü Olmayan Eş Seçimi, Genetik Sürüklenme ve Doğal Seçilim. Dikkat edilecek olursa, Doğal Seçilim evrimsel kuvvetlerden sadece bir tanesidir. Halbuki Darwin Türlerin Kökeni adlı eserinde sadece Doğal Seçilim ve Eşeysel Seçilimden bahsetmiştir.

7 Bir Kuvvetler Teorisi Olarak Newton Mekaniği
Kuvvetler Teorisinin en güzel örneği Newton Mekaniğidir. Burada şunu görürüz: 1. Sisteme herhangi bir kuvvet etki etmediğinde, o sistemin nasıl davranacağını belirleyen bir yasa: Bu Newton Mekaniğinde, Eylemsizlik Yasasıdır. 2. Tek bir kuvvetin sisteme etki etmesi halinde sistemin nasıl davranacağını belirleyen tek kuvvetli yasalar: Örneğin Evrensel Çekim Kanunu çekim kuvvetinin sisteme tek başına etki ettiğinde sistemin nasıl davranacağını belirler. 3. Bir sisteme birden fazla kuvvet etki ettiğinde, o sistem üzerindeki net kuvvetin nasıl hesaplanacağını belirleyen yöntemler: Newton Mekaniğindeki vektör toplamı bu işlevi yerine getirir.

8 Evrim Teorisi Bir Kuvvetler Teorisi Olarak Benzer Yasalara Sahip midir?
Çağdaş Evrim Kuramında Eylemsizlik Yasasına Karşılık Gelen Yasa Hardy-Weinberg Yasasıdır: Eğer bir popülasyona etki eden hiçbir evrimsel kuvvet yoksa ve o popülasyondaki gamet havuzunda A geninin frekansı p ve a geninin frekansı q ise bu gametlerden meydana gelen nesildeki genotip frekansları AA için p2, Aa için 2pq ve aa için q2 olacaktır. Evrim bir popülasyonun gen frekanslarındaki değişme olduğuna göre ve bu değişmeye de evrimsel kuvvetler neden olduğuna göre, sisteme bir evrimsel kuvvet etki etmediğinde o sistemdeki gen frekanslarında değişme olmayacaktır. Hardy-Weinberg Yasası bize bunu söylüyor.

9 Doğal Seçilim Yasası Mendelyen popülasyona Doğal Seçilim tek başına etki ediyorsa ve genotiplerin uyum gücü değerleri W(Aa) > W(AA) > W(aa) (heterozigot en avantajlı, baskın homozigot ikinci avantajlı, çekinik homozigot en dezavantajlı) şeklinde ise, hem A hem de a allelleri popülasyonda muhafaza edilecektir. Dikkat edilecek olursa heterozigotlar sürekli seçilime uğrayacağı için, çaprazlamalar sonunda, aa bireyleri yaşama şansı az olduğu halde, popülasyonda her zaman yer alacaktır. Dolayısıyla, evrim teorisi hep güçlüler ayakta kalır gibi bir sonuca sahip değildir. Eğer AA’nın veya aa’nın uyum gücü değeri Aa’dan ve alternatifinden yüksek olsaydı ve doğal seçilim sisteme tek başına etki etseydi, A veya a allellerinden biri popülasyondan kaybolacaktı. İki sonuç: 1. Gen frekanslarının sabit kaldığını gözlemek her zaman sisteme kuvvet etki etmediğini göstermez. 2. Sabit kalmadığını gözlemek her zaman sisteme kuvvet etki ettiğini gösterir.

10 Mutasyon Mutasyonlar genlerde tesadüfi olarak meydana gelen değişikliklerdir. Tesadüflük evrimsel açıdandır yoksa mutasyon fiziksel açıdan tesadüf değildir. Evrimsel açıdan tesadüfü dememizin nedeni mutasyonların bir amaca yönelik olmamasıdır. Yani çevre koşulu değişti diye ona uygun mutasyon olmak durumunda değildir (nitekim bazı türlerde çevre koşulları değişince uygun mutasyonlar olmadığı için o türler yok olmuştur). Mutasyonlar evrimsel kuvvettir çünkü yeni bir allelin popülasyona tanıtılması anlamı taşır, bu da o popülasyonun gen yapısındaki genotip frekanslarının değişmesi anlamına gelir.

11 Genetik Sürüklenme Genetik sürüklenme genotiplerin uyum güçlerinin rol oynamadığı popülasyonun gen yapısındaki gen frekanslarındaki değişme olarak adlandırılabilir. İki şekilde olur: 1. Dar Geçit: Büyük bir popülasyonun, genotiplerinin uyum güçlerinin rol oynamadığı, tamamıyla çevresel etkenler sonucu küçülmesidir. Bu küçülme sonunda popülasyondaki allel zenginliği azalabilir. Bu durumda popülasyonun gen yapısındaki gen frekansları değişmiş olacaktır. 2. Kurucu Etkisi: Genişleme sonucu büyük bir popülasyon bölünebilir. Küçülen popülasyondaki allel zenginliği daha büyük olan popülasyona göre daha az olacaktır. Sonuçta, popülasyonun gen yapısındaki gen frekanslarında değişme olacaktır.

12 Göç Bazen bir popülasyona ait bireyler diğer popülasyona katılırlar veya popülasyondaki bazı bireyler grubu terk ederler. Eğer göç sonucu meydana gelen birleşme iki popülasyondan bireylerin birbirleriyle üreme ilişkisine girmesi ile sonuçlanırsa ve yeni gelen bireyler farklı allellere sahip ise, yeni meydana gelen popülasyonun gen yapısı farklı olacaktır ve dolayısı ile popülasyonun genetik yapısında bir değişiklik meydana gelmiş olacaktır. Öte yandan bazı bireylerin gruptan ayrılması gen havuzunda bazı allellerin azalmasına yada yok olmasına neden olabilir ve dolayısı ile popülasyonun genetik yapısını değiştirebilir.

13 Tesadüfü Olmayan Eş Seçimi
Dişi ve erkekler eş seçerken tesadüfü olarak seçmezler. Bazı fenotipik özellikler her iki cinsiyet için de diğerlerine göre daha fazla tercih edilme nedeni oluşturabilir. Eğer bu fenotipik özellikler kalıtımsal ise, belirli genotipler tarafından kodlanacaktır. Dolayısıyla, bu genotipler o popülasyonda giderek daha fazla yaygınlaşacaktır. Bunun sonucu, o popülasyonun genetik yapısındaki gen frekanslarındaki değişme olacaktır. Örneğin, uzun boynuzlu erkek geyikler bir taraftan dişiler tarafından daha çok tercih ediliyor ve uzun boynuzlu olma diğer erkek geyiklerle mücadelede onlara avantaj sağlıyorsa ve uzun boynuzluluk genetik bir temele sahipse, popülasyonda uzun boynuzluluk genotipi artacak ve bunun sonucu olarak uzun boynuzluluğu kodlayan genler çoğalacaktır. Bu da, popülasyonun genetik yapısındaki gen frekanslarının değişmesi olacaktır.

14 Evrimsel Kuvvetlerin Önemine İlişkin Teorik Bir Tartışma
Dedik ki, evrimsel kuvvetlerin hepsi bir popülasyonun genetik yapısındaki gen frekanslarının değişimine etki eder. Peki evrimsel değişme ve türleşmeye bunların hepsi tarihsel olarak aynı oranda mı katkı yapmıştır; yoksa bazı evrimsel kuvvetler diğerlerine göre daha fazla mı katkı yapmıştır? Modern Darwinci yaklaşımın buna cevabı şudur: Doğal Seçilimin etkisi o kadar güçlüdür ki, uzun vadede diğer kuvvetlerin etkisini azaltır. Dolayısıyla, evrimsel değişmelerdeki en önemli etken Doğal Seçilimdir. Buna Darwinci dememizin nedeni, Darwin’in de evrimsel değişmelerin temel mekanizmasının Doğal Seçilim olduğunu söylemiş olmasıdır. İki Harvard’lı biyoloji profesörü Stephen Jay Gould ve Richard Lewontin (1978) bir makalelerinde, bu görüşü eleştirmiş ve diğer kuvvetlerin etkisinin hafife alındığını, evrimsel modellerin bunları daha ciddiye alacak şekilde kurulması gerektiğini söylemişlerdir. Burada önemli olan bu tartışmanın empirik olduğunu ve ancak daha fazla deneysel çalışmalarla sorunun cevabının ortaya çıkacağını görmektir. O nedenle, bu tartışmadan hareketle evrim teorisinin problemli olduğunu söylemek, Newton fizikçilerinin bir gezegenin yörüngesinin hesaplanmasında hangi parametrelerin daha önemli olduğu üzerine tartışmalarından hareketle, Newton fiziğinin problemi olduğu sonucunu çıkarmaya benzer.

15 Vektörler Toplamı Anolojisi
Sean Rice (2004), bir evrimsel sistem üzerindeki farklı evrimsel kuvvetlerin etkisini hesaplamak için en güçlü yöntemin Diffusion Teorisi olduğunu söylüyor. Bu Teori bize farklı evrimsel kuvvetleri aynı model içerisinde temsil etmemizi ve bir popülasyonun genetik yapısındaki gen frekanslarındaki net etkiyi ölçmemizi sağlıyor. Sonuç olarak evrim teorisi içinde vektörler toplamı analojisinin de yeri var.

16 Sonuç Evrim teorisi bir kuvvetler teorisidir.
Bir kuvvetler teorisi olarak, önce sisteme herhangi bir evrimsel kuvvet etki etmediğinde sistemin nasıl davranacağını belirleyen bir yasası vardır: Hardy-Weinberg yasası. Bir kuvvetler teorisi olarak tek bir evrimsel kuvvet sisteme etki ettiğinde ne gibi değişikliklerin olacağını belirleyen yasaları vardır: Doğal Seçilim, Mutasyon, Göç, Tesadüfü Olmayan Eş Seçimi, Genetik Sürüklenme. Bir kuvvetler teorisi olarak, farklı kuvvetlerin aynı anda popülasyona etki etmesi durumunda, bunların net etkisini hesaplamamızı sağlayan matematiksel modeller içerir. Bu anlamıyla, Newton Mekaniğinden hiçbir farkı yoktur.

17 Evrimsel Yasaların Çoğu Aprioridir
Evrim Teorisi içerisinde bahsettiğimiz iki yasayı ele alalım: 1. Hardy-Weinberg Yasası: Benim koşullu önerme formunda ifade ettiğim bu yasa tamamen matematiksel bir doğrudur. Eğer sisteme hiçbir kuvvet etki etmiyor ve bir lokusu işgal edecek sadece iki tane alternatif allel (A ve a) varsa ve bunların frekansları p ve q gibi ise, genotip frenkansları zorunlu olarak AA p x p, Aa (p x q) + (p x q), aa q x q şeklinde olacaktır. Eğer bir para hileli değilse, iki paranın aynı anda atılması durumunda, Tura frekansı p ise ve Yazı frekansı q ise, TT p x p, TY veya YT (p x q) + (p x q), YY q x q olacaktır. Hardy-Weinberg yasasının bu yazı tura yasasından bir farkı yoktur. Aynı şekilde, doğal seçilimle ilgili uyum gücüne dayalı verdiğim yasa da tamamen matematikseldir. Bu nedenle, her ikisi de aprioridir.

18 Eylemsizlik Yasası ve Fizikteki İşlevi
Eğer bir cisme hiçbir kuvvet etki etmezse, sabit haldeki cisim bu durumunu devam ettirir ama hareket halindeki cisim hareketine sabit hızla aynı yönde devam eder. Diyelim ki, Ay’ın dünya etrafındaki hareketini açıklamak istiyoruz. İlk olarak yaptığımız gözlem Ay’ın sabit olmadığı ve hareketinin de yön değiştirdiğidir. Bu iki önermeden biz Ay’ın üzerine etki eden net bir kuvvetin olduğu sonucu çıkarırız. Sonuç olarak bu yasa bir cisim üzerine net bir kuvvetin etki ettiğini anlamamızı sağlar.

19 Hardy-Weinberg Yasası ve Popülasyon Genetiğindeki İşlevi
Eğer bir popülasyona hiçbir evrimsel kuvvet etki etmiyorsa, A allelinin frekansı p ve a allelinin frekansı q olması halinde bir sonraki nesilde AA genotipinin frekansı p2, Aa genotipinin frekansı 2pq ve aa genotipinin frekansı q2 olacaktır. Diyelim ki, bir popülasyondaki iki nesil arasındaki gen frekanslarının farklı olduğunu gözlemledik. Bu iki önermeden evrimsel kuvvetlerin o popülasyonda net etkileri olduğu sonucunu çıkarabiliriz. Sonuç olarak, Hardy-Weinberg yasası da eylemsizlik yasası gibi, bir popülasyona üzerindeki evrimsel kuvvet veya kuvvetlerin net etkisi olduğunu anlamamızı sağlar.

20 Çekim Yasası ve Fizikteki İşlevi
Eğer çekim kuvveti sisteme etki eden tek kuvvet ise, iki cismin birbirleri üzerine uyguladığı kuvvet onların aralarındaki uzaklığın karesi ile ters, kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılıdır (f = m1 x m2/d2). Ay’ın hareketine devam edecek olursak. Demiştik ki, Eylemsizlik Yasası bize Ay üzerine etki eden net bir kuvvet etkisi olduğunu söyler. Çekim yasası da, Ay’ın Eylemsizlik Yasasına göre bulunması gereken noktadan nasıl sürekli dünyaya doğru düşme hareketi yaptığını ve dolayısıyla dünyanın ekseni etrafında döndüğünü söyler. Bu yasanın işlevi de çekim kuvvetinin sisteme tek başına etki etmesi durumunda onun etkisinin ne olacağını göstermektir.

21 Doğal Seçilimin Tek Kuvvet Olarak Yer Aldığı Heterozigot Üstünlüğü Yasası ve Orak Hücre Anemisi
Mendelyen popülasyona Doğal Seçilim tek başına etki ediyorsa ve genotiplerin uyum gücü değerleri W(Aa) > W(AA) > W(aa) (heterozigot en avantajlı, baskın homozigot ikinci avantajlı, çekinik homozigot en dezavantajlı) şeklinde ise, hem A hem de a allelleri popülasyonda muhafaza edilecektir. Orak hücre anemisini ele alalım: sıtmanın geçmişte veya halen sık rastlandığı tropikal ve sub-tropikal bölgelerde yaygın olan bu hastalık sadece çekinik homozigot genotiplere sahip bireylerde ortaya çıkar. Heterozigot bireylerde anemi ortaya çıkmaz ve bu bireyler sıtmaya karşı da özel bir dirence sahiptir. Dominant homozigot bireylerde anemi ortaya çıkmaz ama bu bireyler sıtmaya karşı özel bir dirence sahip değildir.

22 Heterozigot Üstünlüğü Yasasının Popülasyon Genetiğindeki İşlevi
Heterozigot Üstünlüğü Yasası bu popülasyonlarda çekinik ve baskın allellerin neden bir denge durumunda olduğunu ve ikisinin de popülasyonda varlığını nasıl devam ettirdiğini açıklar. Aynı Evrensel Çekim Kanununda olduğu gibi, bu yasa bize tek bir kuvvetin (doğal seçilimin) popülasyona etki etmesi durumunda o popülasyondaki gen frekansları dağılımının ne olacağını gösterir.

23 Yasanın Apriori ve Aposteriori Olması Fark Etmez
Heterozigot Üstünlüğü Yasası ve Hardy-Weinberg Yasası aprioridir, ama Eylemsizlik Yasası ve Evrensel Çekim Yasası aposterioridir (empirik). Örneklerle ortaya konduğu gibi, bu yasaların ait oldukları bilimlerdeki açıklamalarda gördükleri işlevler aynıdır. O halde, Eylemsizlik Yasası ve Evrensel Çekim Kanunu açıklayıcı ise, Heterozigot Üstünlüğü Yasası ve Hardy-Weinberg Yasası da açıklayıcıdır. Dolayısıyla, apriori yasaların hiçbir zaman açıklayıcı olamayacağı iddialarında yanılmışlardır.

24 Popper ve Filozofların Apriori Fobisi
Bilim Felsefecisi Karl Popper, evrim teorisinin totolojik önermeler (apriori doğru önermeler) içerdiğini, o nedenle de, bilimsel bir teori olmaktan çok metafizik bir araştırma programı olduğunu söyledi. Popper daha sonra bu iddiasından vazgeçti. Bilindiği üzere, Popper bir önermenin bilimsel olabilmesi için o önermenin yanlışlanabilir olması gerektiğini öne sürmüştü. Apriori doğru olan önermeler yanlışlanamaz çünkü onlar her koşulda doğrudur. Popper’a göre, mantık ve matematiğin tüm önermeleri böyle oldukları için bilimsel değillerdir. Dolayısıyla, evrim teorisi böylesi yanlışlanamaz önermeler içerdiğine göre yanlışlama kriterine göre bilimsel olmayacaktır. Popper daha sonra Doğal Seçilim prensibinin apriori olmadığını anladığını ve o nedenle evrim teorisinin bilimsel olduğunu iddia etti.

25 Neden Filozofların Apriori Fobisi Vardır?
Popper’ın yanlışlama kriteri aslında filozoflar arasında yaygın olan şu bakış açısına dayanır. Bilim bizim zihnimizin dışında var olan evrenle ilgilidir. Dolayısıyla, bilimsel iddialar empirik olmak zorundadır. O halde, bir yasanın bir empirik durumu açıklayabilmesi için o yasanın kendisinin empirik içeriğe sahip olması zorunludur. Apriori önermelerin hiçbiri empirik içerikli değildir; onlar her koşulda doğru olduğu için, tüm empirik gözlemlerle tutarlı olacaktır. Popper bu nedenle, bir önermenin bilimsel olabilmesi için her gözlem durumu ile uyumlu olmaması ve sonuç olarak gözlemlerle yanlışlanabilir olması gerektiğini söyler. O halde, apriori bir önerme empirik bir durumun açıklamasında rol oynayamaz. Eğer söylendiği gibi biyolojinin temel prensipleri apriori ise; o halde, biyoloji veya evrimsel biyoloji gerçek anlamda bilimsel açıklamalar sağlayamaz.

26 Peki Neden Yanıldılar? Apriori Nasıl Açıklayıcı Olur?
Duhem-Quine tezi olarak bilenen bir mantıki duruma göre, tümel bir önermeden (bu apriori olabilir veya aposteriori olabilir fark etmez), sonuç çıkarabilmek için mutlak suretle başka önermelere ihtiyacımız vardır (yardımcı önerme diyelim bunlara)—örneğin basitçe “bütün insanlar ölümlüdür” önermesinden “Sokrates ölümlüdür” sonucu çıkarmak için bile “Sokrates insandır” gibi bir önermeye ihtiyaç vardır. Ancak biz bu şekilde apriori önermelerden de empirik sonuçlar çıkarırız, eğer kullandığımız yardımcı önermeler empirik ise. Sonuç olarak, yasalar ister apriori isterse aposteriori olsun, onlardan empirik sonuç çıkarmak için empirik yardımcı önermelere ihtiyacımız var. O nedenle, yasanın apriori veya aposteriori olması fark etmez.

27 Popper ve Filozoflar Kaygılarının Kaynağını Yanlış Yerde Aradı
Önemli olan bahsi geçen yardımcı önermelerin empirik olarak test edilebilmesi ve yasalar artı yardımcı hipotezlerle oluşturulan bütünlüğün yani modellerin empirik olarak test edilebilmesidir. Bilim olanla olmayanı ayırt eden şey de, kurulan modellerin veya modelleri kurmak için kullanılan yasaların kendi başlarına test edilebilirliği değil, teorik yapılarla olgular arasında ilişki kurmak için kullandığımız yardımcı önermelerin ve ortaya çıkan bütünlüğün (yani modellerin bir bütün olarak) empirik test edilebilir olup olmadığıdır. Örneğin, Akıllı Tasarımcılar tezlerinin bilimsel olduğunu söylüyor. Ancak Akıllı Tasarımcılıktan empirik sonuç çıkarmamız için Tasarım’cının niyetlerini bilmemiz gerekir. Fakat tasarımcı tanım gereği fiziksel olmayan bir şeyse, bilimsel yöntemlerle onun niyetlerine ilişkin hiçbir empirik test yapamayız (Sober) ve dahası bu nedenle de bu tezlerden matematiksel modellemeler oluşturarak niceliksel öndeyiler çıkarmak mümkün değildir.