Evrimsel biyoloji

Taksonomi biliminin temelinde evrimsel biyoloji yer almaktadır. Canlıları sistematik bir şekilde ayırmada, canlıların evrimsel akrabalıkları ve farklılıkları göz önüne alınır. Ayrıca birçok ekolojik ilişkinin açıklanmasında evrimsel biyoloji kullanılır.

Moleküler biyolojide DNA ve RNA dizilerinin baz dizilişleri göz önüne alınarak canlıların hatta organellerin mikroorganizmalarla olan akrabalıkları incelenmekte ve bu incelemede evrimsel biyoloji temel alınmaktadır.

Evrimsel biyolojiyi araştıran kişiye evrimsel biyolog denir. Filozof Kim Sterelny'e göre “1858 yılından beri gelişen evrimsel biyoloji bilim alanındaki en büyük entelektüel başarılardan biridir”.

Evrimsel biyoloji, her iki geniş alan çalışmasından ve laboratuvar odaklı disiplinlerden gelen bilim insanlarını içeren disiplinler arası bir alandır. Örneğin, genellikle mammaloji, ornitoloji veya herpetoloji gibi belirli canlı türleri hakkında özel uzmanlık eğitimi alan ama evrim hakkındaki genel sorulara cevap bulmak için bu canlıları vaka analizi veya örnek olay incelemesi için kullanan bilim insanlarını içerir. Evrimsel biyoloji, aynı zamanda genellikle evrimleşme hızı ile evrim modelleri hakkında sorulara cevap bulmak için fosilleri kullanan paleontologlar ve jeologlar gibi popülasyon genetiği ve evrimsel psikoloji gibi alanlardan gelen teorisyenleri de içerir. Deneyciler, yaşlanmanın evrimi hakkında bir açıklama geliştirebilmek için meyve sineği Drosophila’daki seçilimleri kullandılar ve deneysel evrim, bu anlamda evrimsel biyolojinin oldukça aktif bir alt disiplinidir.

Evrimsel biyolojideki bulgular, insanoğlunun sosyokültürel evrimini ve evrimsel davranışını inceleyen yeni disiplinleri oldukça güçlendirdi. Şu an evrimsel biyolojinin fikirsel çerçevesi ve kavramsal araçları, bilgisayar hesaplamalarından nanoteknolojiye kadar geniş bir alanda uygulama bulmuştur. Ayrıca evrimsel tıp alanında da katkıda bulunur.

Yapay yaşam, evrimsel biyolojinin açıkladığı üzere, canlıların evrimleşmesini modelleyen hatta onları yeniden yaratmaya çalışan biyoenformatiğin bir alt dalıdır. Bu da genellikle matematik ve bilgisayar modelleri aracılığıyla yapılır.

Evrim, bütün biyolojinin merkezinde yer alan, bütünleştirici kavramdır. Biyoloji, çok çeşitli şekillerde alt başlıklara bölünebilir. Bunlardan biri, biyolojik organizasyon temelinde bir kategorizasyondur. Bunu yaparken moleküler biyoloji düzeyinden başlayarak, sırasıyla hücre biyolojisi, histoloji, organ biyolojisi, sistem biyolojisi gibi basamaklardan geçildikten sonra, popülasyon biyolojisi ve ekoloji gibi üst seviyelere kadar gidilebilir. Bir diğer kategorizasyon yöntemi, taksonomi temelli bir ayrımdır. Bu durumda zooloji gibi daha geniş grupları çalışan bilim dallarından ornitoloji ya da herpetoloji gibi daha spesifik bilim dallarına bir ayrım yapılabilir. Üçüncü bir yöntem ise, odak noktası bakımından bir ayrım yapmaktır: saha biyolojisi, teorik biyoloji, deneysel biyoloji ve paleontoloji gibi bilim dalları, bu tip bir ayrımda karşımıza çıkmaktadır. Bu alternatif kategorilendirme yöntemleri, evrimsel biyoloji ile birleştirilerek evrimsel ekoloji ve evrimsel gelişim biyolojisi gibi dalların ortaya çıkmasını mümkün kılmıştır.

Daha yakın zamanlarda ise temel bilimler ile uygulamalı bilimlerin birleşmesi sonucunda, evrimsel biyolojinin uzantıları olan evrimsel robotik, evrimsel mühendislik, evrimsel algoritmalar, evrimsel ekonomi ve evrimsel mimarlık gibi dallar doğmuştur. Bu bilim dalları, evrimsel biyolojinin temel prensiplerinden ve matematiksel altyapısından faydalanırlar. Evrimin temel mekanizmaları doğrudan veya dolaylı olarak uygulanır ve bu sayede yeni tasarımlar elde edilir veya aksi takdirde çözülmesi zor olan sorunlar çözülür. Bu alanlarda üretilen araştırma sonuçları, özellikle de bilgisayar bilimi ve makine mühendisliği gibi çeşitli mühendislik dallarından gelen veriler evrim teorisinin gelişimine katkı sağlamaktadır.

Mikrobiyoloji yakın zamanda geliştirilmiş bir evrimsel bilim dalıdır. Aslında ilk başta morfolojik özelliklerin kıtlığı ve mikrobiyolojideki tür kavramı eksikliği sebebiyle göz ardı edilmişti. Şimdilerde, evrimsel araştırmalar mikrobik fizyolojideki geniş algı düzeyi, mikrobiyal genomikdeki kolaylıklar ve bazı mikropların hızlı üretilebilir olması evrimsel soruları cevaplamakta. Benzer özellikler viral evrim, özellikle de bakteriyofajlar konusunda gelişmelere yardımcı olmaktadır.

Evrimsel biyolojideki güncel araştırmalar, biyolojiyi anlamada evrimin merkez olduğu gerçeği düşünüldüğünde beklenileceği gibi, çeşitli konu başlıklarını kapsar. Modern evrimsel biyoloji, moleküler genetik ve hatta bilgisayar bilimi gibi bilimin çeşitli alanlarındaki fikirleri birleştirir. İlk olarak bazı evrimsel araştırma sahaları modern evrimsel sentez tarafından yetersizce açıklanan fenomenleri izah etmeye çalışır. Bu fenomenler spekülasyonları, eşeyli üremenin evrimi, yardımlaşmanın evrimi, yaşlanmanın evrimi ve evrimleşebilirliği içerir.

İkinci olarak, biyologlar en açıkyürekli evrimsel soruyu sorarlar: “Ne oldu ve ne zaman oldu?” Bu, bilimsel sınıflandırma ve filogenetik gibi alanların yanı sıra paleobiyolojiyi de kapsar.

Üçüncü olarak, modern evrimsel sentez hiç kimsenin genlerin moleküler prensiplerini bilmediği bir dönemde icad edilmişti. Günümüzde, evrimsel biyologlar adaptasyon ve türleşme gibi ilginç evrimsel olayların genetik yapılarını belirlemeye çalışmaktadırlar. İlişkili ne kadar gen var, her genin ne kadar büyük bir etkisi var, bu etkiler farklı genlerin etkilerinin birbirine bağlılığı ne ölçüde, etki eden genlerin ne gibi işlevlere meyilli ve ne gibi değişikliklere mağruz kalma eğilimindeler gibi sorulara cevaplar aramaktadırlar. (Örn. Nokta mutasyonlar vs. Gen duplikasyonu ve hatta genom duplikasyonu) Evrimsel biyologlar, ikiz araştırmalarında görülen genetik aktarılabilmedeki yüksekliği bu duruma hangi genlerin sebep olduğunu bulmadaki zorlukları GWA(genome-wide association study) araştırmaları ile birbirine bağdaştırmaya çalışmaktalar.

Genetik yapıyı araştırma konusunda bir zorluk, modern evrimsel sentezi kolaylaştıran klasik popülasyon genetiğinin modern moleküler bilgiyi de dikkate alacak şekilde güncellenmesi gerekliliğidir. DNA dizim bilgisini evrim teorisine moleküler evrim teorisinin bir parçası olarak bağlayabilmek, büyük ölçüde bir matematiksel gelişmeyi gerektirir. Örnek olarak, biyologlar hangi genlerin güçlü olarak seçilmekte olduğuna seçici erim’i(Selective sweep) belirleyerek bulmaya çalışırlar.

Dördüncü olarak, modern evrimsel sentez evrime hangi güçlerin katkıda bulunduğu hakkında mutabakata varmak ile ilgili, fakat bunların önemlilik sırası ile alakalı değildir. Güncel araştırma bunu belirlemeye çalışır. Evrimsel güçler Doğal seçilim, cinsel seçilim, genetik kayma, genetik sürüklenme, gelişimsel kısıtlamalar, mutasyon ve biyojeografiyi kapsamaktadır. Evrimsel yaklaşım ayrıca başlıca evrimi araştırmayan özellikle organizmal biyoloji ve ekoloji olmak üzere birçok güncel araştırmanın anahtarıdır. Örnek olarak, evrimsel düşünce yaşam tarihi teorisinin vazgeçilmezidir.