A8a:Evrim Gelişim:Karmaşıklık

İçindekiler

Karmaşıklığı anlamak

Birkaç hafta içerisinde döllenmiş bir yumurta hücresinden olgun bir sineğe geçiş hayret edilecek bir dönüşümdür. Bu dönüşüm sırasında birçok şeyin gerçekleşmesi gerekir: vücut yapısının belirgin karşıt uçlarının oluşması (baş/kuyruk, sırt/karın), farklılaşmış dokuların yapılanması ve organların gelişmesi bunlardan başlıcalarıdır. Ergin bir sinek pek çok farklı hücre çeşidinden oluşmuş çok sayıda parçadan oluşsa da her bir hücresi aynı kalıtsal bilgiyi taşır. Peki bu durumda aynı bilgiyi taşıyan hücreler gelişme sürecinde farklı davranacaklarını nasıl biliyorlar?

• Belirli genler diğer genlerin nerede ve ne zaman ifade edileceğini düzenler

Tüm genler keratin (deride bulunan bir yapısal protein) ya da rodopsin (gözü ışığa karşı duyarlı kılan bir protein) gibi yapısal proteinler üretmez. Düzenleyici genler diğer genlerin ne zaman ve nerede etkin olacağını belirler. Örneğin, bu tür genler sineğin hücrelerine kanatların nerede ve ne zaman oluşturulmaya başlanacağını söyler: Kanatlar larva evresinde, göğsün ikinci ve üçüncü bölütlerinde oluşturulur. Düzenleyici genler, bazı genleri kapatıp açarak bir zincirleme tepkime başlatırlar, etkiledikleri genlerin ürünleri başka genleri etkileyen genleri etkiler ve onlar da başka genleri... Tek bir düzenleyici gen bacak ya da göz gibi karmaşık vücut parçalarının oluşumunu kontrol edebilir.

Yukarıdaki şekil bir ana denetim geninin diğer genleri düzenleyen genleri nasıl düzenlediğini gösteriyor.

1980'lerde araştırmacılar Hox genleri ismini verdikleri bir dizi gen keşfettiler. Bu genler böcek vücudunun bölütlerini baştan ayağa belirliyodu. Hox genleri "genel amaçlı" kontrol genlerine bir örnektir ve sinek gibi karmaşık canlıların oluşması sırasında rol alan önemli unsurlardır. İnsan, sinek, solucan gibi birçok canlının temel vücut yapısının oluşumunu yönlendirir, baş-kuyruk organizasyonunu sağlarlar. Bu genleri embriyonun gelişim sürecinde birer yönlendirme işareti olarak düşünebiliriz: “Başı bu tarafa doğru oluştur! Ayaklar ise şu tarafa doğru uzasın!”

Hox genlerindeki bir mutasyon, bir bacağın tamamının normalde antenin olduğu bölgeden çıkmasına sebep olabilir (sağdaki resim). Gelişimde bu kadar büyük etkiye sahip olan bu düzenleyici genlerde meydana gelen küçücük değişiklikler, ya da bu genleri aktif hale getiren genlerdeki değişiklikler, çok büyük evrimsel değişikliklere kaynak olabilir.

İlginçtir ki Hox genlerine kökendeş olan genler, pek çok farklı organizmaya (böceklerden insanlara ve farelere) ortak atadan geçmiştir. Biz insanlarda bu genler embriyonun baştan aşağı anatomisini düzenliyor. Böceklerde gözlerin oluşumunu düzenleyen genlerin benzerlerinin insan gözünün gelişiminde de rol aldığı bulundu. (Bu genin bizdeki versiyonu sinek gözüne aktarıldığında, insan geni olmasına rağmen sinek gözünün oluşmasını tetikledi!). Görünen o ki, günümüzde Dünya üzerinde bulunan hayvanların ortak atası olan ve yaklaşık 600 milyon yıl önce yaşamış bir canlıda, vücudu inşa eden genlerden oluşan bu "genetik alet çantası" ortaya çıktı. Bu genlerin inşa ettikleri yapılar değişikliğe uğramış olsa da, genlerin kendileri varlıklarını sürdürüyor.

• Farklı hücrelerde farklı genler ifade edilir

Örneğin, göz hücreleri görme için gerekli olan proteinleri kodlayan genleri etkinleştirir. Buna karşın sindirim yolunu oluşturan hücreler bu genleri etkinleştirmez, bunların yerine sindirim enzimlerini oluşturan genleri etkinleştirirler.

Gelişmekte olan sinek embriyosunun farklı bölütleri farklı genleri çalıştırır.

• Kimyasal iletiler de hücrelerin kaderini belirler

Çevreden ve diğer hücrelerden alınan kimyasal iletiler de belirli bir hücrede hangi tür genlerin etkinleşeceğini belirleyebilir. Örneğin, gelişmekte olan bir omurgalı gözünde retina bölgesinden yayılan kimyasal iletiler hemen bitişikte bulunan hücrelerin herhangi bir hücre çeşidi yerine lens hücresine dönüşmesine neden olur. Aşağıdaki şekil, retinanın da bir parçasını oluşturduğu optik çanağın normal gelişimini gösteriyor. Retina komşu hücrelere ulaştırdığı kimyasal iletilerle bu hücrelerin epitel dokudan bir lens oluşturmasını sağlar. Aşağıdaki resimler, optik çanağın bulunduğu bölgeden alınması, başka yere aktarılması ya da başka bir doku ile değiştirilmesi durumunda lens gelişiminin nasıl etkilendiğini gösteriyor.

Büyük evrimsel değişimler

Ana Sayfa

Fare resmi Ulusal Sağlık Enstitüsü (National Institutes of Health tarafından); Sinek başı resmi Wai Pang Chan (University of California, Berkeley) tarafından; Meyve sineği fotoğrafları Syndicat National des Ophtalmologistes de France tarafından sağlanmıştır.