Kalıtımı nedir ve kim buldu?

Kalıtım, canlı bir yaratığın tüm özelliklerini, soyu yoluyla gelecek kuşaklara, dolaysız iletmesidir. İlkel insanlar, hayvan ve bazı yiyecek bitkileri yetiştirmeye başlayınca, deneysel bir biçimde bazı kalıtım ilkelerini bulup kullanmaya başladılar. Bununla birlikte kalıtımı düzenleyen ilk yasaları bulan Gregor Mendel’dir. Mendel, 1822’de, o zamanlar Avusturya-Macaristan İmparatorluğu’nun bir bölümü olan Silezya’nın bir köyünde doğdu. Kendisi genç yaşlarda Avusturya’nın Brünn (şimdi Çekoslovakya’nın Brno) kentinde Augustus rahiplerinin manastırında papaz çömezi oldu ve 1847’de papaz olarak atandı. Kendini matematik ve doğa bilimleri öğretmeye adadı ve boş zamanlarını manastırın meyve bahçesinde geçirdi.

1857’de bitkileri çaprazlama deneylerine başladı ve özellikle bezelyeler üzerinde çalıştı. Birkaç yıl bu deneylere özenle devam ederek bazı ilginç sonuçlar aldı.Daha sonra sürekli çaprazlamadan elde ettiği sonuçları, bilinen ilk istatistik verilerinde belirtti. Ne yazık ki, Mendel’in 1866’da buluşlarını yayınladığı makale, çağdaş biyologların ilgisini çekmedi. Fakat Mendel araştırmalarını sürdürdü ve belirli bitkileri inceledi, ancak bu araştırmalar çok ilginç sonuçlar vermedi. Bu arada manastırın baş rahibi olmuştu ve bunun sonucunda da araştırmaya ayıracak fazla zamanı kalmamıştı. Bilime yaptığı önemli katkı anlaşılamadan 1884’te öldü.

Mendel’in buluşları 35 yıl kadar ilgi görmedi. Sonra 1900’lerde birbirini tanımayan 3 botanikçi ayrı ayrı çalışarak hemen hemen aynı zamanlarda kalıtım ilkelerini ortaya çıkardılar. Bunlar, Hollanda’da Hugo de Vries, Almanya’da Kari Correns ve Avusturya’da Erich Von Tschermak idi. Konu üzerinde yazılanlarla, vardıkları sonuçları karşılaştıran her üç bilim adamı da, Mendel’in yazılarını bulup kamuoyunun dikkatine sundular. Ayrıca hepsi Mendel’i orijinal buluşundan dolayı övüp, kendi bulduklarını doğruladığını söylediler. Biyolojik kuramlar yönünden uygun bir duruma getirilmiş olan bilimsel ortamda Mendel yasaları hemen kabul edildi, çünkü bunlar bol miktarda bilimsel verilerle desteklenmekteydi. Mendel, kalıtımın bilimsel incelemesinin kurucusu olarak kabul edildi. Bu bilime şimdi genetik adı verilmektedir.

Mendel’in buluşları şöyle özetlenebilir:

Karakter Birliği Yasası:

Bir bitki kendisinin boy, renk vd. gibi kalıtım özelliklerini yönlendiren belirli “öğeler” içerir. Ana babanın her birinden ayrı ayrı, kalıtım yoluyla geçen öğe-çifti, her bir dölün özelliklerini yönlendirir. Başatlık Yasası. Kırmızı çiçekli bir bezelye bitkisi beyaz çiçeklisiyle çaprazlanırsa, ilk dölün bitkilerine F, ya da ilk soy denir.

Bu bitkilerin hepsi kırmızı çiçeklidir: kırmızı öğe baskın olduğundan başat öğedir; beyaz öğe çekinik öğedir, çünkü ilk soy bitkilerinin rengini yönlendiremez. Bununla birlikte belirli özellikler taşıyan türlerde her iki yönlendirici öğe de baskın değildir. Örneğin, Mirabilis (genellikle gecesefası denir) denen bitkiden, kırmızı ve beyaz çiçekliler çaprazlanırsa, sonuçta pembe melezler ortaya çıkar.

Ayrılma Yasası:

F2 denen 2. soy, F, bitkilerinin çaprazlanmasıyla elde edilir ve ortaya kırmızı çiçekli üç, beyaz çiçekli bir bitki çıkar (oran 1/3’tür). Bu 2. dölde, iki özelliğin ayrılması olgusu izlenir, yani yine her iki renkten çiçekler elde edilir.

Fjbitkilerinden elde edilen 3. soyda (F3), hem kırmızı hem de beyaz çiçekli tüm F2 bitkileri, beyaz çiçekli F3 bitkileri olarak yetişen bezelyeleri üretir. Bu tür sürekli olup tamamen saf bireyleri üretir. Bununla birlikte kırmızı çiçekli F2

bitkileri aşağıdaki özellikleri olan F3 bitkileri olarak yetişirler. Yaklaşık 1/3’ü kırmızı çiçeklidir ve geri kalanlarının çiçeklerinin üçü kırmızıdır. Bu ayrılma yasasının hiçbir istisnası yoktur. Bu, genetiğin ana ilkesi sayılır.

O halde bir bitkinin fiziksel görünüşünde belli olmayan fakat soyuna aktardığı çekinik öğeler olabilir. Bundan dolayı bu komplekse, bitkinin görünen özelliği, Jenotipi, denir. Bitkinin kalıtım yoluyla geçen özelliklerine de genotipi denir. Örneğin, bir melez bitki fenotip olarak “kırmızı çiçeklere”, fakat genotip olarak da “kırmızı ve beyaz çiçeklere” sahiptir, çünkü baskın kırmızı çiçek faktörü kadar, çekinik beyaz çiçek faktörünü de kalıtım yoluyla almıştır. Bağımsız Ayrılma Yasası: Bu, iki ya da daha çok sayıda özellik çiftinin birlikte kalıtımıyla ilgilidir. Eğer kırmızı çiçekli, sarı tohumlu bezelye bitkileriyle, beyaz çiçekli, yeşil tohumlu bezelye bitkileri çaprazlanırsa, ilk soy olan F! bitkileri özdeş özellikler gösterecektir – iki başat öğenin ortaya koyduğu kırmızı çiçekler ve sarı tohumlar. Fakat 2. soy olan F2’de bağımsız ayrılma denen iki dizi özellik görülür. F2 bitkilerinin fenotipi 19. sayfadaki düzenlemeye göre özellikler gösterecektir. Melezleştirme sürecinde 16 bitki seçilmiştir. Bunlardan 9’u başat özelliklerini (kırmızı çiçekli ve sarı tohumlu) korurlar; üçü bir başat (kırmızı çiçekli) bir de çekinik özellik (yeşiltohumlu) gösterir. Diğer üçü ise, bir çekinik (beyaz çiçekli) ve bir başat özellik (sarı tohumlu) gösterir. Geriye kalan tek bitki de, iki çekinik özellik (beyaz çiçekli ve yeşil tohumlu) gösterir. Bu özellikleri ortaya çıkaran iki çift öğe birbirinden bağımsızdır, böylece F2 dölünden bir bitki bu özelliklerin çeşitli bileşimlerine sahip olabilir. Bu bağımsız ayrılma yasası sadece iki özellik çifti için değil, 3 ya da 4 çiftin bulunduğu yerlerde de geçerli olabilir. Olası bileşimlerin çeşitliliği, özelliklerin sayısının oranına göre artar.

1882’de Alman anatomisti Walther Flemming’in hücrede mitoza uğrayan kromozomların davranışlarını tanımlamasından sonra biyologlar, kromozomların kalıtımda rolleri olduğu gerçeğini anladılar. 1902’de Mendel’in yasaları yeniden bulunduktan sonra, genç Amerikalı genetikçi Walter S. Sutton şu sonucu çıkardı: genler denen, Mendel’in kalıtımsal “öğeler”i kromozomlara bir doğru boyunca sarılırlar. 1911’den sonra Amerikalı biyolog Thomas Hunt Morgan’ın önderliğindeki bilim adamları gurubu, kromozomların kalıtımı aktarmadaki rçlünü kabul ettiler.

1950’lerin başlarında Amerikan ve İngiliz biyokimyacılarından James Watson ve Francis Crick, dioksiribonükleikasitin (DNA) karmaşık yapısını ortaya çıkardılar. Buna göre, her kromozom uzun bir DNA molekülünü içerir. Bu molekül çifte kıvrımlı bir merdivene benzeyen iki uzun uç üzerine sarılmış biçimdedir. Üç ana maddeden ikisi, bir çift halinde bu uçları birleştiren “basamakları” oluşturmuştur. Bu ana maddeler sitozirı, adenin, guanin ve timin’dir. Bu yapının işlevi, genetik bilgiyi bir hücreden gelecek kuşak hücrelerine aktarmaktır (işlevin ribonükleikasit (RNA) tarafından üstlenilmediği belirli durumlar dışında).

Eğer organizmanın genetik bilgisi, organizmanın dölüne geçmeden önce ya da geçiş sırasında değişirse, sondakiler kalıtım yoluyla geçebilen bir ya da birden fazla özelliklere sahip olacaktır. Bunlara mutasyonlar denir. Mutasyon kromozomdaki bir değişiklikle ilgilidir ya da hücre bölünmesi sürecinde yanlışlıkla, ya da daha sık görüldüğü gibi özel bir gendeki zedelenme sonucunda ortaya çıkabilir. Böyle bir zedelenme, organizmanın yüksek ısıdan, yüksek enerji taşıyan radyasyonlardan (X-ışın}arı, gamma ışınları, beta ışınları hatta ultraviyole ışınları) ya da mutasyon yapan birkaç kimyasal maddeden etkilenmesi sonucunda doğabilir. Mutasyonların çoğu zararlıdır, organizmanın yaşamını sürdürme ve üreme yeteneğini azaltma eğilimindedir. Fakat bazı mutasyonlar, organizmanın çevre koşulları ile başa çıkma yeteneğini geliştirir ve bu gibi mutasyonlar, evrim süreci için gereklidir.

Radyasyon türlerinin gen mutasyonuna yol açtığı bilinmekle birlikte, nasıl bir değişim gösterdiği kesin olarak saptanamamıştır. Mutasyonlar yavaş fakat ölçülebilir hızlarda oluşur ve bu hızlar tür ve genlerin özelliklerine bağlıdır. Başka bir deyişle, değişik insan genlerindeki mutasyon hızı, her kuşakta ve gen başına 10 3 ile 10 5 mutasyon arasındadır. Buna göre her insan, ana babasında bulunmayan mutant gen taşıyor demektir.