Evogramlar, bir grup canlının ve bunların belirli özelliklerinin nasıl evrimleştiği hakkında bilgi taşıyan şemalardır. Aşağıdaki şekil bir evogram örneğidir. Evogramlar birçok bilgi içerirler, bu yüzden birkaç saniyede kolayca anlaşılamazlar. Ancak, anlaşılmaya değerdirler, çünkü farklı evrim hatlarından bilgi sunarlar ve özellikle öğrencilere evrimsel hipotezlerin mantığını, gücünü ve test edilebilirliğini göstermede son derece kullanışlıdırlar.

Aşağıdaki evogram, karada yaşayan omurgalıların kökenine değinmektedir. Burada sadece evogramların nasıl düzenlendiğini size göstermek istiyoruz.

Dört Ayaklıların Evogramı

Şemada, farklı türden bilgilerin resmedildiğini göreceksiniz. Bu şemanın en önemli kısmını, yaklaşık 380 milyon yıl önceki Devonyan dönemde, su ile kara arasındaki geçişte köprü görevi görmüş, soyu tükenmiş bir grup omurgalıya ait (Eusthenopteron'dan Tulerpeton'a kadar) yapılmış bir dizi yeniden çizim oluşturuyor. Mavi çubuklar, takson fosillerinin bulunduğu jeolojik zaman dilimlerini gösteriyor. Bu zaman dilimleri, evogramın üst kısmındaki zaman ölçeğine göre ayarlandı.

Şeklin sağ tarafında, bu canlıların bir kısmının, farklı renkler kullanılarak çizilmiş uzuvları bulunuyor. Her uzuv, şekli bakımından diğerlerinden farklı olsa da, farklı renklerle belirtildiği üzere birbirine karşılık gelen kemiklere sahipler. Öğrenciler buradan, benzer kemiklerin evrimsel zaman ölçekleri boyunca sürekliliğe sahip olduklarını ve zamanla şekil ve sayı bakımından değiştiklerini kavrayabilirler.

Renkli çizimlerin sol tarafında, bir dizi dallanma hattı bulunuyor; yani bu hayvanlar arasındaki ilişkileri gösteren bir evrim ağacı, veya filogeni. Burada gösterilen şekiller arasında, Tulerpeton'un günümüzdeki dört ayaklılara en yakın hayvan olduğu gösteriliyor. Ichthyostega da Tulerpeton ve yaşayan dört ayaklılara eşit oranda akraba. Acanthostega ise, bu üç grup ile en yakın akraba olan bir sonraki canlı. Ve bu böyle devam ediyor. Bu hayvanların hiçbirinin, doğrudan birbirlerinin atası olmadığını hatırlamakta fayda var; bunlar sadece, fosil kaydında henüz keşfetmiş olduğumuz en yakın akrabalar. Bu biraz sizi, kardeşinizi, ilk doğan kuzeninizi ve ikinci doğan kuzeninizi karşılaştırmaya benziyor: bunların hiçbiri sizin veya diğerlerinin doğrudan atası değil, fakat sırayla ilerledikçe, size daha az yakın hale geliyorlar. Siz kardeşinize en yakın olansınız, çünkü ortak bir ataya ulaşmak için sadece bir nesil geriye gitmeniz gerekir; oysa sizi kuzeninize bağlayan ortak atayı bulmak için iki nesil geriye gitmeniz gerekmektedir. Benzer şekilde Tulerpeton, yaşayan formlar ile en yakın ilişkili olandır, çünkü filogenideki diğer canlılar ile karşılaştırıldığında, bu formlar ile en yeni ortak atayı paylaşır.

Filogenideki çeşitli dallarda bulunan evrimsel değişiklikler, pembe çizgilerle işaretlenmiştir. Bu değişiklikler, özelliklerin ilk evrimleştiği soydan gelen soyların tamamına miras kalır. Örneğin şemayı incelerseniz, Panderichthys'in bizim atalarımızdan ayrıldıktan sonra bir noktada, dört ayaklılara giden soyun, ağırlık taşıyan dirsekler evrimleştirdiğini, bilek bölgelerinin kıvrıldığını ve baş ile gövde arasında bir ayrım, yani bir boyun oluştuğunu göreceksiniz. Bu soy, hepsi de bu anahtar özellikleri miras almış olan Tiktaalik, Acanthostega, Ichthyostega, Tulerpeton ve yaşayan dört ayaklılar meydana getirmiştir.

Filogeniler tahmin değildir; bunlar, pek çok delil hattına dayanan evrimsel ilişkiler hakkındaki test edilebilir hipotezlerdir. Biyologlar bir filogeniyi kurmak için, ilk önce hesaba katmak istedikleri canlı grubunu seçerler. Ardından, bu canlıların özellikleri, yani anatomileri, eğer mevcutsa genetik dizilimleri, ve/veya yaşamış oldukları dönemler üzerinde çalışırlar. Evogramlar soyu tükenmiş grupları da içerebileceğinden, bu filogeniler büyük oranda anatomiye dayalı olabilir. Bu canlıların özellikleri, bir matrise kodlanır. Örneğin, özelliklerden biri "parmak sayısı" olabilir ve her hayvan, sahip olduğu parmak sayısına dayalı olarak 8, 7, 6, veya 5 şeklinde kodlanır. Bir diğer özellik, "kafatasındaki ek yerlerinin elastik oluşu" olabilir ve her hayvan için "evet" veya "hayır" şeklinde kodlanır. Biyologlar, bu özelliklerden mümkün olduğu kadar fazla sayıda belirlemeye çalışırlar. Filogeniler, genelde yüzlerce özelliğe dayanır.

Biyologlar, bu özelliklerin hangi koşullarının atasal olduğuna ve hangisinin daha sonra evrimleştiğine karar vermeye yardımcı olması için, "dış gruplar" kullanırlar. Bunlar, evrim ağacındaki diğer canlılardan herhangi birine, birbirlerine olduklarından daha az yakın olduğu düşünülen bir veya daha fazla sayıdaki gruptur. Örneğin bu evogramda, ışın yüzgeçli balıklar bir dış grup olarak kullanılır,; çünkü bunların, kulak yüzgeçli balık grubuna ve ilk dört ayaklı atalara ait olmadıklarını biliyoruz. Işın süzgeçli balıklar, ayrık parmaklara sahip değildir ve ne kolekantlar ne de akciğerli balıklar ayrık parmaklara sahiptirler. Bu da, bu grubun tamamının atasının, hiç parmağa sahip olmaması gerektiği anlamına gelir.

Filogeni, canlılar ve onların özellik matrisinin alınıp, bu verinin bir bilgisayar yazılımına girilmesiyle oluşturulur. Bu yazılımlar, canlılar arasındaki en muhtemel ilişki dizisini hesaplamak için farklı yöntemler kullanırlar. Yazılım çoğunlukla, en az evrimsel değişim ve yeni evrimleşmiş özelliklerin sayısı ile dizilişine dayalı canlı grupları gerektiren bir ağaç oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Bu durumda, Tulerpeton ve yaşayan formlar, yakınlarda evrimleşmiş olan bu özelliklerin en yüksek miktarını paylaşırlar, bu yüzden muhtemelen birbirlerinin en yakın akrabasıdırlar. Filogenetik ağaç bu şekilde oluşturulur. Evogramlarda çok az türden bilgi veriliyor olsa da, filogenetik ağaç en gerekli bilgi türüdür; çünkü güvenilir bir evrimsel ilişkiler ağacı olmadan, yapılardaki, işlevlerdeki, davranışlardaki, fizyolojideki, doğal ortamlardaki ve diğer pek çok özellikteki evrimsel değişimleri gösteremeyiz.

Evogramlar Niçin Önemlidir?

Evogramlar, başlıca evrimsel geçişlerin nasıl meydana geldiğini gösterir. Yukarıdaki örnekte, parmakların ve diğer uzuv ögelerinin evrimi gösterilmektedir. Ancak, aynı filogenetik ağacı kullanarak, farklı özellikleri haritalayabilir ve farklı sorular sorabiliriz. Evogramları ayrıca, evrimsel hipotezleri test etmek için de kullanabiliriz. Örneğin, hayvanların hareket edebilen boyunlara nasıl sahip oldukları sorusunu düşünün. Işın yüzgeçli çoğu balığın boynu yoktur (kafaları, omuzlarına doğrudan bitişik durumdadır) ve çoğu ilkel boyun hiç hareket etmez. Bu ilk boyunlar basit şekilde, hayvanın kafasını vücudun geri kalanına bağlamıştır (örneğin Tiktaalik ve Acanthostega'da olduğu gibi). Ancak, hareket edebilen boyunlara sahip omurgalılarda, birinci omur, canlının kafasını aşağı ve yukarı hareket ettirmesine olanak sağlar, ve ikinci omur, kafasını sola ve sağa hareket ettirmesine izin verir. Omurgalı hayvanların bu boynu nasıl evrimleştirdiği konusunda birkaç hipotez oluşturabiliriz. Sağa ve sola bakma becerisinin ilk önce evrimleştiğini, yukarı ve aşağı bakma becerisinin ilk önce evrimleştiğini, veya ikisinin birden evrimleştiğini varsayabiliriz. Benzer şekilde, bu özellikler evrimleştiği zaman sunduğu işlevler hakkında pek çok muhtemel hipotez oluşturabiliriz; örneğin, sola ve sağa bakmak, canlıların muhtemel av ve avcıları görmesine yardımcı olmuş olabilir ve yukarı-aşağı bakmak da bu yeni kara hayvanlarının, yerdeki besinleri toplamak amacıyla burunlarını aşağı indirmelerini sağlamış olabilir.

Evogramdaki filogeni, özelliklerin evrimleşme sırası hakkındaki hipotezleri test etmemize yardımcı olur. Her bir hayvan için, hareket edebilen birinci omura, hareket edebilen ikinci omura, ikisine veya hiçbirine sahip olup olmadıklarını kodlayabiliriz. Ardından, bu özellikleri filogenide planlarız ve hangisinin ilk önce evrimleştiğini hesaplarız. Ortaya çıkışına göre, ilk önce birinci omur kendi işlevini kazanmış, ardından ikincisi gelmiştir. Tabii ki bu durum, bu özellikler ilk önce evrimleştiği zaman hangi işlevleri sunduğunu söylemez, fakat bazen filogenetik çözümlemeler, olasılıkları daraltmamıza yardım edebilir.

Bu yaklaşım, tüylerin nasıl evrimleştiğini, memelilerin eşsiz kulaklarını nasıl kazandıklarını, balinaların okyanusa nasıl geri döndüklerini ve muhteşem uyumlarını evrimleştirdiklerini ve diğer pek çok değişimi anlamamızda yardımcı olur. Bu yaklaşımı kullanarak, evrim hakkındaki hipotezleri test edebiliriz; tıpkı boyun omuru sorusunda yaptığımız gibi. Hipotezleri bu şekilde test etmekten öğrendiğimiz en önemli derslerden biri, yapıların zamanla yeni işlevler evrimleştirebildiğidir. Örneğin, Eusthenopteron ile Panderichthys gibi hayvanların yüzgeç benzeri uzuvları karada destek sağlamamıştır; bunlar suda yaşayan hayvanlardı ve sahip oldukları tombul uzuvları, yüzmelerine yardım etmeye ek olarak, belki de yaşadıkları yerlerde bulunan sığ sulardaki kaya ve bitkilere tırmanmalarına da yardımcı olmuştu. Tulerpeton ve Greererpeton'a geldiğimizde, özel kemiklerin daha az, daha iri ve daha güçlü olduğu uzuvlar buluyoruz ve bunlar, hayvanı karada ileriye itebilecek bir şekilde, eklemlerle birleşiyorlar. Bu yüzden dört ayaklı uzuvları, suda yaşayan hayvanlarda harekete yardımcı olma bağlamında evrimleşmiş ve daha sonra yalnızca karada hareket işlevi görmek üzere evrimleşmiştir. Evrimsel biyolojide, yeni bir işlev evrimleştiren bir yapıyı tanımlamak için eksaptasyon kelimesini kullanırız. Eksaptasyonlar yaygındır ve yeni işlevlerin başlıca evrimleşme yolu gibi görünmektedirler.

Tüyler, harika bir eksaptasyon örneğidir. İlk tüyler, dinozorlar dönemindeki küçük etçil dinozorlarda evrimleşmiştir. Bunlar, hayvanın tüm vücudunda bir örtü gibi oluşmuş olan basit, saç benzeri, ipliksi yapılardı. Dallanmış, tüy gibi, özellikle de geniş değillerdi. Bir hayvanın uçmasını sağlamamışlardı. Fakat, daha çok güncel bir kuşun üzerindeki kıl tüylerinin yaptığı gibi sıcaklık sağlamış olabilirler ve muhtemelen aslen yalıtım işlevi görmüşlerdir. Daha sonraki etçil dinozorlarda, bu tüyler daha ayrıntılı özellikler evrimleştirmişti. Dallı hale gelmişler ve sonunda etrafındaki gevşek iplikler ile merkezî bir sap evrimleştirmişlerdi. Gizlenme veya görünüm konusunda yardımcı olabilecek şekilde renkliydiler. Nihayetinde, bu tüylü dinozorlar gruplarından biri, etkili bir kanat ucu ve bir kanat oluşturan tüyler evrimleştirmişti. Bu grubu kuşlar olarak adlandırıyoruz. Günümüzde yaşayan kuşların uçuş tüyleri, uçma eksaptasyonları ve yalıtım adaptasyonlarıdır. Bu yüzden, bir adaptasyonun kökeni hakkındaki bir soruya yanıt vermek için (ör.,"yarım bir kanadın ne yararı vardır?"), özelliğin mevcut işlevinin ötesine, asıl işlevinin ne olmuş olabileceğine bakmamız gerekir.

Evrim karşıtları bazen bilim insanlarını, başlıca evrimsel özellikler ile yeni adaptasyonlar arasındaki geçişleri gösteren fosillere sahip olmamakla itham ederler, fakat bu yanlış bir yorumdur. Elimizde, soyu tükenmiş her canlının fosili yok, fakat pek çok soyu tükenmiş canlının fosili var; bazı çok önemli evrimsel geçişlerin hikayelerini bir araya getirecek kadar. Üstelik, her gün daha fazla şey öğreniyoruz. Size burada göstereceğimiz örneklerin hepsi, yirmi yıl önce bu kadar detaylı şekilde açıklanamazdı. Sadece son birkaç on yılda keşfettiğimiz fosiller, bu geçişleri aydınlattı. Fosilleri ne kadar ararsak ve onlar üzerinde ne kadar çalışırsak, yaşamın geçmişi hakkındaki bilgimiz o kadar detaylı hale gelir ve o bilgiden o kadar çok emin olabiliriz.