Mikro evrim

Mikro evrim, tek bir canlı türü ve bu türün popülasyonları içinde çeşitli seleksiyonlar sonucu oluşan tüm küçük değişimler ve evrimleşme olayları. Bu anlamda mikro evrim, bir popülasyonun gen sıklığında küçük ölçekte oluşan değişimlerin evrimidir.

Mikro evrimi incelerken canlı türlerin soy ağacının tek bir dalına odaklanılır. Bakterilerin aşı veya antibiyotik ilaçlara, böceklerin böcek ilaçlarına, bitkilerin otkıran tarım ilaçlarına dayanıklılığı, kelebeklerde ve güvelerde endüstriye bağlı olarak renk bileşimlerinde değişiklikler olması (endüstri melanizmi), küçük vücutlu serçelerin soğuk havalarda büyük olan serçelere kıyasla daha çabuk donmaları ve bu yüzden soğuk iklimlerde büyük serçelerin, sıcak iklimlerde ise küçük serçelerin yaşaması, mikro evrimin, yani küçük ölçekteki evrimin örnekleridir.

Mikro evrim terimi ilk kez botanikçi Robert Greenleaf Leavitt tarafından 1909'da Botanical Gazette dergisinde kullanıldı ve formsuzluğun nasıl oluştuğunun "gizemi" olarak adlandırdığı şeyi ele aldı.

...Yumurtadan türetilen bireyde biçimsizlikten formun üretilmesi, parçaların çoğalması ve aralarında çeşitliliğin düzenli olarak yaratılması, gerçek bir evrimde, herkesin gerçekleri tespit edebileceği, ancak kimsenin gizemi önemli bir ölçüde dağıtmadığı. Bu mikro evrim, büyük evrim sorununun ayrılmaz bir parçasını ve temelini oluşturur, böylece daha genel olanı iyice kavrayabilmemiz için küçük süreci anlamamız gerekir...

Bununla birlikte, Leavitt terimi şimdi gelişim biyolojisi dediğimiz şeyi tanımlamak için kullanıyordu; Rus Entomolog Yuri Filipchenko 1927'de Alman dili çalışmaları olan Variabilität und Variation'da "makro evrim" ve "mikro evrim" terimlerini modern kullanımına ulaştırdı. Bu terim daha sonra Filipchenko'nun öğrencisi Theodosius Dobzhansky tarafından Genetik ve Türlerin Kökeni (Genetics and the Origin of Species, 1937) adlı kitabında İngilizce konuşulan dünyaya getirildi.

Makro evrim, mikro evrimdeki türler arası çeşitliliğin aksine, türler arası çeşitliliğin tasnifi ile yönlendirilir. Tür seçilimi iki şekilde ortaya çıkar; ilki organizma seviyesindeki özelliklerin (toplam özellikler) türleşme ve yok olma oranlarını etkilediği etki-makro evrim ve ikincisi tür düzeyi özelliklerin (ör. coğrafi aralık) türleşme ve yok olma oranlarını etkilediği katı duyu tür seçimi. Makro evrim, evrimsel yenilikler üretmez, ancak geliştikleri tür içinde çoğalmalarını belirler ve bu seviyeye organizma dışı tasnif faktörleri olarak tür düzeyinde özellikler ekler.

Mutasyonlar, bir hücrenin genomunun DNA dizisindeki değişikliklerdir ve radyasyon, virüsler, transpozonlar ve mutajenik kimyasalların yanı sıra mayoz veya DNA replikasyonu sırasında oluşan hatalardan kaynaklanır. Hatalar özellikle DNA replikasyonu sürecinde, ikinci ipliğin polimerizasyonunda ortaya çıkar.  Bu hatalar ayrıca organizmanın kendisi tarafından, hipermutasyon gibi hücresel süreçlerle de indüklenebilir. Mutasyonlar, bir organizmanın fenotipini, özellikle de bir genin protein kodlama sekansı içinde meydana gelirse, etkileyebilir. Hata oranları, DNA polimerazların redaksiyon kabiliyeti nedeniyle genellikle çok düşüktür -her 10-100 milyon bazda bir hata- (Düzeltme olmadan hata oranları bin kat daha yüksektir;  birçok virüs, redaksiyon kabiliyeti olmayan DNA ve RNA polimerazlarına güvendiğinden, daha yüksek mutasyon oranları yaşarlar.) DNA'daki değişiklik oranını arttıran işlemlere mutajen denir: mutajenik kimyasallar, genellikle baz eşleştirme yapısına müdahale ederek DNA replikasyonunda hataları teşvik ederken, UV radyasyonu DNA yapısına zarar vererek mutasyonlara neden olur. DNA'da kimyasal hasar da doğal olarak meydana gelir ve hücreler DNA'daki uyumsuzlukları ve kopmaları onarmak için DNA onarım mekanizmaları kullanırlar; ancak onarım bazen DNA'yı orijinal dizimine geri döndürmez.

DNA değişimi ve genleri yeniden birleştirmek için parça değişimi yapan organizmalarda mayoz bölünme sırasındaki hizalama hataları da mutasyonlara neden olabilir.. Parça değişimindeki hatalar, özellikle benzer diziler, ortak kromozomların, genomlardaki bazı bölgeleri bu şekilde mutasyona daha yatkın hale getiren yanlış bir hizalama benimsemelerine neden olduğunda olasıdır. Bu hatalar DNA dizisinde büyük yapısal değişiklikler yaratır - tüm bölgelerin kopyalanması, ters çevrilmesi veya delesyonu veya farklı parçaların farklı kromozomlar arasında yanlışlıkla yer değiştirmesi (translokasyon olarak adlandırılır).

Seçilim, bir organizmanın hayatta kalma ve başarılı bir şekilde çoğalma olasılığını arttıran kalıtsal özelliklerin, art arda nesiller boyunca bir popülasyonda daha yaygın hale gelme sürecidir.

Doğal olarak oluşan seçilim, doğal seçilim ve insanlar tarafından yapılan seçilimlerin tezahürü olan seçilim, yapay seçilim arasında ayrım yapmak bazen değerlidir. Bu ayrım oldukça yaygındır. Doğal seçilim yine de seçilimlerin baskın kısmıdır.

Bir organizma popülasyonundaki doğal genetik çeşitlilik, bazı bireylerin mevcut ortamlarındaki diğer bireylerden daha başarılı bir şekilde hayatta kalacağı anlamına gelir. Charles Darwin'in cinsel seçilim hakkındaki düşüncelerinde geliştirdiği bir konu olan üreme başarısını etkileyen faktörler de önemlidir.

Doğal seçilim, bir organizmanın fenotipine veya gözlemlenebilir özelliklerine etki eder, ancak üreme avantajı sağlayan herhangi bir fenotipin genetik (kalıtsal) temeli bir popülasyonda daha yaygın hale gelecektir (bakınız alel frekansı). Zamanla, bu süreç organizmaları belirli ekolojik nişler için uzmanlaşmış ve sonuçta türleşmeye (yeni türlerin ortaya çıkması) neden olabilecek uyarlamalarla sonuçlanabilir.

Genetik sürüklenme, rastgele seçilim nedeniyle bir popülasyonda bir gen varyantının (alel) meydana geldiği bağıl frekanstaki değişikliktir. Yani, popülasyondaki yavrulardaki aleller, ebeveynlerde bulunanların rastgele bir örneğidir. Ve şansın, belirli bir bireyin hayatta kalıp kalmayacağını ve üreyip üreyemeyeceğini belirlemede rolü vardır. Bir popülasyonun alel frekansı, belirli bir formu paylaşan toplam gen alel sayısına kıyasla gen kopyalarının kesiti veya yüzdesidir.

Genetik sürüklenme, zaman içinde alel frekanslarında değişikliklere yol açan evrimsel bir süreçtir. Gen varyantlarının tamamen yok olmasına neden olabilir ve böylece genetik çeşitliliği azaltabilir.  Gen varyantlarını üreme başarılarına bağlı olarak daha yaygın veya daha az yaygın hale getiren doğal seçilimin aksine, genetik sürüklenmeye bağlı değişiklikler çevresel veya uyarlanabilir baskılar tarafından yönlendirilmez ve üreme açısından faydalı, nötr veya zararlı olabilir.

Genetik sürüklenmenin etkisi küçük popülasyonlarda daha büyük, büyük popülasyonlarda daha küçüktür.  Bilim adamları arasında doğal seçilimle karşılaştırıldığında genetik sürüklenmenin göreceli önemi üzerinde tartışmalar vardır. Ronald Fisher, genetik sürüklenmenin evrimde en küçük bir rol oynadığı görüşündeydi ve bu, birkaç on yıl boyunca baskın görüş olarak kaldı. 1968'de Motoo Kimura, genetik materyaldeki değişikliklerin çoğunun genetik sürüklenmeden kaynaklandığını iddia eden nötr moleküler evrim teorisi ile tartışmayı yeniden canlandırdı. Genetik sürüklenmeye dayanan nötr teorinin tahminleri, tüm genomlar hakkındaki son verilere iyi uymuyor: bu veriler, nötr allellerin frekanslarının, seçilim hatası yoluyla genetik sürüklenme nedeniyle değil, esas olarak bağlantılı bölgelerdeki seçilim nedeniyle değiştiğini göstermektedir.

Gen akışı, genellikle aynı türden olan popülasyonlar arasındaki gen değişimidir. Bir tür içindeki gen akışının örnekleri arasında organizmaların göçü ve daha sonra üremesi veya polen değişimi bulunur. Türler arasında gen transferi, melez organizmaların oluşumunu ve yatay gen transferini içerir.