İşlev (biyoloji)

Evrimsel biyolojide işlev veya fonksiyon, doğal seçilim yoluyla evrimleşen bir sistemde bazı nesnelerin veya süreçlerin ortaya çıkma nedenidir. Bu neden tipik olarak, klorofilin fotosentezde güneş ışığının enerjisini yakalamaya yardımcı olması gibi bazı sonuçlara ulaşmasıdır. Bu nedenle, onu içeren organizmanın hayatta kalma ve üreme olasılığı daha yüksektir, başka bir deyişle işlev organizmanın uygunluğunu artırır. Evrime yardımcı olan bir özelliğe adaptasyon denir; diğer özellikler işlevsel olmayan spandreller olabilir, ancak bunlar da daha sonra evrim tarafından yeni işlevlere hizmet etmek üzere seçilebilir.

Biyolojide işlev birçok şekilde tanımlanmıştır. Fizyolojide, basitçe bir organ, doku, hücre veya molekülün ne yaptığıdır.

Biyoloji felsefesinde, doğal seçilim geleceğe yönelik herhangi bir hedef olmaksızın işlese de işlevden bahsetmek kaçınılmaz olarak bir tür teleolojik amacı akla getirir. Yine de biyologlar sıklıkla teleolojik dili işlev için bir steno olarak kullanırlar. Çağdaş biyoloji felsefesinde, biyolojik dünyadaki işlevin üç ana açıklaması vardır: nedensel rol, seçilmiş etki ve amaca katkı teorileri.

Fizyolojide işlev, bir organizmada bir sistem tarafından yürütülen, örneğin bir hayvanda duyum ya da hareket gibi bir faaliyet ya da süreçtir.^[1] Biçime karşıt olarak bu işlev kavramı (sırasıyla Aristoteles'in ergon'u ve morfê'si^[2]) Klasik Antik Çağ'da biyolojik açıklamaların merkezinde yer almıştır. Daha modern zamanlarda ise 1830 Cuvier-Geoffroy tartışmasının bir parçasını oluşturmuştur; Cuvier bir hayvanın yapısının işlevsel ihtiyaçları tarafından yönlendirildiğini savunurken, Geoffroy her hayvanın yapısının ortak bir plandan değiştirildiğini öne sürmüştür.^[3][4][5]

İşlev, adaptasyon,^[6] evrimsel uygunluğa katkıda bulunma,^[7] hayvan davranışları^[8] ve aşağıda tartışıldığı gibi biyoloji felsefesinde bir tür nedensel rol veya amaç^[9] olarak da dahil olmak üzere çeşitli şekillerde tanımlanabilir.^[10][11]

İşlevsel bir özellik evrimsel biyolojide adaptasyon olarak bilinir ve bir karakterin adaptif olup olmadığını araştırmaya yönelik araştırma stratejisi adaptasyonizm olarak bilinir. Bir karakterin işlevsel olduğunu varsaymak araştırmalarda yardımcı olsa da organizmaların bazı özellikleri işlevsel değildir, tesadüfi spandreller, komşu işlevsel sistemlerin yan etkileri olarak oluşur.^[6]

Doğal seçilim açısından bakıldığında, biyolojik işlevler uygunluğa katkıda bulunmak için vardır ve bir organizmanın üremek için hayatta kalma şansını artırır.^[7][12] Örneğin, bir bitkideki klorofilin işlevi, fotosentez için güneş ışığının enerjisini yakalamaktır^[13] ve bu da evrimsel başarıya katkıda bulunur.^[14]

Etolog Niko Tinbergen, Aristoteles'in dört nedenine dayanarak,^[8] bir biyoloğun bir davranışı açıklamaya yardımcı olmak için sorabileceği dört soru belirlemiştir, ancak bunlar daha geniş bir kapsama genelleştirilmiştir.

1. Mekanizma: Hangi mekanizmalar hayvanın bu şekilde davranmasına neden olur?
2. Ontojeni: Hayvanın embriyolojisindeki (ve eğer öğreniyorsa gençliğindeki) hangi gelişimsel mekanizmalar davranışa neden olan yapıları yarattı?
3. İşlev/adaptasyon: Davranışın evrimsel işlevi nedir?
4. Evrim: Davranışın filogenisi nedir ya da başka bir deyişle, hayvanın evrimsel tarihinde ilk olarak ne zaman ortaya çıkmıştır?

Bu sorular birbirine bağlıdır, öyle ki örneğin adaptif işlev embriyonik gelişim tarafından kısıtlanır.^{[15][16][17][18]}

İşlev, teleolojik anlamda amaçla, yani bir hedefe ulaşmak için bilinçli zihinsel niyete sahip olmakla aynı şey değildir. Biyoloji felsefesinde evrim, geleceğe yönelik hiçbir 'hedefi' olmayan kör bir süreçtir. Örneğin, bir ağaç herhangi bir amaç için çiçek yetiştirmez, sadece bunu yapmak üzere evrimleştiği için bunu yapar. 'Bir ağaç tozlayıcıları çekmek için çiçek yetiştirir' demek, eğer bir amaç ima ediyorsa yanlış olacaktır. Bir işlev bir şeyin ne yaptığını tanımlar, 'amacının' ne olduğunu değil. Bununla birlikte, teleolojik dil, uygulanabilirliği tartışmalı olsa da biyologlar tarafından işlevi tanımlamanın kısa bir yolu olarak sıklıkla kullanılmaktadır.^[11]

Çağdaş biyoloji felsefesinde, biyolojik dünyadaki işlevin üç ana açıklaması vardır: nedensel rol,^[20] seçilmiş etki^[21] ve amaca katkı^[22] teorileri.

Biyolojik işlevin nedensel rol teorilerinin kökeni Robert Cummins'in 1975 tarihli bir makalesine dayanmaktadır.^[20] Cummins, bir sistemin bir bileşeninin işlevsel rolünü, bileşenin daha büyük içeren sistem üzerinde sahip olduğu nedensel etki olarak tanımlar. Örneğin, kalp dolaşım sisteminde kan pompalamak gibi gerçek bir nedensel role sahiptir; dolayısıyla kalbin işlevi kan pompalamaktır. Bu açıklamaya, çok gevşek bir işlev kavramı olduğu gerekçesiyle itiraz edilmiştir. Örneğin, kalp aynı zamanda ses üretme gibi nedensel bir etkiye de sahiptir, ancak ses üretmeyi kalbin işlevi olarak görmeyiz.^[23][24]

Biyolojik işlevlerin seçilmiş etki teorileri, biyolojik bir özelliğin işlevinin, özelliğin seçildiği işlev olduğunu savunur.^[21] Örneğin, kalbin işlevi kan pompalamaktır, çünkü bu, kalbin evrim tarafından seçildiği eylemdir. Başka bir deyişle, kalbin evrimleşmesinin nedeni kan pompalamaktır. Bu açıklama, çok kısıtlayıcı bir işlev kavramı olduğu için eleştirilmiştir. Hangi davranışın bir özelliğin seçilmesine katkıda bulunduğu her zaman net değildir, çünkü biyolojik özellikler seçilmemiş olsalar bile işlevlere sahip olabilirler. Faydalı mutasyonlar başlangıçta seçilmemiştir, ancak işlevleri vardır.^[25]

Amaca katkı teorileri, nedensel rol ve seçilmiş etki teorileri arasında bir orta yol bulmaya çalışmaktadır.^[22] Christopher Boorse, biyolojik bir özelliğin işlevini, bu özelliğin hayatta kalma ve üremeye istatistiksel olarak tipik nedensel katkısı olarak tanımlar. Örneğin, zebra çizgilerinin bazen avcıların kafasını karıştırarak işe yaradığı söylenir. Zebra çizgilerinin bu rolü, zebraların hayatta kalmasına ve üremesine katkıda bulunacaktır ve bu nedenle yırtıcıların kafasını karıştırmanın zebra çizgilerinin işlevi olduğu söylenebilir. Bu açıklama altında, bir özelliğin belirli bir nedensel rolünün onun işlevi olup olmadığı, bu nedensel rolün o organizmanın hayatta kalmasına ve üremesine katkıda bulunup bulunmadığına bağlıdır.^[26]