Beynin Evrimi Milyonlarca Yılda Nasıl Gerçekleşti?

Beynin Evrimi Milyonlarca Yılda Nasıl Gerçekleşti?

Bugün bu yazıyı yazarken ellerimi rahatça kullanabiliyorsam, siz bu yazıyı okumaya karar verdiyseniz, burada beynin evrimi büyük rol oynamış demektir. En yakın kuzenlerimiz şempanzelerden hiçbiri ne bilgisayarda yazı yazabilir ne de yazılmış bir metni okuyabilir. Beyinde ortaya çıkan her işlev ihtiyaç neticesinde doğmuş ve gelişmiştir. Örneğin hipokampus çok eski bir beyin bölgesidir. Ancak gelişmiş bir bellek ihtiyacından dolayı evrimi hiç bitmemiştir. Sürekli yeni roller üstlenmiştir. Şimdi milyonlarca yıllık evrimsel serüvenimizde insan beyninin geçirdiği evreleri anlamaya çalışalım.

Beyin Büyüklüğü Çok Önemli

İnsan türünün ilk üyeleri Homo habilis’tir ancak insansı primatların yani hominidlerin tarihi yaklaşık 6 milyon yıla dayanır. Çok kesin tarihler veremiyoruz çünkü tarih belirlemede kullanılan karbon 14 testi gibi yöntemlerin bir hata payı mevcut. Tespit etmeye çalıştığımız tarih ne kadar eski olursa hata payının büyüklüğü de o kadar fazla oluyor.

Beynin evrimi işlenirken belli başlı temel noktalar vardır. İnsanı gelişmiş bir canlı yapan temel etkenler beynin vücuda oranı, Hominidlerin beyin büyüklüğü milyonlarca yıl içinde sürekli arttı. Fosillerden elde edilen kanıtlara göre bizim beyin hacmimiz ilk primat beyninin 3 katına tekabül ediyor. İnsan zekâsının gelişiminde beyin hacmi çok büyük rol oynar. Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif rahatsızlıklarda beyin dokusu küçülür. Beyin hacmi kilit noktası değildir ancak gelişim için bir potansiyel sağlar.

Hızlı bir giriş yaptık ama biraz yavaşlayalım. Biraz sistematik bir biçimde çalışmalar nasıl başlamış, onu inceleyelim.

Paleonöroloji Disiplini ve Endokastlar

Beynin evrimi paleonöroloji adlı bir disiplin altında incelenir. Sadece insanı değil bütün canlıların beyin ve sinir sistemlerinin nasıl çalıştığı araştırılır. İnsanı anlamak için diğer canlılara bakmak oldukça yararlıdır. Tüm canlılar evrimsel süreçte değişim geçirmişler ve bulundukları ortama uyum sağlamışlardır.  Paleonörolojinin tarihi 1819 yılında bir timsah kafatasını inceleyip makaleler yazan Lorenz Oken’e kadar uzanır. Zaman ilerledikçe bilim insanları endokastlar üzerinde çalışmalar yürütmüştür.

Endokastlar arkeolojik kazılarda çıkarılan kafataslarının ismidir. Tam bir kafatası bulunmadığı durumlarda eldeki parçalardan bütünün modeli çıkarılır. Günümüzde bilgisayar ortamında 3 boyutlu modeller yapılıp yapay endokastlar kullanılabiliyor. Endokastlar bir kafatası görüntüsünden daha fazlasıdır aslında. Bize beyin dokusu, beyin zarları ve beyin omurilik sıvısı hakkında çok şey söyler. Beyin üç zardan oluşur. Pia, dura ve araknoid zarları. Ölümden sonra beyin çürüdükçe bu sıvılar da buharlaşır ama izleri kafatasında kalır ve fosilleşir. Aynı şeyi beyin omurilik sıvısı için de söyleyebiliriz.

Parietal ve Temporal Bölgeler Büyüyor

Hominid evriminin en az 4 milyon yıllık bir tarihi vardır. Şimdiye kadar bulunan bize sağlam ve güvenilir bilgi veren çok fosil olmadı. Yaklaşık 160 endokast sayesinde insanın evrimsel yolculuğunu anlamayı başardık. Bu da her 235.000 yıl için bir fosil demektir. Bu süre zarfında insan ve diğer canlı fosillerini inceleyerek, dünyanın geçirmiş olduğu aşamalara bakarak evrimsel yolculuğumuzu anlamaya çalışıyoruz.

Hominid beyninin erken aşamalarında çok önemli iki olaya rastlıyoruz. İlki, yaklaşık 3,5 milyon yıl önce birincil görsel korteks olarak bilinen 17. Brodmann alanının hacminde bir azalma oluyor. İkincisi de 1,8 milyon yıl önce Broca alanı olarak bilinen beynin konuşma merkezi değişiyor. Diğer primatlar ile insanların arasındaki konuşma farkı ilk bu zamanda meydana geliyor. Aşağı yukarı bu tarihlerde insan beyni asimetrik bir yapıya kavuşmaya başlıyor. Şimdi bu değişimleri yorumlayalım.

Birincil görsel korteks görüntünün beyinde işlendiği temel alandır. Tek alan değildir ancak bu bölgenin çalışmaması körlüğe neden olur. Bu bölgenin hacmindeki azalma olumsuz bir durum gibi görünebilir ancak diğer beyin bölgeleri için yer açıyor. Bu bölgenin küçülmesi ile muhtemelen parietal bölgenin alt kısımları ve temporal bölgenin arka kısımları büyüme alanı buluyor. 2,6 milyon yıl önce ilk taş alet kullanımı gözleniyor. Bu aletlerin gelişimi için bu bölgeler büyük önem taşıyor.

Frontal Alanlar Ön Plana Çıkıyor

Beynin organizasyonu sürekli devam ediyor. Broca alanı ve serebral asimetriler sayesinde insan diğer canlılardan oldukça farklılaşıyor. Diğer primatlarda görülmeyen bir sosyal uyum görülüyor. Bugüne kıyasla çok yüksek bir iş birliği tabii ki yok ama diğer canlılara göre bariz bir fark var. Beynin kendini modellemesi esnasında frontal bölgeler, özellikle prefrontal alan gelişiyor.

İnsan beyninin hacmi sürekli gelişti ve Neandertallerde zirveye ulaştı. Temel yaşam yeri Avrupa olan bu insan türü bizden bile büyük bir beyne sahipti. Ancak beyin büyüklüğü her şey değildir. İnsan davranışının en seçici özelliği güçlü işbirliği ve çevreye uyumdur. Homo sapiens uyum ve işbirliği yapmada Neandertaller’den daha iyiydi. Onların daha güçlü vücutları ve büyük beyinleri vardı. Ancak bizim beynimiz daha iyi organize olmuştu.

Beynin Evrimi Milyonlarca Yılda Nasıl Gerçekleşti?

Beynin Evrimi – Bilişsel Evrim

Bir maymun neden konuşamaz diye sorsak ne derdiniz? Ses telleri mi uygun değil? Ya da kendi dillerinde konuşuyorlar işte mi derdiniz. Bizim gibi cümleler kurabilecek olsalar bile maymunlar konuşamaz çünkü söyleyecek bir şeyleri yoktur. İnsanlar gibi ileri seviye iletişim kurmak için gereken bilişsel altyapıdan mahrumdurlar. İnsanlar, dilsel ve bilişsel donanım açısından diğer bütün canlılardan üstündür.

İnsanların beyin dokusu en yakın kuzenleri şempanzelerden oldukça büyüktür. 1480 cm3 hacim ve 1400 gram ağırlığı ile insan beyni ile şempanze beyni arasında bariz bir fark vardır. Ancak genetik olarak baktığımızda insanlar ile şempanze DNA’sının %98’i aynıdır. Yaklaşık %2’lik fark size az gelmesin. Kritik bölgelerde olduğunda inanılmaz değişimlere neden olabilir. Bu kritik bölgeler neler olabilir? Örneğin neokorteks.

Neokorteks gri ve beyaz maddenin birleşimi ile oluşmuş beynin en üst katmanıdır. Şempanzeler ile kıyaslandığında insanlarda hem gri madde hem de beyaz madde daha fazla bulunur. Gri madde nöron gövdelerinden oluştuğu için bize nöron sayısını verir. Evrimsel süreçte insanlar nörogenezde daha başarılı olmuştur. Bazı genetik değişimler sayesinde daha fazla yeni nöron üretilmiştir.

Serebral Korteks En Son Evrimleşen Kısım

Primatlar arasında beyin kıyaslaması yapıldığında alt bölümlerin çok büyük benzerlik taşıdığı görülür. Özellikle beyin sapı ve çevresi bu nedenle sürüngen beyni olarak adlandırılır. Üst bölümlere çıktıkça özelleşmelerin miktarı artar. Serebral korteks ise farklılıkların en fazla olduğu bölümdür. Korteksteki kıvrımlar, çukurlar en yakın kuzenlerimizde bile oldukça farklıdır. Bazı bölgeler sadece insan beyninde bulunur. Birincil görme korteksi ve birincil motor korteksine baktığımızda şempanzeler ile insanlar arasında çok az fark görürüz. Ancak planlama ve düşünme merkezi prefrontal kortekste farklar çok daha büyüktür.

Beynin evrimi esnasında belirli alanların özelleşmesinin davranışlarımızı nasıl değiştirdiğini anlatacağım. Ancak önce değinmem gereken birkaç nokta daha var. Bunlardan biri bağlantı bölgeleri. Bildiğiniz gibi beyinde 4 büyük bir de küçük lob var. 4 büyük lobun her biri belirli alanlarda birbiri ile kesişiyor. Bunlara bağlantı alanları (association areas) deniyor. Bu bağlantı alanlarının gelişmesi beynin daha organize bir şekilde çalışmasını sağlıyor. İnsan davranışı daha karmaşık hale getirmekle kalmıyor, evrimin ivmesini de artırıyor.

Beynin Evrimi Genetik Seviyede Nasıl Oldu?

200 yılı aşkın bir süredir insan beyninin evrimi hem fizyolojik düzlemde inceleniyor. Ancak teknolojik gelişmeler artık genetik ölçekte analiz yapmamıza da izin veriyor. İnsan beyninin tüm fizyolojisi genlerde saklı olan bilgiden doğar. Örneğin KTN1 geninin varyantları putamen dokusunun hacmini değiştirebilir. Genler aynı kalsa bile birkaç nükleotitlik değişimler ciddi sonuçlar meydana getirebilir.

Evrim ağacında insanların şempanzelerden ayrıldığı noktalarda bazı genler çok önemli roller üstlenmişlerdir. Örneğin ASPM ve MCPH1 geni embriyonik gelişimde nöron oluşumunu tetikler. Bu genlerde meydana gelebilecek bir mutasyon ciddi patolojik sonuçlara yol açar. Araştırmacılar insan beyninin nasıl geliştiğini ve evrimleştiğini anlamak için MCPH1 genini şempanzelere nakletmeyi bile denemişlerdir.

Konuşma becerimizin arkasında da FOXP2 gibi bir trasnkripsiyon faktörünün olduğunu belirtelim. Yapılan araştırmalar FOXP2 proteinindeki mutasyonların dil gelişimine çok zarar verdiğini gösteriyor. FOXP2 memelilerde çok korunmuş bir gen dizisine sahip. Neredeyse tüm primatlarda aynı DNA dizisi bulunuyor. Neredeyse diyoruz, çünkü insanlarda iki amino asitlik fark yaratacak bir mutasyon var. Bizdeki FOXP2 proteininin sadece 2 amino asidi farklı. Belki bu küçük farklılık insanların şempanzelerden farklı olarak konuşmasına olanak tanıyan genetik değişim zincirini başlatmış olabilir.

Beynin Evrimi Davranışlarımızı Nasıl Değiştirdi?

İnsan beyninde önce hayatta kalmak için gerekli olan temel bölgeler oluşmuştur. Solunum, kalp ritmi gibi hayati işlevleri yöneten alanlar dış darbelerden korunmak için beynin en iç bölgesinde, beyin sapı civarında bulunur. Beynin en son gelişen kısımları ise serebral kortekstir. Özellikle frontal alanların gelişmesi bize daha iyi düşünme ve karar verme yeteneği kazandırmıştır. Frontal bölgeler geliştikçe ilk özfarkındalık ortaya çıkmıştır. Homo habilis kendisinin farkında değilken Homo erectus’ta durum değişmiştir. Milattan önce 1,8 milyon – 300.000 yılları arasında yaşamış olan Homo erectus kendisinin farkındaydı. Kendi varlığı üzerine düşünebiliyordu ama düşünebildiğinin farkında değildi.

H. erectus ateşi kontrol edebilen ilk insan türüdür. Ateşi kontrol etmeye başladıktan sonra insanlar yiyecekleri pişirerek yemeye başladılar. Böylece hem yiyeceklerdeki parazitler ölüyor hem de gıdanın verimi artıyordu. Yiyecekleri pişirmekle beynin evrimi biraz daha ivmelendi. Frontal, parietal ve temporal alanlar ciddi oranda büyüyordu. Düşünme mekanizması da buna paralel olarak karmaşıklaşıyordu.

Empati Yeteneği Kazanıyoruz

Kendisi hakkında düşünmeye başlayan insan bir süre sonra düşünebilme becerisi üstüne de düşünmeye başladı. Bunun akabininde de başkalarının kendisi hakkında ne düşündüğünü merak etti. Tamam, iyi güzel de bunu nereden biliyoruz? Hikayeyi yazdık ama altını doldurmamız gerekiyor. Arkeologlar bazı fosillerin bilek ve boyun bölgesinde bazı süs eşyaları da bulmuşlardır. Bir insan neden süslenir? Etrafındaki diğer kişilerin onu beğenmesi ve güzel görünmek için bunu yapar. Süslenmek başkasının düşüncesine değer vermek ve onu anlamak ile başlayan bir eylemdir.

İnsanların bilişsel becerileri arttıkça birbirlerini daha iyi anlamaya başladılar. Nüfusun da artmasıyla topluluklar köylere, şehirlere ve devletlere evrimleştiler. Özellikle 12.000 yıl önce yerleşik hayata geçmemizle beraber beynin evrimi daha da hızlandı, insan artık biriktirmeye başladı. Sadece malını mülkünü değil, anılarını her şeyi biriktiriyordu. Eskiden ölen bir yakınını gömüp yoluna devam ediyordu. Yerleşik hayatta ondan ayrılmadı, ölmüş bile olsa mezarını ziyaret etti. Birikim arttıkça sosyal yaşam karmaşıklaştı. Sonunda bugün yaşadığımız dünyaya geldik. İşleri basitleştirmek yerine olabildiğince zorlaştırdık.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15530349

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/evan.20095

https://www.nature.com/articles/nn814

https://www.nature.com/articles/nature01025

Yazıyı beğendiyseniz 5 yıldız verebilir misiniz?

Çağlayan Taybaş

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Moleküler Biyoloji ve Genetik mezunuyum. Şu an Johnson & Johnson'a bağlı olarak Erenköy Ruh ve Sinir Hastalıkları hastanesinde klinik araştırma koordinatörü olarak çalışıyorum. Ayrıca İstanbul Üniversitesi'nde ekonomi (açık öğretim) okuyorum. Lisans hayatım boyunca laboratuvarın yanında bilim yazarlığı, programlama, ney ve satranç ile uğraştım. Mezun olduktan sonra askere gitmeden önce sinirbilim.org'u kurdum. Şu an iş hayatım çok yoğun olduğu için eskisi gibi yazamıyorum. Yine iyi idare ettiğimizi düşünüyorum. Bana herhangi bir soru sormak isteyen varsa c.taybas@gmail.com'a mail atabilirler.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.