Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, Güneş’in etrafında dönen Dünya şekillenmeye başladı. Sıcaklığı azaldı, yüzeyler oluştu, atmosfer ve okyanuslar belirdi. Bu ilk şekillenmenin üzerinden milyonlarca yıl geçti ve 3,7 milyar yıl önce ilk yaşam dünya üzerinde ortaya çıkmaya başladı (ya da bizim bulduğumuz en erken fosil kayıtlar 3,7 milyar yıl yaşında). İlk bulunan canlı fosilleri, bakteri benzeri hücresel yapılardı. Yani içinde bilgi taşıyan moleküllerin bulunduğu, hidrofobik bir zarla çevrili, protein ve hidrokarbonlardan oluşan, kendi kendini kopyalayıp çoğaltabilen mikroskobik yapılar Dünya’da boy gösterdi. Dünya’da oluşan diğer yapılardan en önemli farkı ise, kendi kendisini çoğaltabilir olmasıydı. Biz buna bugün üreme diyoruz.

Bu mikroskobik, bakteri benzeri tek hücreli yapılar; zamanla çok fazla çoğalmaya ve çevredeki değişikliklere uyumlu bir şekilde çeşitlenmeye başladılar. Her hücre kendi içinde metabolizmaya sahipti ve ayrı ayrı üreyebiliyorlardı. Daha sonra çevresel koşullar değiştikçe bu hücreler çeşitli şekillerde bir araya gelmeye ve hayatlarını birlikte sürdürmeye başladılar.

Bu; bir araya gelişlerden ilki birbiri içinde yaşayabilen farklı bakterilerdi. Mesela oksijeni kullanabilen küçük bir bakteri, oksijeni kullanamayan daha büyük bir bakteri içinde yaşamaya başladı. Belki de büyük bakteri, küçük bakteriyi yemeye çalışmıştı; kim bilir. 

Bu küçük oksijeni kullanan bakteri bugün artık hemen her hücrede bulunan mitokondri organelidir. 

Diğer bir araya gelen iki hücre ise, ışığı kullanıp fotosentez yapabilen küçük bakteri ve bu küçük bakteriyi yutan başka bir büyük bakteridir. Bu fotosentez yapabilen küçük bakteri bugün tüm fotosentez yapan yeşil bitkilerin içinde yaşamaktadır. Bu bir araya gelen iki çeşit hücre o günden beri ortak bir şekilde yaşamaktalar ve artık birbirinden ayrılamayacak bir yaşam birliği oluşturup, tek bir organizmaya dönüşmüş durumdalar. 

İçinde mitokondri, kloropklast gibi organel barındıran hücrelere ökaryot diyoruz. İçinde bu şekilde bölümleri olmayan basit yapılı bakteri benzeri hücrelere ise prokaryot diyoruz. Bu bir araya geliş olaylarına ise “endosimbiyoz” ismini veriyoruz.

İnsan boyutu için sıra dışı görünen bu evrimsel olayların mikrobiyolojik kanıtlarını ortaya Lynn Margulis koymuştur. Endosimbiyotik teoriyi ilk ortaya çıkardığı zamanlarda, akademinin özellikle de kendi içinde bir erkekler kulübü gibi davranan çevreleri kolayca kabullenmemiştir. Ancak Margulis’in ortaya koyduğu gerek genetik kanıtlar gerekse mikrobiyolojik kanıtlar bugün bu teorinin gerçekliğini ortaya koymaktadır ve Margulis’in kendini ve tezini ısrarla kanıtlarla anlatmasıyla artık bilim çevrelerinde de kabul görmüştür ve ders kitaplarında yerini almıştır.

Hücreler sadece iç içe geçerek ortak yaşamlar oluşturmak yoluyla bir araya gelmekle kalmamıştır. Bildiğimiz diğer bir araya geliş olayı çok hücreli canlıların ortaya çıkmasıdır. Farklı görevleri olan aynı genetik materyale sahip hücrelerin bir araya gelmesi ve yaşamlarını bu şekilde sürdürmelerine, çok hücreli organizma diyoruz. Pek çok farklı görevi üstlenmiş pek çok farklı hücre grupları var. Örneğin insan birçok hücreli organizma; bir kısım hücresi görmek, bir kısım hücresi düşünmek, bir kısım hücresi üremekten sorumlu. Çok hücreli organizmaların nasıl evrildiği henüz netlik kazanmış değil. Simbiyoz, kolonileşme, hücreleşme, virüsler, predasyon gibi farklı yaklaşımlar içeren teoriler mevcut.

Evrimsel olarak net bir şekilde canlılığın en küçük biriminin hücre olduğunu görebiliyoruz. Temel bilgi taşıyan kısmın ise DNA olduğunu biliyoruz. Canlılık, kendini üretme ve kopyalama sırasında bilgi taşıyan DNA’sını kopyalıyor ve yavru hücrelere aktarıyor. Böylece aynı bilgiyi taşıyan aynı tür canlılar ortaya çıkıyor. Hayat bu şekilde akıp gidiyor. Yalnız burada bir soru var; canlılık kendini ve DNA’sını bu şekilde kopyalıyorsa, bugün bu kadar fazla çeşitli canlı nasıl var? Her bir kopya öncekinin aynısı olması gerekmiyor mu?

Önceki derslerden neler kalmış aklımızda biraz düşünelim. Canlılığın en küçük biriminin hücre olduğunu öğrenmişiz. Bu hücreler bir zarla çevrili; kiminin içinde organel denen yapılar var (Ökaryot hücre diyoruz.), kimilerinin ise bu kadar sofistike bileşenleri yok (Onlara da prokaryot diyoruz). Her hücrenin içinde bir de bu hücrenin tüm yaşam fonksiyonlarını yerine getirmesini sağlayan, yapısını belirleyen bilgileri içeren uzun bir molekülü var; DNA’sı var. Her canlı DNA’sını kopyalıyor ve sonraki nesili oluşturacak yavrulara aktarıyor.

Bakteri ya da ökaryot, tek hücreli canlıların çoğalmasının yani üremesinin temeli “bölünme”. Bölünme işi nasıl oluyor peki? Bu hücre önce büyüyor, sonra DNA’sından bir kopya oluşturuyor. En sonda da ortadan ikiye bölünüyor ve aynı DNA’dan biri bir hücreye diğeri diğer hücreye gidiyor. Bu bölünmeye mitoz bölünme diyoruz. Bölünmeden önceki tek hücre ve bölündükten sonraki iki hücre aynı genetik malzemeye sahip oluyor. İşin ilginç bir noktası ise; bu üreme eyleminin, “yaşlanarak ölüm” durumunu ortadan kaldırması. Bir hücre varsa bölünmeden sonra iki hücre oluyor ancak yaşlanarak ölen babaanne hücre olmuyor. Zaten bir babaanne hücre de olmuyor.

Çok hücreli canlılarda ise bu bölünme ve çoğalma işlemi biraz daha karmaşık. Çok hücreli canlıların üremeden sorumlu hücreleri önce mitoz gibi DNA kopyalanarak ikiye bölünüyor. Sonra bu iki hücredeki DNA kopyalanmadan tekrar ikiye bölünüyor. Böylece normalde her hücrede anne ve babadan gelen iki set kromozom bulunurken, bu hücrelerde sadece anne ya da babadan gelen kromozomun bulunduğu tek set kromozom oluyor. Bu bölünme sürecinin hepsine mayoz deniyor.

Peki, tek set kromozomu olan bir hücre nasıl çok hücreli organizmayı oluşturacak? Aslında tek set kromozom içeren bir hücre, bu haliyle de bu organizmanın yaşaması için gereken bilgilere sahip olmuş oluyor. Ancak bir şey eksik kalıyor. Canlıların en önemli özelliğinin üreyebilmesi olduğunu söylemiştik. İşte tek set kromozom olduğu zaman bu canlı üreyemiyor. Örneğin işçi ve dişi bal arıları buna bir örnektir.

Üreyebilen birçok hücreli organizmanın oluşması için mayoz sonucunda oluşan hücrelerdeki kromozom sayısının tekrar iki sete tamamlanması gerekir. Bu tamamlanma işlemi memelilerde (tabi ki diğer omurgalılarda ve daha düşük taksonlarda) tek set kromozom içeren yumurta hücresinin, tek set kromozom içeren sperm hücresi ile birleşmesi ve toplamda iki set kromozom elde etmekle oluyor. Bu sürece de döllenme deniyor. Döllenmeden sonrası da bu canlılar için önemli. Döllenen yumurta uygun şartlarda (memelide rahimde, kuşlarda yumurta içinde vb.) bölünebilmeli ve hücreler besin kaynaklarına ulaşabilmeli. Böylece hücre sayısı artacak, gereken hücreler gerekli şekillerde farklılaşacak. Kol, bacak, göz gibi organlar oluşacak. Tabi bu gelişim evresinin sonunda, yavru çok hücreli organizma yumurtadan civciv olarak çıkacak ya da annesinden bebek olarak doğacak. Bundan sonrasında da iş bitmiyor. Bu bebek ya da civciv büyümeli ve üreme yaşına erişmeli ki, canlının önemli özelliği olan çoğalma fonksiyonunu yerine getirebilsin. Anne sütünü emecek ve büyüyecek, katı gıdayı tüketmeyi öğrenecek, okula başlayacak, topluma adapte olacak, toplumda çiftleşebileceği bir başka çok hücreli organizma bulacak, kendi yavrularını üretmek için bu partnerle çoğalacak, yeni yavrular ortaya çıkacak. Bu süreç devam ederken, artık üremiş olan kendi ebeveyni ölecek. Tek hücrelilerde olmayan bu ölme olayı çok hücrelilerde gerçekleşecek.

Kaynak: https://www.bilimma.com/biyolojik-cinsiyetin-tarihi-1/ Elçin Ekşi