Sinirbilim ile ilgili her şey burada→

Merkezi Sinir Sisteminin Evrimi

Dünya’ nın oluşmasından yarım milyar yıl kadar sonra (günümüzden yaklaşık 4 milyar yıl önce) kabuk tabakasındaki ilkel okyanusların tuzlu sularında ilk organik moleküllerin gelişip sanki bir çeşit zarla çevrelenecek şekilde bir araya geldikleri ve bu suretle “kozervat” denen canlılık öncesi oluşum oluşturdukları düşünülmektedir. Kozervat denen oluşumlardan da, ilk tek hücreli canlıların ortaya çıktıkları düşünülmektedir. Bu moleküllerin ortamdaki çeşitli gazları ve diğer kimyasal maddelerin ısı ve ışık enerjisinin etkisiyle oluştuğu fikrinin yanı sıra, “panspermi” diye adlandırılan, uzaydan bir gök cismi üzerinde taşınarak gelmiş olabileceğini de iddia edenler mevcuttur.

Böyleyse bile, menşeini aldığı yerde de benzer süreç yaşanmış olsa gerekir. Bunların tek çizgili bir DNA’ya sâhip oldukları ve ilkel bir fotosentez mekanizması sâyesinde ultravioleden ve diğer dalga boylarındaki ışığın öldürücü etkilerinde kurtuldukları zannediliyor. Bu yarı-geçirgen ve küçük delikçikler içeren zarın, dış ortamın çok zehirli ve yıpratıcı vasfından dolayı mikroorganizmanın iç dengesini koruyabilmek için geliştiği, bir yandan da çevredeki diğer organizmalar tarafından salgılanan çeşitli maddelerle seçici bir temas kurulmasını sağladığı ve bu sâyede de ilk organik bilgi alışverişinin başladığı tahmin edilmektedir.

Zamanla gerek korunma gâyesiyle gerekse çeşitli hayatî fonksiyonların sürdürülmesinde işbirliğinin hayatta kalmayı kolaylaştırmasının sonucunda, bu organizmalar kolonileşmeye başladılar. Bu gelişmenin 3.5 milyar sene kadar önce gerçekleştiği düşünülmektedir.

Çeşitli fosil incelemelerinde, bu tek hücreli organizmaların “stromatolitler” ismi verilen büyük yığınlar halinde kule gibi tabakalar oluşturdukları tespit edilmiştir. Hücreler arası bağlantı ve çekimin yürütülmesi ve çevreyle olan alışveriş başlıca üç yolla olmaktaydı: Kimyasal maddeler, vibrasyon ve basınç gibi fiziksel etkileşimler, radyasyonun (ısı, ışık vs.) algılanması. İşte, zamanla hücrelerin zarlarında bu modaliteleri algılayacak özel yapılar gelişmeye başladı ki bunlara reseptör denir. Mikroskopik plândaki bu evrim makroskopik olarak da cereyan etti. Denizlerin zarif süslerini oluşturan mercanların adaleyle nöron (sinir hücresi) arasında bir hücre yapılarının ve çetişli reseptörlerinin olmasının yanı sıra, koloni hâlinde yaşamaları, evrimin her bir plânda devamlılık arz ettiğinin muhteşem bir numunesidir.
İlk tek hücreli prokaryositler (çekirdeği bulunmayan ilkel hücreler) basitçe kendi DNA’larının kopyalarını imâl ederek çoğalıyorlardı. Dünya tarihinin ilk 1 milyar senesi boyunca atmosferin metan, amonyak ve karbondioksitten ibâret olduğuna, oksijenin ya hiç mevcut olmadığına ya da çok az bulunduğuna işâret eden pek çok bulgu mevcuttur. Muhtemelen bu canlılar oksijeni bir artık madde olarak çevreye yayıyorlardı ve benzer canlılar hâlâ denizleri süslemekte, O2 istihsâl etmektedirler. Denizlerde ortaya çıkan bu O2 atmosfere yayıldıkça, güneş kaynaklı radyasyonun etkisi sonucunda meydana gelen fotoşimik reaksiyonlarla ozon (O3) meydana geldi ve günümüzde bâzı kimyasal maddeler sebebiyle zarara uğrayan ve öldürücü ışınlara karşı doğal bir kalkan vazifesi gören ozon tabakası tâ o dönemlerde yüz milyonlarca yıl zarfında oluştu. Bu sâyede hayat denizlerin daha üst tabakalarına tırmanabildi ve sonunda da denizlerden çıkabilip çeşitlenebildi. O2’ye bağlı hayat formuna geçilebildi. Yaklaşık 3 milyar sene içinde O2 soluyan ve artık madde olarak CO2 salıveren canlılarla, bunun tam tersini yapanlar arasında dinamik bir denge kuruldu. Bu temel biyokimyasal işlemle hayatını sürdüren hayvanlar ve bitkiler gelişip bollaştılar ve gezegenimizin hâkimiyetini ellerine geçirdiler. Ara formlar hâlâ hayatlarını sürdürmektedirler. Tek hücreli bazı canlılar ortamda yeterince besin bulunduğunda hayvan gibi davranarak onları “yemekte”, bulunmadığında ise bitki gibi davranarak fotosentez yoluyla enerji istihsâl etmeye başlamaktadırlar. Kuraklık dönemlerinde akciğerimsi organları, sular bollaştığında süzgeçlerini kullanarak hayatlarını sürdüren akciğerli nehir balıkları da evrimsel ana türlere ve canlıların muazzam adaptasyon kaâbiliyetine basit birer örnek teşkil eder.

Bilinen en mütekâmil hücre türü olan nöronun ortaya çıkabilmesi için elzem olan bol oksijenli ve glukozlu ortamın gelişebilmesi için üç milyardan fazla sene gerekti.

700 milyon sene önce süngerler evrimleşti ve 50 milyon sene zarfında (650 milyon sene kadar önce) nöron ortaya çıktı.

Düz solucanlarda ilkel fotosensitivite, 600 milyon sene önce de ilkel beyinler gibi fonksiyon gösteren gangliyonlar ve yumuşak vücutlu omurgalılar gelişti.

500 milyon sene önce ilk omurgalılar, zırhlı balıklar ve ilkel beyin lobları gelişti.

İlkel beyin diyebileceğimiz talamus da 500 milyon sene önce evrimleşti.

460 milyon sene önce ilk kara hayvanları zuhur etti.

420 milyon sene önce de karalarda bitkiler bollaştı.

Evrim ilerledikçe heyecanî, mistik ve artistik her türlü uç yaşantıların âdeta merkezi olacak amigdala denen beyin çekirdeğinin bu dönemde ortaya çıktığını görüyoruz.

175 milyon sene önce dinozorlardan kuşlar evrimleşti (dinozorlar, muhtemelen, 65 milyon sene önce Meksika Körfezi yakınına düşen bir meteorun yol açtığı buz çağı sebebiyle tarih sahnesinde silindiler).

150 milyon sene önce ilk memeliler ortaya çıktı, beraberlerinde beynin en mütekâmil tabakası olan “neokorteksi” de getirdiler.

100 ilâ 70 milyon sene önce ilk primatlar tekâmül etti.

50 milyon sene önce oksipital ve temporal loblar müthiş gelişme gösterdi. Bizim de atamız olan ilk proto-primatlar 45-50 milyon sene önce zuhur etti ve böcek yiyen, fareye benzer yaratıklardı.

40 milyon sene önce Afrika’da ilk maymunlar ortaya çıktı ve ağaçlardan karalara inip yaşamaya intibak gerçekleşti.

5-10 milyon sene önce hominidler (insanımsılar) tekâmül etti.

Afrika’da, yaklaşık 2.5 milyon sene önce dik olarak ayakta duran ve âlet kullanan insanımsıların bulunduğuna delâlet eden kalıntılar bulunmuştur ve bu hominidin 1.5 milyon yıl boyunca Afrika’dan ayrılmamış olduğu tahmin edilmektedir.

Gürcistan’da 1.8 milyon, İspanya’da 1 milyon, Almanya’da 600 bin sene öncesine ait insanımsı kalıntıları bulunmuştur. Bunların kemik, kafatası ve çene yapıları da farklıdır. Zamanla insanın kafatasının yapısı beyzbol topuna benzemekten çıkıp futbol topununkine benzemiştir.

3-5 milyon sene önce Australopithecustürleri dünyanın çeşitli bölgelerinde ortaya çıktılar. 2-3 milyon sene önce homo habilis (elli adam) evrimleşti. Homo erektus (ayakta duran adam) ve Cro-Magnon adamlarında başparmak iyice tekâmül etti. Homo erektus Afrika ve Avrasya’da 300 bin sene öncesine kadar yaşamıştır, bu türün tâ 500 bin sene önce ateşi kullanmayı keşfettiği, kozmetik ve artistik amaçlı madde kullanımını gerçekleştirdiği bilinmektedir.

200 bin sene önce homo sapiens (farkında olan adam) evrimleşti, homo sapiens sapiens (farkında olduğunu farkında olan adam) ise 50 ilâ 40 bin sene önce evrimleşti. 34-30 bin sene kadar önce Cro-Magnon ve Neanderthals adamları iyice gelişti.

25 bin sene kadar önce frontal lob (beynin alın kısmı) bu günkü haline doğru tekâmül etti.
Amip gibi tek hücreli, basit canlılarda uyaranlara tepki verme, tehlikeden kaçıp gıdâya yanaşma, bunları yapmak için karar verme yeteneğinin bulunduğunu biliyoruz. Bu bakımdan, bu en iptidaî canlılar da tıpkı bir nöron gibi fonksiyon gösteriyorlar ama bunu canlının tamamı, çok daha elemanter düzeyde yapıyor. Aslında, ileride göreceğimiz gibi, nöronlar da beyindeki ilk imâl edilmeleri ve onu takip eden göçleri esnasında, radial glial rehberlerinin önderliğinde hareket edebilme yeteneği sergilerler ama sonra bu yeteneklerini kaybederler. Eğer başka bir sebeple hayatı sona ermezse, amiplerde bizimki gibi bir ölüm de söz konusu değildir. Kendi DNA’sının bir kopyasını oluşturarak, basitçe ikiye bölünür ve cesetsiz bir ölümü müteakip iki yeni “genç” amip ortaya çıkar.

Evrim ilerledikçe elemanter fonksiyonların daha karmaşık hâl aldıkları, basit kolonizasyondan çok hücreliler âlemine geçildikten sonra da, bunları yürütmek üzere bir araya gelmiş hücreler, onların birleşmesinden oluşmuş organlar ve organlardan oluşmuş birtakım organizmaların ortaya çıktığı görülür. Bu organizmaların basitçe bölünerek çoğalmaları imkânsız olacağından, zamanla eşeysel (sexual) üreme gelişir.

İlkel canlılarda haber alma, değerlendirme, karar verme ve icra fonksiyonlarını canlının bir anlamda bütününün yaptığını anlatmıştık. Evrimleşme ilerledikçe, tıpkı diğer özelleşmiş organ sistemleri gibi bu fonksiyonu üstlenen bir sinir sisteminin geliştiği görülür. Solucanlarda sinir hücrelerinin gangliyonlar hâlinde toplandıkları, bunların da her birinin bağımsız karar verme özelliğine sâhip olduğunu görürüz. Nitekim ilkel bir solucanı ikiye bölerseniz ve gangliyonları zarar görmemişse, iki yeni canlı solucan bireyi ortaya çıkacaktır. Daha mütekâmil solucanlarda ise kafanın oluşmaya başladığı dikkati çeker. İşte, bütün diğer organların ve sistemlerin yöneticisi, en mütekâmil hücre olan nöronlar da ilkel canlılarda gangliyonlar hâlinde toplanırken, zamanla en üst yönetici kısım baş bölgesinde bir araya gelerek beyni husule getirmiştir (ensefalizasyon).

Hemen bütün çok hücreli yaratıkların yeni ortamlara baş bölgelerini sokarak girdikleri bilinir. Çünkü özellikle fotik ve şimik uyaranları algılayacak algılayıcı hücreler veya organlar burada toplanmıştır. Zamanla beynin de tekâmül ettiği görülür ve omurilikte iç kısımda bulunan gri madde en üst tabakayı oluşturarak, bir zar gibi beyni çevirmeye başlar ve ortaya serebral korteks çıkar (kortikalizasyon). Beyin de tekâmül edip erken sürüngen beyni, eski memeli beyni aşamalarından geçilmiştir. Sonunda en üst primatlarda bulunan yeni memeli beyni gelişmiş, korteksin en mütekâmil hali de insana nasip olmuştur. MacLean en gelişmiş canlılar olan memelilerin beynini üç tane iç içe geçmiş ama fonksiyonel devamlılık ve bütünlük arz eden tek bir beyin gibi telâkki ederek buna “triune” demiş ve evrimdeki ensefalizasyonun aşamalarının en son hâlini tanımlamıştı: En içte ve ilkel olan sürüngen beyni bazal çekirdekleri ve tâ sürüngenlik aşamasından kalma yapıları ihtiva eder; günlük rutinlenn, subrutinlerin ve birtakım prosemantik (pre-linguistik) fonksiyonların icrasından sorumludur. Onun üzerinde eski memeli beyni (limbik veya viseral beyin) bulunur ve memeli hayatı için elzem olan bakım, annelik ihtimamı ve oyun oynama gibi sürüngenlerde bulunmayan davranışları düzenler. En evrimleşmiş olarak dıştaki yeni memeli beyni yer alır ki, hassas duyusal analiz, motor koordinasyon, hâfıza ve çağrışımların düzenlenmesinin yanı sıra, homo sapiens de lisan yoluyla iletişimi düzenler.

Gerek toplam beyin hacmi, gerekse frontal ve temporo-pariyetal korteksin kalınlığı insanda en yüksek ölçüdedir. Sıçan beyninden insana doğru incelendiğinde, biyolojik evrim inkâr edilemez delillerini görürsünüz. İnsan beyni, bilinen bütün diğer canlı türlerininkinden daha büyük, daha ağır, beyin/vücut oranı en yüksek ve daha gelişmiştir.

Global tekâmülün yanı sıra, insan beyninde bâzı bölgelerin çok daha geliştiği, bâzı bölgelerinin ise gerilediği fark edilir. Zekâ, uzun vâdeli plânlar için gerekli çağrışımların yapılmasından sorumlu prefrontal korteks toplam kedi korteksinin sadece %3.5’unu, maymunlarınkinin %11.5’ini, insanlarınkinin ise %30 kadarını oluşturur. Buna karşılık, primer görme korteksi maymunlarda %17, insanlarda sâdece %1.5’luk kısmı kaplar. Bunun teleolojik izahı çok basittir: Zekâ ve soyut düşünce ile ilgili bölgeler geliştiği oranda, daha basit ve türün hayatını idâme ettirebilmesi için önemli fonksiyonların önemi azalmaktadır. Maymunun etrafını çok iyi görebilmesi avlanma, eşleşme, korunma gibi pek çok fonksiyon açısından çok önemliyken, insanın telefonla bakkala sipariş vermesi, eşini tanıması ve kendini koruması için bu derecede gelişmiş görme duyusuna ihtiyacı yoktur. Koku duyusu bir köpek için vaz geçilmez önem taşır; hele tabiî şartlar altında, koku alamayan bir köpeğin hayatta kalması mümkün değildir. Bu yüzden de köpeklerin “koku beyni” insana nispetle müthiş gelişmiştir; halbuki, koku almadan yaşayan milyonlarca insan mevcuttur.
İnsan türünde tekâmül kültürel açıdan da devam etmektedir. Sürekli olarak farklı girdiler geldiği içinbeyinlerimizin organizasyonu değişmektedir.

Son senelerde tespit edilen ve nöral plastisite denen bir olgu var: Sürekli ve tekrarlayıcı uyaranlar, merkezî sinir sisteminin ve onun yönettiği bütün organizmanın yapısal özelliklerini, muhtemelen takip eden nesillere de geçebilecek şekilde değiştirebilmektedir. İnsan türünde son 250.000 sene zarfında net bir filetik evrim kaydedilmemiştir. Ancak ufak ekotipik ve fenetik varyasyonlar olagelmiştir. Bunun sürenin henüz yeterli olmaması ve giyinme, barınma gibi asgarî düzeyde davranışlardan başlayarak, medeniyetin getirdiği imkânların çevresel stresörleri azaltması gibi muhtemel sebepleri üzerinde durulmaktadır. Çeşitli ve özellikle de yeni zuhur eden hastalıklar, çevre kirlenmesi, kalabalıklaşma benzeri sosyal ve fizik zorlamalar insan türünü de etkilemektedir. ABO kan gruplarında, orak hücreli aneminin ortaya çıkışında bunlar gözlenmiştir. Bu ve benzeri zorlanmaların eninde sonunda homo sapiens sapiensin de evrimleşmesine yol açacağına dâir ciddî bilimsel tahminler mevcuttur. Velev ki, çevre kirlenmesine mâni olmak, tabiatın korunmasına önem vermek, çeşitli hastalıklardan kurtulmak yolunda kendini aşmaya başlamış olan insanoğlunun bundan sonraki evrimi, pek muhtemeldir ki, diğer hayvanların mâruz kaldığı banal zorlayıcılardan korunmayı başardığı için, alışılagelenden farklı cereyan edecektir. Düşünmek beyindeki frontal ve temporopariyetal bölgeleri, mistik ve artistik yaşantılar amigdala ve limbik sistemi sürekli olarak tembih etmektedir. Bilimde, her türlü sanatta sürekli ilerleme içerisinde olan insanoğlunun beyni gelişmeye devam edecektir. İcat ettiğimiz ve her geçen gün bizleri teknik açıdan daha da rahat hale getiren âletler sayesinde ellerimize ve kollarımıza daha az ihtiyaç duyar olacağız. Muhtemelen bizden daha da “insancıl” olacak müstakbel torun-türümüzün hem rölatif hem de mutlak anlamda daha büyük beyin (ve kafa) hacmine, daha küçük bir vücuda ve ekstremitelere sahip olacağı kestirilmektedir.

 

Kaynakça: Aydınlar, K. (2012) Evrenin ve insanın evrimi. Evrim Teorisi Online. https://evrimteorisionline.com/2012/03/03/evreninin-ve-insanin-evrimi/

Bilgehan Dede
Adnan Menderes Üniversitesinde diş hekimliği fakültesinde 3. Sınıftadır. Sinirbilimin ağırlıklı olarak patolojik ve psikolojik kısmına ilgi duymaktadır. Hayat felsefesi "üretim" üzerinedir. Hedefi ağız diş ve çene cerrahı olmaktır. Evrimsel biyoloji ve kuantum fiziği özel ilgi alanıdır.