Darwin ve Moleküler Devrim

[bluemoon24]

Ancak Darwin, genetik süreçlerin nasıl işlediğini

-özelliklerin bir kuşaktan diğerine nasıl aktarıldığını- bilmiyordu. Ebeveynler

ve yavrular arasındaki genel benzerliğin farkında olsa da, kalıtım sürecinin

ayrıntılarını anlamamıştı. Oysa, tam da Darwin'in evrim düşüncesini

geliştirmekte olduğu sıralar, Gregor Mendel, bu ayrıntıları anlama

aşamasındaydı. Darwin, Mendel'in makalesini hiçbir zaman okumadı. Sonuç

olarak, o sıralar kalıtımla ilgili geçerli yaklaşım olan karışımsal kalıtım

düşüncesiyle yetinmek zorunda kaldı. Bu düşünceye göre bir yavru, ebeveynlerinin

özelliklerinin bir karışımını taşırdı ve genellikle bir özellik, anne ve

babanınkilerin ortalaması gibiydi.Ancak, Türlerin Kökeninin

yayımlanmasından sekiz yıl sonra (Mendel'in makalesinden bir yıl sonra),

1867'de, bir mühendis olan Fleeming Jenkin, karışımsal kalıtım ve doğal

seçilimin birbirleriyle uyumlu olmadığını gösterdi. Biri kırmızı, diğeri beyaz

iki kutu boya olduğunu ve doğal seçilimin kırmızı özelliği yeğlediğini

düşünün. Karışımsal kalıtım durumunda, kırmızı bir birey ile beyaz bir bireyin

çiftleşmesi sonucu oluşacak yavrular her zaman pembe olacaktır. Yalnızca

kırmızı ile kırmızının çiftleşmesi durumunda kırmızı bireyler ortaya çıkacak,

diğer tüm çiftleşmelerdeyse (ör. beyaz + kırmızı: pembe + kırmızı) kırmızılık

azalacaktır. Yeni ve yararlı bir özellik olan kırmızı, büyük bir olasılıkla

ender olarak ortaya çıkacak ve hakim durumdaki beyaz form ile çiftleşerek pembe

yavrular üretecektir. Diğer bir deyişle, karışımsal kalıtım her şeyin

orta noktaya yaklaşmasına yol açacak, renk pembeye yaklaştıkça, bir uç nokta

olan kırmızı yok olacaktır. Fleeming'in düşüncesi, haklı olarak bunun doğal

seçilimin etkisine ters düşen bir süreç olduğuydu.Darwin, Jenkin'in

haklılığını görerek kuramını kurtarmak için bir yol aradı ve pangenesis adını

verdiği kendi kalıtım kuramını ortaya attı. Bu kuram özünde, Jean-Baptiste de

Lamarck adlı Fransız biyologun, 19. yüzyılda dile getirdiği ve sonradan

Lamarkizmle tanımlanacak olan kalıtım sürecine benziyordu. Bu süreç,

edinilmiş özelliklerin kalıtımını içeriyordu. Temelde Lamarck, bir canlının,

yaşamı süresince edindiği özellikleri yavrularına geçirebileceğine inanıyordu.

Lamarck'ın kendisi tarafından kullanılmamış olmasına karşın, bu konudaki en ünlü

örnek zürafanın boynuyla ilgili olanıdır. Lamarkizme göre tek tek her zürafa, en

üst dallardaki yapraklara ulaşabilmek için yaşamı boyunca boynunu gerdiği için,

yaşlı bir zürafanın boynu gençlerinkine göre biraz daha uzundur.

Lamarck, zürafanın boyun uzunluğundaki bu değişimin yavrularını da

etkileyeceğini düşünüyordu; böylece sonraki kuşağın zürafaları, yaşamlarına

önceki kuşaktan daha uzun boyunlarla başlayacaklardı. Darwin'in Pangenesis

Kuramı ise bu süreç için bir mekanizma öneriyordu: Vücudun değişik parçalarında

üretilen gemüller, kana karışarak eşey hücrelerine, yani erkekte sperm,

dişideyse yumurta hücrelerine taşınıyordu. Her bir gemül, anatomik bir parça ya

da bir organa ait özellikleri belirliyordu. Bu durumda bir zürafanın yaşamı

boyunca boynunu germesi, boyun uzunluğu gemüllerinin sürekli daha uzun boyun

sinyalleri göndermesine neden olacaktı.Lamarck ve Darwin yanılmışlardı.

Darwin'in kurguladığı sistemin yanlışlığını ortaya çıkaran, kendi kuzeni Francis

Galton oldu. Galton, birkaç kuşak boyunca tavşanlara, başka renk tavşanlardan

kan verdi. Darwin haklı olsaydı, kanın içindeki yabancı renk gemülleri nedeniyle

alıcı tavşanların en azından birkaç tane 'yanlış renkte'yavru üretmeleri

beklenirdi. Oysa Galton, deneyi birçok kuşak boyunca tekrarlamasına karşın,

beklenenden farklı bir renk oranı gözlemlemedi. Jenkin'in eleştirilerini

yanıtlayabilmek için son çare olarak Pangenesis'e sarılmış olan Darwin'se,

Galton'un ortaya koyduğu delilleri kabul etmek istemedi. Sonunda, Darwin'in

öldüğü sıralarda, Alman biyolog August Weismann, sperm ve yumurta oluşturan eşey

hücrelerinin diğer vücut dokularıyla ilişkisi olmadığını ortaya koydu. Yani. bir

zürafanın boynuyla sperm/yumurta üreten hücreleri arasında hiçbir iletişim

yoktu. Dolayısıyla Lamarkizm ve Pangenesis, biyolojik olarak

olanaksızdı.Darwin'in, Mendel'in çalışmaları konusunda bilgisi olsaydı,

Jenkin'i yanıtlayabilmek için son derece ayrıntılı, üstelik de bütünüyle yanlış

olan Pangenesis Kuramı'nı ortaya atması gerekmeyecekti. Mendel, bezelye

bitkilerini üreterek yaptığı gözlemlerine dayanarak, daha sonra gen adı

verilecek olan kalıtım etkenlerinin, bireyin deneyimlerinden etkilenmedikleri,

aksine, kuşaktan kuşağa bir bütün olarak ve değişmeden aktarıldıkları sonucuna

vardı. Ayrıca bazı koşullar altında, bir özellik geçici olarak gizli

kalabiliyordu. Kırmızı ve beyaz boya kutularımıza dönecek olursak, ilk

çiftleşmenin sonucunda pembe bireyler ortaya çıksa bile. bir sonraki kuşakta,

örneğin pembe + pembe çiftleşmesinden kırmızı bireyler elde edilebilirdi.

Böylece Mendel'in çalışmaları hem doğal seçilimi Jenkin'in eleştirilerinden

kurtarıyor, hem de doğal seçilimin işleyebileceği genetik bir temel

sağlıyordu.Doğal seçilimin kritik etkeniyle ilgili olarak (önce

karışımsal kalıtım, sonra da Pangenesis konusunda) Darwin'in iki kez yanıldığı

düşünülürse, bu kuramın varlığını sürdürmesi çok olağandışı bir durum. Üstelik,

kuruluşundaki hatalara karşın bu kuramın doğruluğu artık kanıtlanmış bulunuyor.

Bu olağandışı sonucun nedeni, Darwin'in öncelikli olarak bir

'deneyci'(empiricist) olmasıydı: Onun için önemli olan. gözlemlerini açıklama

çabaları değil, gözlemlerin kendisiydi. Evrim biyologu Ernst Mayr'ın da yazdığı

gibi, Darwin, genetik çeşitliliği bir 'kara kutu'gibi ele aldı. Hem bir

doğabilimci, hem de hayvan yetiştiriciliğiyle ilgili literatürü izleyen bir

okuyucu olarak. çeşitliliğin her zaman var olduğunu biliyordu ve bu onun için

yeterliydi. Ayrıca, doğal seçilimin hammaddesi olan çeşitliliğin, her kuşakta

yenilendiğinden ve dolayısıyla her zaman varolacağından da emindi. Diğer bir

deyişle, doğal seçilim kuramının öncülü olarak doğru bir genetik kurama

gereksinimi yoktu. Öte yandan, son 50 yıl içinde moleküler genetik

alanında kaydedilen olağanüstü ilerlemeyi gözönüne alırsak, Darvin'in

düşüncelerinin varlığını sürdürebilmiş olması daha da şaşırtıcı. Jim Watson ve

Francis Crick, DNA'nın sarmal yapısını. Türlerin Kökeninin yayınlanmasından

neredeyse 100 yıl sonra ortaya çıkardılar. O zamandan beri moleküler biyolojide

kaydedilen ilerlemeleri Darwin'in öngörmesine olanak yoktu. Yine de onun basit

kuramı, biyolojide kendisini izleyen tüm gelişmelere ters düşmeden yaşadı. Hatta

yeni bulgular, kuramı zayıflatmak bir yana. destekledi bile. Moleküler

genetiğin en son zaferini, insanın (ve birçok başka türün) genomundaki dizilimin

eksiksiz olarak belirlendiği çalışmayı ele alın: Kendisi de genom projelerinin

başlatanlarından olan Jim Watson, projeden bugüne kadar elde edilen en önemli

bulgunun ne olduğu konusunda düşüncesi sorulduğunda, Genom projesi Darwin'in,

kendisinin bile inanmaya cesaret edebileceğinden daha haklı olduğunu gösterdi

yanıtını vermişti. Ayrıca Watson. beklenilenin tersine, genom

projesinden çıkarılacak tıbbi sonuçlar yerine evrimsel sonuçlan vurgulamayı

yeğledi. Çünkü genom projesi, genetik organizasyonun temel özelliklerinin tüm

canlılar tarafından ne ölçüde paylaşıldığını ortaya çıkarmış bulunuyordu. Watson

haklı olarak, genom çalışmalarıyla birlikte, canlıların evrimsel bağlantılarıyla

ilgili yeni ufukların da açılacağı düşüncesinde.Yakın zamanda, Türlerin

Kökenini yeniden yazma ve güncelleştirme işini üstlenmiş olan İngiliz bilimci

Steve Jones da, Darwin'in çalışmasının sağlamlığından etkilenenlerden: Sonuç

olarak bu kitap (benim beklemediğim kadar) aslına benzeyen bir yapıt oldu.

Darwin'in tezi. bir asırlık bilimsel gelişmeyi kolayca kaldırabiliyor.

Tüm bulgular, Darwin'in düşleyebileceğinin çok ötesinde olmalarına

karşın, Türlerin Kökeninde çizilen çerçeveye rahatça oturuyorlar. Bu modern

çağda, Darwin, gerçekten de kendisinin bile inanmaya cesaret edebileceğinden

daha doğru.Yaprak yiyebilmek için moleküler düzeyde ne

gerekli?Doğal seçilimin gücünü en iyi ortaya koyan süreçlerden biri de

benzeştiren evrimdir. Bu süreç, akrabalıkları olmayan canlı gruplarının, aynı

seçilim baskısı sonucunda benzer özellikler edinmesini içerir. Bu yakınlaşma

farklı düzeylerde olabilir: Örneğin kuşların ve yarasaların kanatlan,

benzeştiren evrim sonucunda oluşmuştur. Her iki çözüm de. bir uçma

organı yaratmak şeklindeki evrimsel sorunu paylaşır. Kuş ve yarasa kanatları

temelde bütünüyle farklıdır elbette (örneğin, kuş kanadı kuşun yalnızca ön

ayağını, yarasa kanadıysa hem ön hem de arka ayakları içerir). Ayrıca bu iki

canlı grubunun, uçma yeteneğini birbirlerinden bağımsız olarak kazandıkları da

çok açıktır. Taksonomistlerin yarasayı kuş olarak sınıflandırma tehlikesi

yoktur; çünkü bu canlılar ortak olan sorunlarını çok farklı yollarla

çözmüşlerdir.Ancak, taksonomistler için büyük sorun yaratan doğal

seçilim örnekleri de var. Bazı durumlarda benzeşim süreci o kadar etkili oluyor

ki, ortaya çıkan benzerliğe dayanarak hiçbir akrabalığı olmayan canlılar,

yanlışlıkla aynı gruba konulabiliyorlar. Örneğin, soyu tükenmiş olan

keselikurdun, görünürde kurda çok benzemesi, ilk taksonomik değerlendirmeler

sonucunda bu iki canlının yakın evrimsel akrabalar olarak sınıflandırılmasına

(diğer bir deyişle benzerliklerinin, kurt-benzeri ortak bir atadan evrimleşmiş

olmalarından kaynaklandığı düşüncesine) neden olmuş. Oysa daha ayrıntılı

bir incelemede, temelde çok farklı iki ayrı memeli grubuna ait oldukları ortaya

çıkıyor: Keselikurt bir keseli, kurtsa bir etenli (plasentalı) memeli. Yani bir

kurda benzemesine karşın keselikurt, aslında kanguru gibi keseli hayvanlarla

daha yakın akraba. Öyle görünüyor ki, iki ayrı bölgede 'köpek'liği yeğleyen

seçilim baskısı, biri keseli, diğeri plasentalı olmak üzere iki farklı hayvan

çözümüyle sonuçlanmış.Darwin'in bu örneklerle bir sorunu olmayacağı

kesin. Ancak DNA devrimi, seçilim sonucu oluşan benzerlikleri çok daha ayrıntılı

incelememize olanak tanıyor. Doğal seçilim ne kadar duyarlı? Benzer seçilim

baskıları, farklı gruplar arasında moleküler düzeyde benzeşmeyle sonuçlanabilir

mi? Diğer bir deyişle, temel bir işlevi yerine getirmek üzere belli bir proteini

kullanan çeşitli canlılar arasında, protein dizilimi açısından benzeştiren evrim

gelişmesini bekleyebilir miyiz?DNA dizilimi, yaşamın aktif molekülleri

olan proteinleri kodlar. Proteinlerin kendileriyse aminoasit adı verilen

yapıtaşlarından oluşurlar. Yani bir genin DNA dizilimi, oluşacak aminoasit

zincirini belirler. Dolayısıyla DNA diziliminde oluşan bir mütasyon,. üretilen

proteinin aminoasit dizilimini de etkiler. Öyleyse, belli bir proteinin belli

bir biçimde kullanımının yeğlendiği durumlarda, akrabalığı olmayan canlıların

aminoasit diziliminde de benzeştiren evrim görmeyi bekleyebilir

miyiz?Doğal proteinlerde 20 farklı aminoasit bulunabiliyor. Proteinin

belli bir yerinde bu 20 aminoasitten herhangi biri bulunabileceği için, olası

farklı dizilim sayısının çok yüksek olduğunu unutmayın. Örneğin, 200 aminoasit

uzunluğundaki bir protein için 20 üzeri 200 farklı aminoasit dizilimi

bulunabilir. Doğal seçilim, proteinin işlevini en iyi biçimde yerine getirmesini

sağlayan dizilimi yeğler. Ama doğal seçilim ne kadar kesin sonuç verebilir?

Belli bir işlev için ortak seçilim baskıları olduğunu varsayarsak, farklı canlı

gruplarında bağımsız olarak aynı aminoasit dizilimiyle -bütün olasılıklara

karşın yeğlenen dizilimle- sonuçlanabilir mi?Belli koşullar altında,

evet. Bunun en iyi örneğini yaprak-yiyen hayvanlarda görebiliriz. Yaprak

yemek, besin elde etmenin zahmetli bir yolu; çünkü bitkilerde hücre duvarının

temel maddesi olan selülozun parçalanması, özellikle zor. Ve selülozu

parçalayamazsanız yaprak hücrelerinin içine ulaşıp gerekli besinleri

alamazsınız. Bu nedenle, geviş getirenler olarak bilinen, ineğin yanısıra

başka evcil hayvanları da içeren memeli grubu, mikroplardan yararlanır.

Bu hayvanların bağırsaklarında, selülozu ustaca parcalayabilen bakteri

toplulukları yaşar. Kısacası inekler, selülozu parçalayıp bitki hücrelerini

açmak için bakterileri kullanırlar. Ama bakteriler bu hücrelerin içindeki besini

kendileri kullandıkları için, ineklerin bu kez de besini bakterilerden ayırmanın

bir yolunu bulmaları gerekir. Bunu yapabilmek için inekler ve diğer geviş

getirenler, lizozim adı verilen ve bakterilerin hücre duvarını parçalayan bir

enzim (aktif bir protein) kullanırlar. Sonuç olarak, bir ineğin yediği

otlardan besin elde etme süreci son derece dolaylı: Otu yiyor, bakteriler

bitkinin selüloz hücre duvarını parçalıyor ve hücrenin içindekileri kullanıyor:

bundan sonra ineğin bağırsaklarındaki lizozim, bakterileri parçalıyor ve sonunda

besinler ineğe ulaşabiliyor. Evrimsel açıdan lizozim, yeni bir sindirim işlevi

için kullanılmış oluyor. Enzimin tipik işleviyse, memeli vücudunu bakteri

saldırılarına karşı korumak; hayvan için sorun yaratmalarına fırsat vermeden,

bakterilerin lizozimler tarafından parçalanması gerekiyor. Örneğin, gözyaşındaki

lizozim bu yolla bakteriyel enfeksiyon riskini azaltıyor.Aslında geviş

getirenler yaprak yemekte uzmanlaşmış tek memeli grubu değil. Özellikle Asya'da

yayılım gösteren ve langur adı verilen bir grup maymun da bu işi yapabiliyor.

Peki ama langurlar selülozu sindirme sorununu nasıl çözüyorlar? Şaşırtıcı bir

şekilde (ve geviş getirenlerle hiç de yakın akraba olmadıkları için bağımsız

olarak) bu sorun için aynı çözümün evrimleştiğini görüyoruz: Onlar da

bağırsaklarında, işlevi selülozu parçalamak olan bir bakteri topluluğu

barındırıyorlar. Ve onlar da, bakterilerin bitkilerden aldıkları besini elde

etmek için, bakterilerin hücre duvarını parçamada lizozimden yararlanıyorlar.

Bu olgunun kendisi, benzeştiren evrimin. diğer bir deyişle bütünüyle

ayrı iki hayvan grubunun ortak bir evrimsel sorunda aynı çözüme ulaşmasının,

güzel bir örneğini oluşturuyor. Ancak benzeşim bununla da kalmıyor: Langur

maymunlarına ve geviş getirenlerden biri olarak ineğe ait lizozimlerin aminoasit

dizilimlerini karşılaştırdığımızda, bu kadar uzak akraba olan gruplar için

bekleyebileceğimizden çok daha yüksek bir benzerlik buluyoruz. Daha ayrıntılı

bir inceleme yaptığımızdaysa, geviş getirenlerdeki belli aminoasit

değişimlerinin (olasılıkla lizozimin sindirime ilişkin bu yeni işlevi

kazanmasını kolaylaştırmak üzere) langurlarda da gerçekleşmiş olduğunu

görüyoruz.Bu son derece olağanüstü bir sonuç. Bu iki yaprak-yiyen grup,

yalnızca selüloz sorununu çözmek için kirli işlerini bakterilere yaptırmakla

kalmadılar, lizozimi genel bir bakteriyel savunma enzimi olmaktan, sindirim

işlevinin temel öğesi olmaya dönüştüren aminoasit değişimleri açısından da

benzeştiler. Doğal seçilimin, aminoasit diziliminde evrimle sonuçlanması

gerçekten dikkate değer bir olgu. Bizim gibi (ya da inekler ya da langur

maymunları gibi) karmaşık hayvanların vücudunda üretilen yaklaşık 100 000 farklı

protein var. Ve bu örnekte, bu proteinlerden yalnızca bir tanesinde, lizozimde

oluşan küçük farklılaşmalar, doğal seçilimin gücünü yönlendirmek için yeterli

olmuş.Yakın geçmişte bu öykünün bir başka yanı daha ortaya çıktı. Geviş

getirenler ve langur maymunları gibi yaprak yiyen ve dolayısıyla selüloz

sorunuyla karşı karşıya olan bir kuş türü incelendiğinde, yalnızca Amazon

havzasında bulunan ve son derece garip görünüşlü olan hoatzin adlı bu kuşun

da, selüloz sorununu bakterilerin yardımıyla çözdüğü ve bakterileri parçalamak

içinse lizozim kullandığı bulundu. Evet, yaprak yiyen iki memeli grubuna ait

lizozimin ve hoatzin lizoziminin aminoasit diziliminde de benzeşme oluşmuş.

Diğer bir deyişle, moleküler düzeydeki bu benzeştiren evrim örneğinin yalnızca

memelileri değil, kuşları da içerdiğini görüyoruz.



Siyaset, Bilim Ve Tarih Bilinci (Doğan Özlem )The Benefits Of TreesEnerji TasarrufuAlternatif Ucuz Enerji KaynaklarıErozyonun Tanımı Ve ÇeşitleriDünyamızın HareketleriDoğalgazDeve KuşlarıTeknolojik CellatlarımızKüresel IsınmaÇimento İşkolu Ve SorunlarıAtmosferin Başlıca Gaz KirleticileriNükleer EnerjiYapay KristallerHyrogen Fuel  The Fuel Of FutureKentiçi Ulaşımı Ve Çevre SorunlarıPrcı HakkındaÇevre Kirliliği Ve SonuçlarıSivil SavunmaUluslararası Hukuk Ve Çevre