GENLER – 1. Bölüm: Kalıtımın Biyolojisi ve Tarihçesi

GeoGuessr
October 19, 2017
Derin Denizlerin 5 Garip Yaratığı
October 25, 2017

Merhaba İnternet!

 

“Saçma sapan tutkular, en az mantık kadar, insan doğasının bir parçası gibi görünüyor” – Aristotle

 

Geçenlerde aklıma geldi…

Anne-babaya benzerlik bizim için çok önemli ve ciddi bir konu. O kadar ciddi ki daha 2 saat önce doğmuş bebeği annesine ya da babasına benzetmeye çalışan insanlar var etrafta. Çoğumuz anneye ya da babaya benzerliği otomatik olarak pozitif bir özellik olarak sayarız. Biyolojik anne-babaya sahip olmayan çocuklar genelde toplum içinde garipsenirler, hatta bazen dışlanırlar.

.
.
.

Peşinden düşündüm ki…

21. yüzyıldayız ve insanlar, Dünya’da o kadar yardıma muhtaç, evlat edinmeyi bekleyen çocuk varken hâlâ kendi kan bağlarını devam ettirecek çocuklara sahip olmak istiyorlar. Kendi çocuğunu yapmak, büyütmek ve kendi çocuğunun geleceği için yatırım yapmak o kadar normal bir şey ki, evlatlık edinme gibi bir seçenek her türlü yol denendikten sonra, zar zor verilen bir karar.

Nedenini sorgulayan çok az kişi var.

.
.
.

Ertesi gün Reddit‘te karşıma gen terapisi hakkında bir yazı çıktı. Çinli bilim adamlarının birkaç günlük embriyonun içindeki genlerde var olan hastalığı nasıl bulup çıkardıklarını okudum. Akıl alır gibi değil çünkü bu demek oluyor ki çok yakın zamanda anne-babadan çocuklara geçen hastalıklar tamamen önlenebilecek.

 

Yukarıda 3 ayrı paragrafta bahsettiğim olaylar okuyacağın yazının özeti diyebilirim.

Kısacası bu yazı;

  1. Genler, DNA, üreme ve kalıtım nedir?
  2. Genleri anlama ve manipüle etme sürecinin tarihçesi nedir?
  3. Bugün gen biliminde neredeyiz?

Sorularını cevaplamaya çalışacak.

Biraz ağır bir konu ama elimden geldiği kadar olayı basitleştirmeye çalıştım.

Umarım zevkli bir okuma olur.

 

Kalıtım, Genler ve İnsan

 

  • Neden anne-babamıza benziyoruz?
  • Kalıtım denen şey nereden gelir?
  • Kalıtımla gelen özellikleri bir şekilde kontrolümüz altına alma ihtimalimiz var mı?

Bu sorular bizi binlerce yıldır meşgul eden, kendimize göre değişik yöntemlerle cevaplar bulmaya çalıştığımız fakat donanım yetersizliği yüzünden çok uzun zaman boyunca bize soyut kalmış kavramlar.

M.Ö üçüncü yüzyılda Pythagoras, Aristotle ve Plato gibi düşünürler hayatın doğası hakkındaki düşüncelerini kâğıda dökerek kalıtım hakkındaki ilk somut ürünleri bize kazandırmışlar, fakat genetik araştırmalar anca 19. yüzyılın ortalarında, özellikle Gregor Mendel‘in bezelyeler üzerine yaptığı deneylerle birlikte somut bir hal almaya başlayabilmiştir.

Genetik bilimini Mendel’den önce ve Mendel’den sonra olarak iki döneme ayırabiliriz. Çünkü Mendel’den önce kalıtım hakkındaki bilgilerimiz yanlış ve eksikti.

Mendel’e varana kadar anneyle babanın özelliklerinin yavrulara, blendera koyup karıştırır gibi, harmanlama yoluyla geçtiğini düşünüyorduk. Örneğin, “Beyaz bir sincapla siyah bir sincap çiftleşirse yavruları gri olur” tarzı bir mantık vardı. Baskın-çekinik genlerden kimsenin haberi yoktu.

Bugün, kalıtım hakkında bilimin sayesinde çok fazla şey biliyoruz. O kadar bilgiliyiz ki genetik kodu okumayı tamamen çözdük ve hatta kalıtımla gelen hastalıkları önleme noktasına kadar geldik.

Şimdi Mendel’den bu yana, bilimin kalıtım hakkında bize öğrettiklerine bakalım.

 

Sen anne-babanın genetik kodlarının ortalamasısın:

Yeryüzüneki bütün canlıların birincil amaçları genlerini bir sonraki nesile aktarmaktır.

Bunu bazı bitki, mantar ve çoğu bakteri kendi kendisine eşeysiz üreyerek yapar; geri kalan canlıların tamamı ise bu işlemi karşı cinsle cinsel ilişkiye girerek (seks yaparak), yani eşeyli üreme yoluyla gerçekleştirirler.

Eşeyli üreme sonucu ortaya çıkan yeni ürün (yavrular) çevreye ayak uydurmada ve hayatta kalmada, eşeysiz üreyen organizmaların klonlarına göre daha başarılıdır.

Bu başarının sebebi ise, eşeyli üreme sonucu doğan yavruların bireysel özelliklerinin iki ayrı organizmanın, yani anne ve babanın genetik kodlarının ortalaması olmasıdır.

 

Yaşadığımız gezegende eşeysiz üreme canlılar arasında çok fazla tercih edilmiyor çünkü genlerin devamı için pek de başarılı bir yöntem değil.

Şöyle düşün; eğer kendi kendine çoğalan bir bakteriysen ve kalıtımsal bir hastalığın varsa, her çoğaldığında genetik kodunun aynısını klonlarına da aktaracağın için, hastalık öldürücü seviyeye geldiğinde bütün soy ağacın yok olur. Kâbus gibi!

Fakat, eğer kalıtımsal bir hastalık taşıyorsan, o hastalığı taşımayan daha sağlıklı bir canlıyı ayartıp onunla cinsel ilişkiye girersen, hastalığın bir sonraki nesillere geçmesini engelleme şansın doğar ve soy ağacını gönül rahatlığıyla devam ettirebilirsin.

Cinsel ilişki sonucu doğan yavrular anne-babanın genetik kodunun ortalamasını taşırlar.

Bu da demek oluyor ki eşeyli üreme kalıtımla geçen hastalık riskini %50 oranında azaltır. Bu yüzden de yeryüzündeki canlıların %99’u eşeyli üreme yöntemini tercih ederler.

 

İçgörüş: “Kan bağı” tamamen insanların bilgisizlik sonucu uydurduğu bir kavram. Önem sırası kan bağına göre değil, genetik kodun benzerliğine göre belirlenir. Bir anneye ve babaya göre kendi çocukları diğer çocuklardan daha önemlidir çünkü bir çocuk resmen, annesinin ve babasının genetik kodlarının ortalamasıdır, çocukların çocukları (torunlar) büyük anne ve büyük babalarının genetik kodlarının ortalama %25’ini taşırlar vs… Bütün canlılar için kendi çocukları ve yakın akrabaları, benzer genetik kodu taşıdıkları için yabancılardan daha önemlidirler. Bu yüzden biyolojik yakınlığa kan bağı değil, daha çok gen bağı demek gerekir.

 

Kalıtım olmasaydı hiçbirimiz olmazdık:

Anne-babanın kendi özelliklerini yavrularına aktarmasına kalıtım, kalıtımı oluşturan özelliklere genetik kod, genetik kodun saklandığı yere ise DNA denir.

Balık, kuş, sinek, ağaç, köpek, bok böceği, insan, balina, dinozor, tavuk, yılan… kısacası yeryüzünde yaşayan gelmiş geçmiş bütün canlılar aynı DNA yapısına sahip. Bunu bilimsel olarak biliyoruz, tartışmaya açık bir olay değil.

Farklı canlı türlerinin ve bireysel özelliklerin oluşması ise DNA yapısında bulunan genetik kodun dizilişiyle alakalı.

Örneğin senin vücudundaki DNA dizisi, diğer insanlarla %100 oranında örtüşür. O yüzden sana bakan bir canlı senin insan olduğunu anlar ve ona göre hareket eder. Fakat burnunun uzunluğu, gözlerinin rengi, saçlarının düz ya da kıvırcık olması vs. gibi özellikler yarısını annenden, yarısını babandan aldığın kromozomlarda saklıdır.

Genetik kodun dizilişindeki farklılık, iki canlının cinsel ilişki sonrası sağlıklı bir yavru ortaya çıkaramayacak kadar arttığında ise değişik canlı türleri oluşur.

İnsan DNA’sı şempanzelerle %98, balinalarla %80, sineklerle %44, bitkilerle %18 oranında benzerlik gösterir.

Farklı çevre koşulları ise, canlı türlerinin hayatta kalabilmeleri için farklı fiziksel özellikler geliştirmelerini sağlar.

Örneğin:

 

Evrimsel not: Yeryüzündeki bütün canlılar ait oldukları cinsin temel özelliklerini taşırlar ve aynı zamanda her cinsin bireylerinin kendilerine özgü özellikleri vardır. Bunun hepimiz farkındayız ama sanki çok da dikkate almıyoruz gibime geliyor. Örneğin evinde evcil hayvan besleyen kişiler kendi hayvanlarının aynı türe ait olan diğer bireylerden farklı olduklarını ileri sürerler ve haklılar. Her canlı farklıdır. Bu durum sadece kedi, köpek tarzı evcil hayvanlar için değil, aynı zamanda at, inek, keçi, dana gibi çiftlik hayvanları, kuşlar, vahşi hayvanlar, kısacası her türlü canlı için geçerli.
Örneğin, yaban arılarının her bireyi farklı bir yüze sahipmiş, bu sayede birbirlerinin yüzlerini tanıyabiliyorlarmış ve hatta kendi arlarında arkadaş grupları varmış.

Microcosmos belgeselindeki bok böceğinin macerasını seyrederken bile insan duygulanıyor ve bok böceğinin gayretini takdir ediyor.

Evine girse düşünmeden öldürmeye kalkışacağın böceklerden beklenmeyecek derecede zeki davranışlar.

 

Genetik kodun ortalaması:

Biliyorsun her türlü yaşam biçiminin en küçük birimine hücre denir. Hücre çekirdeğinin içinde bulunan, DNA’nın sarmalandığı genetik birimlere ise kromozom denir 1

Köpekte 39 çift, insanda 23 çift, sinekte 4 çift kromozom bulunur ve kromozomların içindeki DNA’lardaki genetik bilgi, proteinler yardımıyla bir canlının bireysel özelliklerini belirler.

Kromozomlar çiftler halindedir çünkü her bir çiftin kromozomu farklı ebeveynden gelir. Nedeni ise yukarıda bahsettiğim eşeyli üreme yöntemi. 2

Yalnız işin içinde çok önemli bir faktör var:

Anne-babadan yavrulara geçen kromozomlar tamamen rasgele bir şekilde bir araya gelirler ve birazdan göreceğimiz baskınlık-çekiniklik durumuna göre kimi zaman babanın, kimi zaman annenin özellikleri vurgulanır.

 

Kromozomlar aynı genlere sahiptirler:

Genler, kromozomlar içinde bulunan DNA’nın belirli bir uzantısıdır ve proteinlere neler yapmaları gerektiğini bildiren kodlara sahiptirler. Proteinler aldıkları bu komutu devreye sokarlar ve seni sen yapan özellikler ortaya çıkar 3

Bazı özellikler tek bir genin sağladığı kod ile oluşur, bazı özellikler birden fazla genin birleşimi sonucu ortaya çıkarlar.

 

Kromozom çiftlerinden her biri aynı genlerden oluşur, aynı anda aktiftir fakat farklı alellere sahiptirler 4

Alellerin biri annenden, diğeri babandan gelir ve genetik kodun farklı modelleri olarak işlev görürler.

Örneğin hem annenden hem babandan sarı saç geni aldıysan, kromozomların bir tarafındaki aleller biraz daha açık renkte saçlara sahip olmanı, diğer taraftaki aleller biraz daha koyu renkte saçlara sahip olmanı sağlayabilir.

 

İçgörüş: Fizikçiler, içinde barındırdığı bu rasgelelik yüzünden biyolojiyi pek sevmezler. Bir fizikçi için sonuca matematikle, formüllerle ve hesaplama yoluyla ulaşmak en önemli şey. Halbuki biyoloji öyle değil. Biyolojide sonucu görmek için beklemen gerekir. Önceden tahmin edemezsin. Bu yüzden kromozomların rasgele bir araya gelmesi, moleküllerin birbirleriyle bir kalıba uymayan etkileşimleri, DNA’nın rasgele mutasyonu ya da canlı boyutu ve enerji tüketimi arasındaki tutarsızlık vs. gibi konular fizikçileri rahatsız eder. Tabi ki fizikçiler bilimin ve doğanın belirsiz ve rasgele yapısını Kuantum Dünyasını keşfedince kabul etmek zorunda kaldılar orası ayrı bir konu.

 

Mendel Yasası (baskın-çekinik genler):

Canlıların kendilerine özgü özelliklerini bir tek gen fakat iki farklı kromozom, yani iki farklı alel kontrol eder.

Kromozom çiftlerinin bir tanesini annenden, diğerini babandan aldığın için her ne kadar genetik kodlar aynı olsa da kromozomlar içindeki aleller farklı olduğu için bir tanesinin diğerine boyun eğmesi gerekir.

Böylece genlerde baskınlık ve çekiniklik oluşur.

Bugün Mendel Genetiği ya da Mendel Yasası olarak geçen olay şu şekilde gerçekleşir:

 

Pürüzsüz alel: S
Buruşuk alel:

 

Diyelim ki elimizde iki ayrı bezelye tohumu var: Pürüzsüz ve buruşuk.

Bir bezelye tohumunun pürüzsüz ya da buruşuk olmasını S ve s alelleri belirlerse, bezelyenin alellerinin baskınlık-çekiniklik ilişkisi şu şekilde olur:

 

S aleller baskın, s aleller çekiniktir.
ya da;
olan yerde etkisiz kalır.

 

Baskın alel her zaman daha iyi ya da daha kötü özelliklere sahip olacak diye bir kural yok bu arada.

Bu durum sadece genlerin bireysel özellikleri etkileme yollarından sadece bir tanesi. Tabiat anaya göre pürüzsüz ya da buruşuk hiç fark etmez, O’nun için bütün bezelye tohumları eşittir.

 

Baskın-çekinik genler ve kalıtım:

Bezelyelere geri dönelim:

Ss alel grubuna sahip bir gen her ne kadar pürüzsüz tohumlar ortaya çıkmasını sağlasa da içinde gene de buruşuk alel, yani s taşır.

Bu demek oluyor ki:

Eğer iki adet Ss alel grubuna sahip bezelye çiftleşirse, iki organizmanın rasgele karışımından oluşan kromozomlar bize dört ayrı ihtimal sunar:

SS, Ss, ss, sS

Unutma, aleller farklı kromozomlarda bulunur. Bu yüzden her ne kadar anne ve baba pürüzsüz tohumlar olsalar da eğer ikisinin de alelleri Ss şeklindeyse, ortaya ss bileşimine sahip buruşuk tohumlar çıkabilir.

 

İçgörüş: Pürüzsüz tohumlar bezelye üretmede buruşuk tohumlardan daha iyi değil fakat her özellik pürüzsüzlük ya da buruşukluk gibi basit de değil. Bazı genler hastalık ya da sakatlık da taşıyabilirler. Bu yüzden benzer genler çiftleştiğinde ortaya çıkan yavru genelde özürlü doğar. Yeryüzündeki bütün eşeyli üreyen canlı bu kuralın içgüdüsel olarak farkındadır ve yakın akraba çiftleşmesinden uzak dururlar. Kısacası eşini seçerken soy ağacında ne kadar uzağa gidersen yavrularının hasta ya da sakat doğma ihtimali o kadar azalır. Aynı zamanda çok farklı genetik özelliklere sahip bireyler çiftleşirlerse, nadir görünümlü yavruların ortaya çıkma ihtimali artar. O yüzden Meksikalı bir erkekle Japon bir kızın yavruları hem kalıtımsal hastalıklara daha zor yakalanırlar, hem de koyu renkli tenlere ve çekik gözlere sahip olurlar. Ayrıca çoğu insanın DNA’sı Neanderthal DNA’sı ile karışıktır. Bu da geçmişte iki ayrı insan cinsinin karşılaşıp cinsel ilişkiye girdiğini kanıtlar.

 

Mendel Yasası’nın önemi ve günümüz genetik bilimi:

“Eğer ayrımcılık yaptığımız insanlar hakkında daha çok bilgimiz olursa, eninde sonunda onlara yardım etmeye başlayacağız; genetik bilimi, mazluma karşı daha anlayışlı bir Dünya’nın önünü açacak.” – James Watson

 

Mendel yasaları genetik biliminin resmen önünü açtı.

Kalıtımın genler yoluyla geçtiğini ve genlerin nasıl işlediğini anlamamız, öncelikle kalıtımsal hastalıkların yavrulara geçme ihtimalini hesaplayabilmemizi ve peşinden de bu tarz hastalıkları yeni teknolojiler geliştirerek önleyebilmemizi sağladı.

Mendel Yasaları’ndan sonra genetik biliminde olan bazı gelişmelere bakacak olursak:

1915’te birkaç Avrupalı bilim adamı birbirlerinden bağımsız olarak Mendel Yasaları’nı tekrar keşfederler.

1925’te Avrupalı bilim adamları, genetik kodun matematiksel açıklaması üzerinde çalışmaya başlarlar. Böylece genler, kalıtım ve evrim arasındaki bağ daha da güçlenir.

1940 ve 1950’lerde Avrupalı bilim adamları, gen terapisinin temelini oluşturan bakteri ve virüslerin DNA yapılarını anlamak üzerine deneyler yapmaya başlarlar.

1953’te DNA’nın ikili sarmal yapısı keşfedilir. Bu sayede bilimde moleküler genetik alanın başlamasına sebep olur.

1960’larda bilim adamları, gen ifadesi yöntemi ile genetik kodu okumayı tamamen çözerler.

1970’lerde genetik mühendisliği alanı ilk kez devlet destekli olarak Avrupa’da başlar ve çok kısa sürede Amerika’ya sıçrar.

1980’lerde bilim adamları DNA’nın yapısını ortaya çıkaracak yeni yöntemler üzerine yoğunlaşırlar ve nihayet ilk genetik hastalık 1983’te belirlenir.

1990’ların başında insan genomunun DNA dizisini komple çıkarmayı amaçlayan İnsan Genomu Projesi kurulur.

1994’te ilk GDO (genetiği değiştirilmiş organizma) üretilir.

1998’de Amerika’da, Celera Genomics adında özel bir şirket kurulur ve İnsan Genomu Projesinin 2030’da bitirmeyi planladığı DNA dizisi projesini 30 sene erkene çekmeyi başarır.

2003’te İnsan Genomu Projesi ve Celera Genomics, insan genomunun DNA dizisinin tamamını çıkarttıklarını açıklarlar. Böylece alzheimer, verem, astım, kistik fibrozis, hemofili vs. gibi her türlü genetik hastalığa tedavi olanağı ortaya çıkar.

Bugün ise;

  • Genetik araştırmaların ve deneylerin son hız devam ettiği,
  • Gen terapisinin giderek yaygınlaştığı,
  • Bunların sonucu olarak da kültürel, ahlâki ve politik faktörlerin bir kez daha 5 bilimle karşı karşıya geldiği bir dönemdeyiz.

 

İnsan genleriyle oynama isteği havalı olduğu kadar tehlikeli de (sonuç):

Genlerin nasıl işlediğini anlamak, gelecekteki olası hastalıkları önceden belirlememizi ve insanların kaderlerini kalıcı bir şekilde değiştirebilmemizi sağlayacaktır.

Artık bir insanın DNA’sına bakarak ne tarz hastalıklara sahip olduğunu görebiliyoruz. Ayrıca sadece geçen 5 yılda, 2012 – 2017 yılları arasında, insan genlerini kasten ve kalıcı olarak değiştirebilecek teknolojiler geliştirdik.

Yalnız…

Teknolojik gelişmeler her ne kadar kulağa güzel gelse de gen terapisinin bir felakete dönüşme ihtimalini tahmin etmek için moleküler biyoloji okumaya ya da filozof olmaya gerek yok.

İçinde yaşadığımız dönem bize, bu dönemin bireyleri olarak bazı önemli sorumluluklar yüklüyor. Çünkü gen terapisi hakkında bugün vereceğimiz kararlar gelecek kuşakları ve bütün insanlığın geleceğini etkileyecektir.

 

Bana soracak olursan böyle bir dönemde yaşıyor olduğumuz için şanslı hissetmeliyiz.

Öncelikle, henüz tam olarak güvenli bir şekilde insan genlerini değiştiremesek bile en azından genetik kodu okumayı becerebiliyoruz. Bu çok büyük bir avantaj çünkü bunun sayesinde birçok hastalığa çare bulduk ve hatta birçok kişilik özelliklerin ve zihinsel bozuklukların (şizofreni gibi) genler sayesinde ortaya çıktığını anladık.

Ayrıca insan genleriyle oynama arzusunun getireceği ahlâki meselelerin ne kadar ince konular olduğunun az-çok farkındayız.

Sonuçta Dünya Hitler gibi genetik manipülasyon düşüncesini ırkçılığa döndürüp genleri düzeltme yöntemi olarak insan katliamını seçen hasta bir karakterden yaklaşık 70 sene önce kurtuldu.

Tabi ki Hitler insanoğlunun genetik manipülasyon çabalarının tarihteki en sıradışı olanı. Onun haricinde bazı hükümetler tarafından uygulanan zorunlu kısırlaştırma ve seçici yetiştirme girişimlerini de unutmamak lazım.

 

İnsanın kimliğinin, cinselliğinin ya da davranışlarının genler tarafından nasıl etkilediğini anlamak başka; bu özellikleri genleri değiştirerek düzeltmek ya da güçlendirmek başka şey. İlki belki şimdiye kadar sadece üniversitelerin biyoloji bölümünde okuyanların ilgisini çekmiş olabilir, fakat ikincisine istisnasız hepimizin ilgi göstermesi gerekiyor.

Şimdi sıra genler hakkındaki bu bilgi ve tecrübe birikimini gelecek nesiller için etkili ve doğru bir şekilde kullanmaya geldi gibi görünüyor.

Ne? Biri CRISPR/Cas9 mı dedi?

Bir sonraki yazı CRISPR/Cas9 teknolojilerini inceleyecek ve gen terapisinin ahlâki yönlerine biraz daha derinden bakacak.

 

Bu yazıyı PDF formatında indirebilirsin:

 

Yorumlar

yorum

Comments are closed.