Kategori: Bilim

    İnsan beyni evrim sürecinde çarpıcı bir büyüme göstermiş, son 7 milyon yılda hacmen 3 katına çıkmış ve sonunda vücut enerjimizin beşte birini tüketen, 86 milyar nöron içeren yaklaşık 1200 cc’lik bir organa dönüşmüştür. Bu sayede bize, soyut dil kullanmak ve karmaşık matematik problemleri çözmek gibi bazı özgün yetenekler kazandırmıştır. En hızlı büyüme ise son 2 milyon yılda gerçekleşmiştir. 1,8 milyon yıl önce yaşamış olan insansı atalarımızdan Homo erectus’un beyni, modern insanın beyninden çok küçüktür (900cc.) Bu fark neden ve nasıl ortaya çıkmıştır? Veya beynimiz, DNA’larımızın neredeyse %98’i aynı olan en yakın akrabalarımız şempanzelerin beyninden nasıl daha büyük hale gelmiştir? 

   Bilim insanları asırlardır, “insanı insan yapan” şeyi anlamaya çalışmaktadır. 2004 yılında tamamlanan İnsan Genom Projesi ve 2005 yılında tamamlanan Şempanze Genom Projesi’nin ardından, türümüzün sağkalımını olumlu yönde etkileyen bazı özelliklerin (büyük beyin, bipedalizm, değişen beslenme alışkanlıkları vb) moleküler temelleri de incelenebilir hale gelmiştir. 2008 yılına gelindiğinde, insan ve kuyruksuz maymun genomları üzerinde yapılan yaklaşık 24 adet bilgisayarlı karşılaştırma çalışması, önemli olabilecek yüzlerce DNA parçası keşfetmiştir. Ama belli bir DNA parçasının insanın evriminde gerçekten de büyük bir fark yarattığına ilişkin çalışmaların sayısı sınırlıdır. 

   Geçtiğimiz haftalarda araştırmacılar, fare embriyolarına bir parça insan DNA’sı naklederek fare beynini büyütmeyi başarmıştı. Bu çalışma Current Biology’de yayımlandı. Şimdi başka bir ekip daha da ileri giderek fare beynini sadece büyütmekle kalmadı, ona primat beyinlerine özgü katlantıları da kazandırdı. Üstelik bunu sağlayan geni de teşhis etmeyi başardı. 26 Şubat 2015 tarihinde Science dergisinde yayımlanan bu çalışma, bilim insanlarının türümüzün bilişsel yeteneklerini ortaya çıkaran evrimsel basamakları çözümlemesi yolunda çok önemli bir adım oldu. 

   Söz konusu çalışma, Almanya’daki Max Planck Moleküler Hücre Biyolojisi ve Genetik Enstitüsü’nde görevli bir gelişimsel nörobiyolog olan Wieland Huttner ve meslektaşlarının, kürtajla alınmış fetüs dokularını ve fare embriyolarını detaylıca incelemesiyle başlamıştı. Huttner’ın yüksek lisans öğrencisi olan ve çalışmanın büyük bir kısmını yürüten Marta Florio konuyla ilgili şunları söyledi: “Beynin korteks bölgesinin gelişimi sırasında tam olarak hangi genlerin aktif olduğunu belirlemek istedik. Korteks, kemirgenlere kıyasla insanlarda ve diğer primatlarda belirgin şekilde daha büyüktür.” 

   Devam etmeden önce kısa bir bilgilendirme yapalım: Korteks, insan ve memeli beyinlerinin sinir dokusundan meydana gelen 2-4 mm’lik dış katmanıdır. Korteksin filogenetik olarak (yani evrimsel açıdan) daha yeni olan bölgesine ise neokorteks denir (neo- eki “yeni” anlamına gelir.) Evrim sürecinde beyindeki büyümenin büyük bir kısmı neokortekste gerçekleşmiştir. Kemirgenlerde ve diğer küçük memelilerde neokorteks düzdür, primatlarda ve diğer büyük memelilerde ise derin çukurlara ve sırtlara sahiptir. Bu çukur ve sırtların oluşturduğu katlantılar, neokorteks alanının artmasını, dolayısıyla da daha fazla bilginin saklanmasını sağlar. Neokorteks akıl yürütme, dil yeteneği, bilinçli düşünme, analitik düşünme ve duyusal algıda temel bir rol oynar. Bu çalışmayı yapan araştırmacılar, buldukları genin neokorteksteki nöron sayısını çarpıcı biçimde artırarak, insanın bilişsel yeteneklerinde çok önemli bir rol oynadığını düşünüyor.

 

      Hatalı çıkarımlara yol açmaması için toplam beyin hacmi ile ilgili şu noktayı da özellikle vurgulamak istiyorum: Beyninin daha büyük olması, o canlının daha zeki olacağı anlamına gelmez. Daha büyük bedenlere daha büyük beyinler gerekir veya daha soğuk iklimlere adapte olmak adına daha büyük beyinler gelişebilir. Örneğin soğuğa çok iyi adapte olduğu bilinen Neandertaller’in ortalama beyin hacmi 1300-1600 cc’dir; yazının başında da belirttiğim gibi modern insanınki ise yaklaşık 1200 cc’dir. Nörolojik işlemler, beyin hacminden ziyade nöronların beyindeki düzenlenim şekillerine bağlıdır.

Çalışmanın ayrıntıları:

Korteks gelişiminde etkili olan genlerin bulunması, kulağa geldiğinden daha zor bir işti. Bir korteks oluşturmak için çeşitli başlangıç hücreleri veya kök hücreleri gereklidir. Kök hücreleri bölünür ve bazen de başka türden “ara” kök hücrelerine özelleşir, ki bunlar da sonradan bölünerek beyin dokusunu oluşturan nöronları oluşturur. Ekip, korteks oluşumu sırasında iki canlı türünde hangi genlerin aktif olduğunu bulmak için, çeşitli tipteki kortikal (kortekse ait) kök hücrelerini ayırt edecek bir yöntem geliştirmek zorundaydı. 

   Aylar süren çalışmanın sonunda araştırmacılar nihayet bir çözüm yolu buldu: Farklı kortikal hücre türlerini izole etmek için, kök hücrelere floresan etiketler¹ eklediler. Sonra her kök hücre türüne has aktif genleri belirlediler. İnsan dokuları, onlara karşılık gelen fare dokularında bulunmayan ve beyin gelişiminde rol oynayan 56 gene sahipti. Sonunda ekip, insan fetüsü kök hücrelerinin bölünmesinde en aktif olan genin ARHGAP11B olduğunu buldu. 

   ARHGAP11B geninin, türümüzün evrimini anlamada önemli olabileceği bir süredir zaten düşünülmekteydi. ARHGAP11B sadece 804 bazdan oluşan kısacık bir DNA parçasıdır. Yıllar önce başka bir ekip bu genin, atasal bir genin duplikasyon² sırasında kendisine ait eksik bir kopyasını yapmasından sonra ortaya çıktığını keşfetmişti. Bu fazladan versiyon modern insanlarda ve onların eski atalarında (Denisova insanları ve Neandertaller) mevcuttur. Oysa ne fareler ne de şempanzeler ARHGAP11B genine sahiptir. Dolayısıyla araştırmacılar bu duplikasyon işleminin, şempanze ve insan soy hatlarının ayrılmasından sonra meydana geldiği sonucuna varmıştı. Huttner, bu gen duplikasyonunun insana özgü olmasının çok heyecan verici olduğunu belirtmiştir. 

   İnsan ve fareler üzerinde yaptıkları genetik karşılaştırmalar aynı gene işaret edince, Huttner ve ekibi ARHGAP11B genini gelişmekte olan farelere nakletmeye karar verdi. Sonuç şaşırtıcıydı. Bu işleme tabi tutulan farelerdeki korteks kök hücre sayısı neredeyse iki katına çıktı ve beyinlerinde de zaman zaman insana özgü katlantılar geliştiği gözlemlendi. (Normalde farelerde bulunmayan bu katlantılar tüm primatlarda vardır.) Araştırmacılar, eklenen genin, fare beynindeki bazal kök hücrelerinden bazılarının, hayvanın normalde sahip olduğundan daha da fazla ara kök hücre üretmesine sebep olduğunu keşfetti. Ayrıca, nöronlara dönüşecek olan bu ara hücrelerin, bu dönüşüm sürecinde normalden çok daha hızlı bir şekilde bölündüğü ortaya çıktı. Bütün bu etkiler, farenin beyninin büyümesine ve deneklerin yarısında da neokortekste katlantılar oluşmasına yol açıyordu. Kısacası, ARHGAP11B geni insan neokorteksinin evrimsel büyümesinde kilit bir rol oynuyordu. İspanya’daki Sinirbilim Enstitüsü’nde görev yapan ancak bu çalışmada yer almayan bir nörobiyolog olan Victor Borrell Franco’ya göre bu sonuç, “daha büyük ve karmaşık olan yepyeni bir beynin tasarımına yönelik memeli evriminde söz konusu genin oynadığı rolün önemine işaret eder.” Franco, bu evrim sürecinde beynin tasarımını etkileyen ve keşfedilmeyi bekleyen daha başka genlerin de bulunabileceğini ekledi.

 

Resimde fare embriyosunun korteksi görülmektedir. Korteksin sağ tarafındaki katlantı, beynin o tarafına duplikasyona uğramış bir insan geninin nakledilmesiyle oluşmuştur. (Credit: Marta Florio and Wieland B. Huttner, Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics) 

   Florio ise şöyle konuştu: “İnsanı insan yapan şey tek bir gen değildir. Biliş, karmaşık bir şeydir. Tek bir genin bizi hayvanlardan daha zeki yaptığını düşünmüyoruz. Söyleyebileceğimiz tek şey, bu genin insanı insan yapma konusunda kilit bir öneme sahip olduğu … Geni naklettiğimiz farelerin bilişsel olarak gelişmesini beklersiniz, ama nöronların önce bir iletişim ağı kurması gerekiyor ve tek bir genin bunu başaracağı konusunda şüphelerim var. Bu heyecan verici bir olasılık, ama yine de çalışmalarımızda şüpheci ve titiz davranmamız şart.” 

   Huttner da şunları söyledi: “ARHGAP11B, insanda bazal beyin kök hücresi havuzuna katkıda bulunan ve neokorteksin katlanmasını tetikleyen, şu ana kadar bildiğimiz ilk ve tek gendir. Bu anlamda, evrimin izini sürme konusunda bir sonraki adıma geçmiş bulunuyoruz.” 

   Huttner’ın ekibi şimdi de bu geni naklettikleri fareleri erişkinlik dönemine kadar yetiştirerek beyin gelişimlerini incelemek; özellikle de zeka, hafıza ve öğrenme gibi yeteneklerinde nasıl bir değişiklik olacağını araştırmak istiyor. “Daha iyi öğrenecekler mi? Veya daha iyi bir hafızaları olacak mı? Bunu söylemek zor, fakat bu soruların cevabını bu yıl içerisinde alacağımızı düşünüyorum … Farelerin yarısında kortikal katlantıların oluştuğunu gözlemledik. Demek ki söz konusu gen bu iş için yeterli, ama bunu her zaman da yapmıyor.” diyen Huttner ve ekibi, genin her seferinde aynı etkiyi neden göstermediğini anlamaya çalışıyor. 

   Borrell Franco’ya göre bu çalışma, “insanın özgünlüğünün gelişimsel önemini anlamada dev bir adımdır.” Ona katılmamak elde değil. Bu alanda gerçekleşecek gelişmeleri ve türümüzün evrim sürecindeki yol ayrımlarına ilişkin yeni bilgileri heyecanla bekliyor olacağız. 

 

Yazıda geçen üstnotlar: 

1. Floresan etiketleme tekniği, moleküler biyoloji ve biyoteknoloji alanlarında, bir biyomolekülün (protein, antikor veya aminoasit gibi) teşhis edilebilmesi için kullanılır. Etiketlemede kullanılan ajan, söz konusu biyomoleküle kimyasal olarak bağlanan floresan özellikli bir moleküldür. 

2. Gen duplikasyonu veya gen ikilenmesi (İng. Gene duplication), gen içeren bir DNA bölgesinin ikilenmesidir. Moleküler evrimde yeni genetik materyal oluşmasında temel bir mekanizmadır. DNA kopyalanması veya tamiri sırasında gerçekleşen çeşitli hatalardan kaynaklanabileceği gibi, bencil genetik elemanların rastlantısal olarak yakalanmasıyla da olabilir.  

Kaynaklar: 

• Science; Xeroxed gene may have paved the way for large human brain
• The Guardian; Gene that makes human brain unique identified by scientists 
• Science News; Scientists Identify ‘Big Brain’ Gene in Humans, Neanderthals 
• Duke University; Evolving a Bigger Brain With Human DNA 
• LiveScience; ‘Big Brain’ Gene Found in Humans, Not Chimps  

Şu yazılar da ilginizi çekebilir:

• Genomlarımızın ışığında primat kökenimiz 
• İnsanın evrimi 
• Denisova insanı genomunun tamamı tanımlandı 
• İçimizdeki Balık kitap yorumu ve belgeseli 
• Avustralya Aborjinleri: İlk gezginler 
• Afrika’daki derin tatlı su göllerinin insan evrimine etkisi 
• Faydalı mutasyon kavramı ve örnekleri
• Zihinsel zaman yolculuğu insana has olmayabilir
• Beyinde bir “Tanrı noktası” yok

 

   İnsanın evrimi üzerine sık sorulan bir soruya cevap olması bakımından, ODTÜ Evrim Ağacı topluluğunun konuyla ilgili yazısını sizlerle paylaşmak istiyorum. “Evrim devam ediyorsa neden dünyada hala maymunlar var?” sorusunu yanıtlayan bu yazının bilgilendirici olmasını umuyorum, ancak şunu da eklemek isterim ki ciddi bir bilgi eksikliğine ve temel biyolojiyi en baştan başlayıp öğrenme gerekliliğine işaret eden bu naif soruya verilen cevabı anlayabilmek için bile evrim kuramına ilişkin bazı temel noktaların bilinmesi gerekiyor.

   İlk olarak bilmemiz gereken şudur: İnsan maymundan gelmemiştir. Hiçbir bilim insanı bunu iddia etmemiştir, etmeyecektir ve böyle bir düşünce komik olmanın yanı sıra ne evrim kuramıyla ne de biyolojiyle ve bilimle bağdaşır. Çünkü maymunlar bizden daha az “modern” olan canlılar değildir. Şu anda var olan bütün canlılar moderndir ve hiçbiri bir diğerinden evrimleşmemiştir. Bu canlıların tamamı, aynı anda var olan ve varlıklarını sürdüren canlılardır. 

   Yazıya geçmeden önce, benzerliği hatırlatmak için kısa bir video:

   Günümüzde, bazı atasal canlılar, kendilerine oldukça benzeyen ve kendilerinden ayrılarak evrimleşmiş türlerle birlikte bulunabilmektedir; ancak bu “kaynak tür” olarak tanımlayabileceğimiz atasal türler dahi, diğer tür ondan ayrılarak evrim sürecinde kendi yolunu çizmeye başladığından beri değiştiğinden dolayı (çünkü evrim süreklidir ve çevre değiştikçe evrim vardır) o atasal türler de az ya da çok evrimleşmiştir. Cümle karışık ve biraz derin kavrayış gerektiriyor; ancak detaylı olarak okursanız, ne demek istediğimi anlayabileceğinizi düşünüyorum. Sonuç olarak, günümüzde var olan hiçbir tür, diğerinin atası değildir. Çünkü onlar, ortak atalara sahip olmakla birlikte, günümüze kadar az ya da çok farklılaşarak gelen, modern türlerdir. 

   Dolayısıyla insan, maymunların hiçbir türünden gelmemektedir. Zira insanın kendisi de bir maymundur. Nasıl ki bir bakışta şempanze, gibon, orangutan, bonobo, vb. farklı maymunları birbirlerinden ayırabiliyorsak, bir bakışta insanı da diğer maymunlardan ayırabiliyoruz. Ancak evrim tarihini, düşünen bir hayvan olarak insan yazdığından ötürü, kendisini merkeze yerleştirmektedir. Dolayısıyla insan, kendi atalarını görmezden gelmeye eğilimlidir; bu, üstün bir tür olduğunu hayal etmesinden kaynaklanmaktadır. Bu son derece gülünçtür. 

   İnsanın en yakın kuzenleri, bonobo maymunları ve şempanzelerdir. Daha sonra orangutanlar gelir ve bu böyle, geriye doğru gider. İnsan, muz bitkisiyle de, kaplanla da, kaplumbağa ile de kuzendir. Ancak bu, teyzenizin halasının babasının anneannesinin 6. göbekten kuzeninin kardeşinin 7. dereceden kuzeninin görümcesinin baldızı gibi bir durumdur. Çünkü herhangi bir bitki ile (örneğin muz ağacı) olan atamız, hayvanlarla bitkilerin ortak atası olan ve en son, 3 milyar yıl kadar önce yaşamış olan bir ilkel bakteridir. Günümüzde bu bakteriler farklılaşmıştır ve artık yaşamazlar. Ancak onlara ait iki devasa kol (daha doğrusu krallık, kingdom), “hayvanlar” ve “bitkiler” yaşamaktadır. Benzer şekilde, kaplanlarla da ortak atamız vardır. Maymunlardan geriye doğru gidersek, dört ayaklı başka canlıların, en sonunda da küçük, fareye benzeyen ve 65 milyon yıl önce yaşayan atalarımızın (Teinolophos, Thrinaxodon, vb.), bütün memelilerin atası olduğunu görebiliriz. Kısacası, var olan bütün canlılar ile ortak atamız mevcuttur ki bunlar arasındaki ilişkiye “Evrim Ağacı” (Darwin “Yaşam Ağacı” demiştir) diyoruz.

Resim: Thrinaxodon Lionhinus

      Peki, maymunlar neden insana evrimleşmemektedir? Buna bir miktar cevap verdik (modern maymunlar, modern insanın atası değildir ve modern maymunlar da en az insanlar kadar modern türlerdir). Şimdi biraz daha cevap verelim: Neden evrimleşsinler ki? İnsana evrimleşmek iyi bir şey midir? İnsanlar, bir şempanze gibi ağaca tırmanabilir mi? Kaç tane insan, saatte onlarca kilometre hızla bir ağaçtan diğerine sıçrayarak avcıdan kaçabilir? Kaç tane insan, orman dokusunda bir maymun kadar iyi saklanabilir? Kaç tane insanın vücudu, maymunların yaşam ortamında yaşamaya elverişlidir (anatomi, fizyoloji, vb. açılardan)? Bunların cevabı açıktır. 

   İnsana evrimleşmek, evrimin nihai bir amacı değildir. Bu, böyle görüldüğü müddetçe, tüm canlıların yöneldiği noktanın insan olduğu yanılgısına düşülür. Halbuki evrimsel süreçte bir toprak solucanı ne ise, insan da odur. Beynimizin gelişmesinin evrim ya da doğa açısından hiçbir önemi veya faydası yoktur (hatta zararı vardır), zaten evrimin “kendisine yarar türler üretmek” gibi bir amacı da yoktur. Hatta basitçe, evrimin bir amacı bile yoktur. Bunu daha önceki notlarımızda açıklamıştık.

   Dolayısıyla, hiçbir maymun insana evrimleşmez. Bu olacak olsa bile, bunu insan gözüyle göremeyiz. Çünkü insanın evrimi, 7-10 milyon yıldır sürmektedir ve ancak bu değişiklikler, bu kadar uzun sürelerde meydana gelmiştir. Eğer ki çevresel ve cinsel baskılar, günümüz maymunlarını da daha zeki canlılara evrimleştirecek şekilde ayarlanırsa (ki trilyonlarca değişkene müdahale edilebilmesi ve istenildiği gibi ayarlanabilmesi imkansızdır) günümüz maymunlarının gittikçe zekileşerek insanlara benzemesi (ya da insana benzeyen ama tamamen farklı türler haline gelmeleri) için hiçbir engel yoktur. Fakat dediğimiz gibi, bu parametreler kafamıza göre ayarlanamaz. Üstelik insanın insan olmasını sağlayan değişkenler bile hala araştırma konularıdır. Doğa, işleyişini sürdürmektedir ve bizler, bu işleyişteki sıradan adımlarız.

   Gelelim insan ile maymunların ortak atasına. Malesef, bilgilerinizin bu konuda eski olduğunu görüyorum. Zira bilim dünyası, insan ile maymunların ortak atası olduğundan neredeyse emin oldukları bir türü zaten buldular: Darwinius masillae. Bu tür, sadece bizlerle şempanzelerin ya da diğer maymunların değil, gerçek anlamıyla tüm maymunların atasıdır. 47 milyon yıl önce yaşamıştır ve maymunların iki kolu olan “strepsirrhin”lerle “haplorhin”lerin ortak atasıdır. Türün incelemesi hala sürmektedir ancak bulgular, gerçekten heyacan vericidir. Üstelik bu tür, ortak atamız olmasa bile, bir ortak atamızın bir yerlerde, bir zamanlar yaşadığından eminiz. Çünkü Evrim’in bilimsel bir gerçek olduğundan eminiz (kütleçekimi gibi). Ve şu anda elimizde insanın evrimine ait 23 farklı basamak bulunmakta. Dolayısıyla insanın evriminin nasıl işlediğini ve ne yollardan geçtiğini de bilmekteyiz. Bu konularda hiçbir sıkıntı olmaduğı için, umuyoruz ki günün birinde net bir şekilde tüm basamaklar keşfedilecektir. Ancak bugünkü bilgiler bile, bize fazlasıyla yeterlidir.

Resim: Darwinius masillae 

 

Facebook Evrim Ağacı sayfası

 Şunlar da ilginizi çekebilir:

• Evrim Ağacı’nın aynı konuyla ilgili daha güncel bir yazısı
• İnsanın Türeyişi
  
• İnsanda ve Hayvanlarda Duyguların İfade Edilmesi
• Sağlak şempanzeler konuşma yeteneğimizin evrimine ışık tutuyor 
• “İçimizdeki Balık” belgeseli ve kitap yorumu 
• Afrika’daki derin tatlı su göllerinin insan evrimine etkisi
• Bipedalizm türümüzü omurga kırıklarına yatkın kıldı
  üzerinde dik yürümemiz bizi omurga kırıklarına yatkın hale getirmiştir 
• Genomlarımızın ışığında primat kökenimiz 
• İnsanın evrimi
• Evrim artıkları: Körelmiş yapılar
• Zeka uyarlanmaya açıksa, diğer insansı maymunlarda da evrilmiş olması gerekmez miydi? 
• Kendini, maymundan gelmiş olmaya layık görüyor musun?
• Hayat Otobanı (Highway of Life) izlemek için tıklayın
• Evrim Mekanizmaları (Mechanisms of Evolution) izlemek için tıklayın

   Geçtiğimiz Ekim ayında Nature dergisinde, birçok özelliğiyle bilim dünyasının ilgisini çeken Çıplak kör farenin [veya Tüysüz köstebek faresi, Heterocephalus glaber] genomu ve transkriptomu üzerine bir makale yayımlanmıştı. 16 Aralık’ta ise bu hayvanla ilgili tıp alanına önemli faydası dokunabilecek ve mutasyonların faydalı da olabildiğine dair güzel bir örnek teşkil eden yeni bir çalışma Science dergisinde yayımlandı. Aşağıda bu çalışmanın özetini bulacaksınız. Ama öncelikle çıplak kör farenin yaşam biçimi üzerine bir alıntı yaparak kısa bir ön bilgi vermek isterim: 

“Çıplak kör fare ve Damaraland köstebek faresi, gerçek sosyal yaşam (esocial) geliştirmiş olan tek memeli türüdür. (Gerçek sosyal yaşam karıncaların, arıların ve akkarıncaların geniş koloniler  oluşturarak, tek bir doğurgan kraliçenin kısır hizmetkarları olarak “özverili” bir şekilde yaşamasıdır.) Bir kraliçe fare bütün doğurganlık faaliyetlerini tek  başına üstlenmiştir ve salgıladığı feromonlar yoluyla diğer dişilerin üreme organlarının olgunlaşmasını engelleyerek de koloniyi hizada tutar. Çıplak kör fare koprofajdır -kendi  dışkısıyla  beslenir- ve hamileliğin  ileri  safhalarında karnı çok fazla şiştiği için anüsüne ulaşamayan kraliçe fare hizmetkârlarından dışkı dilenir. Çıplak kör fare çirkin ve tuhaf bir yaratıktır; Tabiat  Ana’nın felsefi fantezilere rakip olması için seçtiği bir düşünce deneyi gibidir.”

Dennett, D., 1995, Darwin’in Tehlikeli Fikri

İyon kanalları çıplak kör fareyi asit uyaranlarına karşı tepkisiz yapıyor

   Max Delbrück Moleküler Tıp Merkezindeki (MDC) araştırmacılar çıplak kör farenin neden aside maruz kalınca ağrı hissetmediğini buldu. Bu hayvanlar Afrika’nın kurak bölgelerinde, dar ve sıkışık deliklerde yaşar. Buralarda ortamdaki karbondioksit (CO₂) oranı çok yüksektir. CO₂ normalde vücut dokularında aside dönüşür ve bu da sürekli olarak acı algılayıcılarını aktive eder; ancak çıplak kör farede bu ağrı oluşmaz. Onların acı reseptörlerindeki iyon kanalları mutasyonla değişmiştir ve asitle inaktive olur, böylece bu hayvanların asit uyaranlarına maruz kaldığında ağrı hissetmesini engeller; diğer bir deyişle faydalı bir mutasyondur.  Dr. Ewan St. John Smith ve Prof. Gary Lewin bu ağrı duyarsızlığının, Afrika çıplak kör farelerin evrim sürecinde ekstrem çevre koşullarına uyarlanması (adaptasyon) sonucunda geliştiğini bildirdi. 

Fotoğraf: Afrika çıplak kör faresi (Credit: Photo: Petra Dahl/ Copyright: MDC)  

   Fakat bu durum çıplak kör farede böyle değildir. Onlar için aside duyarsızlık hayatta kalmalarını sağlayan bir avantaj haline gelmiştir. Yaşadıkları deliklerdeki havanın CO₂ oranı o kadar yüksektir ki, bir insanın veya herhangi başka bir hayvanın böylesi bir ortamda hayatta kalması mümkün değildir. Normalde yüksek CO₂ oranları ve asit, tüm memelilerde şiddetli ağrı oluşturan yaralara ve enflamasyona (yangı) sebep olur. Dolayısıyla romatizma gibi enflamatuvar eklem rahatsızlığı olan hastaların dokularında, yüksek oranda asit bulunur. Dokularda bulunan bu yüksek miktardaki asit de ağrı alıcılarını uyarır. 

   Çıplak kör farelerde de ağrı alıcıları vardır. Bir önceki çalışmada Prof. Lewin’in başında olduğu araştırmacılar, çıplak kör farelerin ısıya ve basınca tıpkı diğer fareler gibi duyarlı olduğunu ama onların aksine aside duyarsız olduğunu bulmuştu. Dahası çıplak kör farelerin, insan ve farelerle birlikte tıpkı diğer memeliler gibi Na_v1.7 iyon kanallarına sahip olduklarını göstermişlerdi. (Dr. St. John Smith ve Prof. Lewin’in Science dergisinde yayınladığı bu çalışmayı okumak için tıklayın.)  Dolayısıyla araştırmacılar, bu kanalların çıplak kör fare ile diğer fare türlerinin duyu sinirlerindeki görevlerini inceleyerek, bu iki tür arasında kanalın üstlendiği görev bakımından bir fark olup olmadığını öğrenmeye çalıştı. 

Çıplak kör farelerdeki Na_V1.7 iyon kanalının gerçekten de insan ve diğer fare türlerinden yapısal anlamda farklı olduğu ortaya çıktı:

  İyon kanalları amino asitlerden meydana gelmiş protein yapılardır. Amino asitler de genler tarafından kodlanır. Çıplak kör farenin Na_V1.7 iyon kanalı, diğer memelilerden farklı olan 3 yapısal amino asit bulundurur. Mutasyonla değişmiş olan bu 3 protein alt birimi, hayvanın iyon kanalının asitle uyarılmasını engelleyen ciddi bir blokaja veya bozulmaya sebep olur. Bu fenomen, insan ve farelerin Na_V1.7 iyon kanallarında da gözlenebilir ama o kadar zayıftır ki ağrı iletiminde neredeyse hiç değişiklik olmaz. Ancak çıplak kör farede mutasyona uğramış olan bu kanal, sinyal iletimini engelleyecek güçtedir, bu nedenle çıplak kör fare asit varlığında ağrı hissetmez. İyon kanalındaki mutasyonun sebebi, çıplak kör farelerin evrim sürecinde, yaşadıkları ortamdaki yüksek CO₂ düzeylerine adapte olarak asitle tetiklenen ağrılara duyarsız hale gelmiş olmalarıdır.

Fotoğraf: Afrika çıplak kör faresi (Credit: Photo: Petra Dahl/ Copyright: MDC) 

Yarasalar

   Bazı hayvanlarda Na_V1.7 iyon kanalından sorumlu genin yapısı çözüldü. Bu hayvanlar arasında, mağarada yaşayan küçük kahverengi yarasa (Myotis lucifugus) ve ağaçta yaşayan tilki yarasa (Pteropus vampyrus) da bulunuyor. Küçük kahverengi yarasa, çıplak kör fareyle benzer bir ortamda yaşar ve benzer bir gen varyantına sahiptir. Diğer taraftan tilki yarasa, çıplak kör fare ve küçük kahverengi yarasa gibi kalabalık koloniler halinde yaşar ama yüksek düzeyde CO₂’e maruz kalmaz. Araştırmacılara göre gen incelemerinden çıkan sonuç, benzer çevre şartlarında yaşayan birbirinden farklı canlı türlerinin evrim sürecinde benzer özellikler geliştirdiğini gösteriyor. Yani yüksek oranda CO₂’e maruz kalınması, çıplak kör farede ve belki de küçük kahverengi yarasada, asit ve CO₂‘in ağrı oluşturmasını engellemiştir.

MDC araştırmacılarının elde ettiği bu sonuçların inflamatuar hastalıklar açısından önemi nedir?

   Prof. Lewin’e göre, inflamatuar hastalıkları nedeniyle iyon kanalları sürekli aktif olan kişilerin iyon kanallarını kapatacak ufak moleküllerin geliştirilmesi için ilaç şirketleri zaten çalışıyor. Lewin ve ekibinin bu çalışmadan sonra vardığı sonuçlar (değişmiş olan 3 amino asidin Na_v1.7 kanalındaki sinyal iletimini engellediğine ilişkin bulgular), mutasyona uğramış olan bu kanalların tıkanmasını sağlayacak yepyeni moleküllerin geliştirilmesini sağlayabilir.

 

Makale Kaynağı

1. E. S. J. Smith, D. Omerbasic, S. G. Lechner, G. Anirudhan, L. Lapatsina, G. R. Lewin. The Molecular Basis of Acid Insensitivity in the African Naked Mole-Rat. Science, 2011; 334 (6062): 1557 DOI: 10.1126/science.1213760

   Bu yazı Helmholtz Association of German Research Centres’dan sağlanan bilgilerin ışığında yazılıp 20.12.2011’de online olarak yayımlanmıştır. 

 

 

 

   Fıçıgözlüler (Opisthoproctidae) familyasına ait olan bu balık da tıpkı diğer canlılar gibi bulunduğu ortama olabildiğince uyum sağlamış, bir başka değişle evrim sürecinde yaşadığı ortama adapte olmuştur. Transparan Kafalı Balık (Macropinna microstoma), okyanusların 600-800 metre derinliklerinde yaşar. Gözleri şeffaf koruyucu bir perdeyle çevrelenmiştir. Ağzının yukarısında, göze benzeyen koyu renkli kapsüllerin içerisinde balığın koku organları bulunur. Yani aslında bunlar görmeye değil, koku almaya yarayan burun delikleridir. Dışarıdan bakıldığında, kafası transparan(şeffaf) olduğu için gözlerinin lenslerini görebiliriz. Vücudu pullarla kaplıdır ve genellikle suyun içinde haraketsizce durur. Monterey Körfezi Akvaryumu Araştırma Merkezi (MBARI)’nde balığı inceleyen bilim adamları, yaklaşan bir av olması halinde balığın gözlerinin tıpkı bir dürbün gibi döndüğünü kaydetmiştir. Normalde yüzgeçlerini suda neredeyse hareketsiz tutarak sabit kalan bu balık, avını farkettiği anda da son derece keskin dönüşler yapabilir.

   1939 yılından beri varlığı bilinen, fakat ancak 2004 yılında canlı yakalanarak fotoğrafı çekilebilen, yani oldukça yeni keşfedilmiş olan bu ilginç canlı bulunduğu laboratuvardaki akvaryumda halen incelenmektedir. Henüz içi sıvı dolu olan transparan kafa yapısının tam olarak ne işe yaradığı ve neden evrimleştiği bilinmemektedir; fakat en güçlü hipotezlerden biri, Macropinna’nın bu yapı sayesinde edindiği kamuflaj özelliğiyle denizanalarına yaklaşabildiği ve avlanmak için bu gizlenme tekniğini kullandığıdır. Ayrıca bu hipotez, Macropinna‘nın gözlerinde bulunan yeşil biyolüminesant (biyolojik aydınlatıcı) pigmentlerin yapı ve renklerinin denizanalarıyla benzer olmasıyla desteklenmektedir. Yine de bu görüş henüz hipotez aşamasındadır ve araştırmalar sürerken gereksiz spekülasyonlardan kaçınmakta ve bilim insanlarından gelecek cevapları beklemekte fayda vardır.

Şu yazılar da ilginizi çekebilir: 

• Günümüzde buna benzer diğer “tuhaf” canlıları tanımak için tıklayın
• Gezegenimizin süper kahramanları: Kıyametin Süper Canlıları 

Kaynaklar: 

1. MBARI web sitesi
2. Evrim Ağacı
3. Wikipedia
4. National Geographic

   “Yeni Başlayanlar” serisine ait bu bölümde, evrim karşıtlarının kavramakta zorlandığı “doğal seçilim” süreci herkesin anlayabileceği bir sadelik ve basitlikte anlatılıyor; bu arada artık aşina olduğumuz birtakım yaratılışçı argümanlara da kısaca cevap veriliyor. Ayrıca biyoloji alanında artan bilgilerimizin ışığında, evrim teorisinin Darwin’den bu yana geçirdiği değişim de kısaca ele alınıyor.

Serinin diğer bölümleri: 

• Yeni Başlayanlar İçin Evren’in Tarihi 
• Yeni Başlayanlar İçin Dünya’nın Yaşı 
• Yeni Başlayanlar İçin Yaşamın Kökeni
• Yeni Başlayanlar İçin Evrim Teorisi

Okuma önerileri:

• Beyin, evrilmiş olamayacak kadar karmaşık değil mi?

• Bazı sistemler indirgenemez karmaşıklıkta değil mi?

• Göz, evrilmiş olamayacak kadar karmaşık değil mi?

• Yarım bir göz neye yarar?

• Faydalı mutasyon kavramı ve örnekleri

• Mutasyonların çoğu zararlı değil mi? 

Video önerileri: 

• Evrim Mekanizmaları
• Dini Keşfetmek 6. Bölüm (Evrim Teorisi) ve 14. Bölüm (Mikroevrim ve Makroevrim)

 

   Bugün biliyoruz ki gezegenimizdeki yaşam bundan yaklaşık 3,5-3,9 milyar yıl önce başladı ve günün birinde de sona erecek; en azından yaşam koşulları birçok canlının hayatını sürdürememesine sebep olacak şekilde değişecek. Gezegenimizin geçmişinde şu an için bildiğimiz 5 büyük tükenme olayı (kitlesel yok oluş) meydana gelmiştir. Bunlardan ilki (Ordovisyen-Silüryen tükenmesi) yaklaşık 439 milyon yıl önce meydana gelmiş ve deniz canlısı familyalarının %25’inin, deniz canlısı cinslerinin de %60’ının yok olmasına neden olmuştur. En büyük tükenme olayı ise bundan yaklaşık 250 milyon yıl önce yaşanan, mevcut canlı türlerinin %90-95’inin ölümüne yol açan ve Büyük Yok Oluş olarak da bilinen Permiyen-Triyas Yok Oluşudur. Tarihsel anlamda en yakın zamanlı olanı ise 65 milyon yıl önce meydana gelen ve dinozorlar da dahil olmak üzere hayvanların %85’inin neslinin tükenmesine yol açan Kretase-Paleojen (eski adıyla Kretase-Tersiyer) yok oluşudur. 

  

   Gezegenimizin geleceğine ilişkin tahminler, elimizdeki birtakım uzun dönemli etkilere bakılarak yapılabilmektedir. En önemli etkiler Dünya yüzeyindeki kimyasal süreçler, gezegenin iç kısımlarındaki soğuma, Güneş Sistemi’ndeki diğer nesnelerle olan etkileşim ve Güneş’in parlaklığında meydana gelen artıştır. Ayrıca şu anki gidişatın devam etmesi halinde, teknolojinin de bu süreçte büyük bir etkisi olacak gibi görünüyor. Öncelikle bu uzun dönemli etkiler konusunda bildiklerimizin ışığında, Dünya’nın geleceğine ilişkin beklenen senaryoyu kısaca özetleyelim: 

   Önümüzdeki 4 milyar yıl içinde Güneş’in parlaklığı arttıkça (1,1 milyon yıl içinde şu andakinden %10 fazla olacak), Güneş’ten Dünya’ya ulaşan radyasyon miktarında da ciddi bir artış yaşanacak; bunun sonucunda silikat minerallerinin ayrışma oranı artacak ve böylece atmosferdeki karbondioksit oranında büyük bir düşüş meydana gelecek. 600 milyon yıl içinde karbondioksit seviyesi, ağaçlar için gerekli olan C₃ karbon fiksasyon fotosentezi açısından yetersiz hale gelecek. Bazı ağaçlar C₄ fiksasyon yöntemini kullandıkları için düşük karbondioksit seviyelerine daha dayanıklı olsalar da, eninde sonunda ölecekler ve Dünya’daki bitkilerin yaşamı sona ermiş olacak. Bitki yaşamının sona ermesini takiben onlara bağımlı olan birçok canlı türü de yok olup gidecek. Güneş’in artan parlaklığı ayrıca, atmosferin “nemli bir seraya” dönüşmesine neden olarak okyanusların buharlaşmasına da yol açacak. Bütün bunların sonucunda meydana gelebilecek bir diğer durum da, levha tektoniğinin ve dolayısıyla gezegenin manyetik dinamosunun sona ermesidir. Böylece manyetosfer bozunacak, dış atmosferdeki gazlarda hızlı bir azalma meydana gelecek ve Dünya yüzeyindeki ısı artışı bir “kaçak sera etkisi” yaratacak (4 milyar yıl sonra). İşte bu noktada, Dünya’daki canlılığın neredeyse tamamı yok olup gidecek. Bir de daha uzun vadede yapılan tahminler var; bunlar arasında en yüksek ihtimale sahip olan senaryoya göre, 7,5 milyar yıl içinde kırmızı dev aşamasına gelmiş olan Güneş gezegenimizi içine çekip yok edecek. Bu senaryolara ek olarak bir de yine yaklaşık 4 milyar yıl sonra gerçekleşeceği hesaplanan, bizim galaksimiz olan Samanyolu’nun komşusu Andromeda galaksisiyle çarpışma ihtimali var; bununla ilgili ayrıntıları şu yazıda bulabilirsiniz.

 

   Diğer yandan Dünya’daki yaşam, hiç bu aşamalara geçilemeden çok daha beklenmedik etkenlerle de son bulabilir; nükleer savaştan, pandemik salgınlardan tutun da bir göktaşı çarpmasına kadar (Kretase-Paleojen yok oluşundaki gibi), şu anda belki aklımıza bile gelmeyen birçok faktör ortaya çıkabilir. Ama sebebi ne olursa olsun, canlılar açısından tıpkı geçmişte olduğu gibi risk yaratan pek çok farklı koşulun meydana geleceği açık. Bunları iklim değişimleriyle birlikte gelen aşırı soğuk, aşırı sıcak, kuraklık, radyasyon, atmosfer gazlarında değişim, toksik etkiler ve atmosferik basınç değişiklikleri şeklinde sıralayabiliriz. 

   Yazının bundan sonraki bölümünde, Dünya’nın geleceğinde yaşanacak bu zor koşullar altında -din konusundaki görüşlerimi bilenlerin yanlış anlamayacağından duyduğum güvenle bir benzetme yapmak gerekirse, “kıyamet günlerinde”- hayatta kalma şansı yüksek olan birtakım süper canlılara, diğer bir deyişle ekstremofillere kısaca değinmek istiyorum. Belki de bu bağlamda çoğumuzun ilk aklına gelen hamamböcekleri olacaktır; ama iş hayatta kalma rekorlarına geldiği zaman önceliği onlara veremiyoruz (neyse ki!). Önce bu ekstrem koşullara, sonra da bu süper canlılara kısaca değinmeden evvel kriptobiyoz adı verilen bir süreçten bahsetmek faydalı olur. 

   Kriptobiyoz, bir organizmanın değişen yaşam koşullarına (kuraklık, dondurucu soğuk, oksijensizlik gibi) uyum sağlamak için metabolizmasını sıfırlamak suretiyle girdiği bir süreçtir. Bu aşamada metabolizma tamamen duracağı için üreme, gelişme ve tamir işlemleri gerçekleşmez. Kriptobiyoz halindeki bir canlı, ortam koşulları düzelene kadar -veya sonsuza dek- hayatta kalabilir; koşullar yeniden uygun hale geldiği zaman da eski metabolik durumuna dönerek yaşamını sürdürür. Kriptobiyozun birçok türü vardır, ama bu yazıda bunların ayrıntılarına çok fazla girmek istemiyorum; o yüzden şimdi gelin, şu ekstrem koşullara kısaca göz atalım.

SOĞUK

   Soğuksever organizmalarla ilgili araştırmalar bilim insanları için özellikle önem taşır, çünkü Güneş Sistemi’nde dünyadışı yaşamın olabileceğini düşündüğümüz bütün bölgeler (Mars ve Europa gibi) soğuk ve buzludur. Dünya’daki habitatlardan %80’inin ısısı 5°C’den düşüktür. Bu sıcaklığın altına indiğinizde, canlılığın kimyasal süreçlerini düzenleyen enzimlerin çalışması ciddi anlamda yavaşlar. Sıcaklık 0°C’nin de altına düştüğü zaman koşullar daha da ağırlaşır; hücrelerin etrafında buz kristalleri oluşmaya başlar ve bu kristaller hücrelerin içindeki suyu çekerek, zarlarının ve içeriklerinin yırtılarak zarar görmesine sebep olur.

 

   Fakat yine de bu zorlayıcı koşullar altında hayatta kalabilen canlılar vardır. Bazı canlıların vücudunda üretilen antifriz proteinleri (AFP), küçük buz kristallerine bağlanarak buzun büyümesini ve yeniden kristalleşmesini engeller. Soğuk kıyametin süper canlıları listesinde ilk aklımıza gelenler mikroplar olabilir (aklınıza yine hamamböcekleri geldiyse, soğuktan pek de hoşlanmadıklarını hatırlatayım); ama soğuğa en dayanıklı olan mikrop türlerinin bile -15°C’nin altında üremeleri duracağı için birincilik ödülünü onlara veremiyoruz. Bu şeref, çok daha karmaşık hayvanlara aittir. Örneğin Tardigradlar -200°C’de günlerce, -273°C’de birkaç dakika hayatta kalabilmektedir; kırmızı yassı kın kanatlı böcekler ise -150 °C’de yaşamlarını sürdürebilir. 

SICAK 

   Isı canlılık için büyük önem taşır. Fazlası, suyun kaynayıp buharlaşmasına neden olur ve su olmadan da hiçbir canlı hayatta kalamaz. Fakat elbette bu durum denizin derinliklerinde yaşayan canlılar için herhangi bir risk yaratmaz; örneğin ısısını Dünya’nın çekirdeğinden elde eden hidrotermal bacalarda sıcaklık 400 °C’yi bulabilir. Canlıların dayanabildiği en yüksek sıcaklık, DNA ve protein gibi karmaşık moleküllerin kimyasal bağlarının kopmaya ve bu moleküllerin parçalanmaya başladığı sıcaklıktır. Bu nedenle aşırı sıcak ortamlarda hayatta kalabilmenin sırrı, canlının sahip olduğu ekstremozim denilen ve aşırı sıcak koşullarda da çalışabilen enzimlerde yatar. Ekstremozimlerin amino asitleri, başka enzimlerin yapısının bozulacağı ortamlarda (aşırı sıcak, aşırı tuzlu, aşırı düşük/yüksek pH vb) üç boyutlu yapılarını koruma yeteneğine sahiptir.

Resim: Bir hidrotermal baca

   Şu an için bildiğimiz, yaşamın uzun süre devam edebildiği ve gelişebildiği en yüksek sıcaklık 122 °C’dir ve rekor Methanopyrus kandleri (Strain 116) isimli bir arkeye aittir (Kaynak). Hemen arkasından da Geogemma barossii (Strain 121) isimli bir diğer arke gelir. Hidrotermal bacalarda keşfedilen bu tek hücreli mikroplardan Strain121’in 130°C’de ölmese de üremesinin durduğu, sıcaklık normal değerlere getirildiğinde de yeniden üremeye devam ettiği saptanmıştır. Tardigradlar (aşağıda daha ayrıntılı bir şekilde anlatılacak) ise 151 °C’de birkaç dakika hayatta kalabilir. 

Resim: Methanopyrus kandleri 

 KURAKLIK

   Dünya’daki canlılık açısından en vazgeçilmez şey sudur. Bütün hücreler kimyasal reaksiyonları ve hücre zarlarının sağlamlığı için suya gereksinim duyar ve birçok hayvan için kuraklık, ölüm demektir. Fakat bazı istisnai hayvanlar (bunlara kserofilik canlılar deniyor) kriptobiyoz aşamasına geçerek, sabırla kuraklık dönemlerinin geçmesini bekler (kriptobiyozun bu türüne anhidrobiyoz denir).

   Tardigradlar, rotiferalar (tekerlekli hayvanlar), yuvarlak solucanlar (nematodlar), bazı karideslerin larvaları (örneğin Artemia salina) ve bir sinek türü kendilerini kurutup bir topak haline getirerek kuraklığın geçmesini bekler. Birçok liken ve yosun türü, kaktüsler, bazı mantar (örneğin Trichosporonoides nigrescens) ve bakteriler ve yüzlerce tohumlu bitki türü de aynı şekilde kuruyarak, yıllarca ve hattâ bazen on yıllarca koşulların iyileşmesini bekler. 

RADYASYON

   Radyasyon direnci, yüksek oranda iyonlaştırıcı radyasyon (ışınım) varlığında yaşayabilen canlılara ait bir özelliktir. Yapılan çalışmalar çok sayıda böcek, bitki ve solucan türünün radyasyona dirençli olduğunu göstermiştir. Bir nükleer savaşta hamamböceklerinin dünyayı istila edecek kadar radyasyona dayanıklı olduğu efsanesi bu bilgilerin ışığında çöker; hamamböcekleri gerçekten de birçok omurgalıya göre radyasyona daha dayanıklıdır, ama ondan çok daha dayanıklı böcek türleri mevcuttur (örneğin meyve sineği ve Braconidae familyası).

 
   Bu alanda rekor Thermococcus gammatolerans isimli bir arkeye aittir. Bu süper canlı için öldürücü doz 30.000 Gy’dir; bu sınır insanlar için 4-10 Gy, fareler için 4,5-12 Gy, Alman hamamböceği için 60-150 Gy, meyve sinekleri için 640 Gy, Braconidae familyası (parazitik eşek arısı türlerini kapsar) için 1800 Gy, Tardigrad için 5000 Gy, Deinococcus radiodurans için 15.000 Gy’dir. 

   Şimdi gelin, süper canlılardan bazılarına kısaca göz atalım… 

Tardigrad

– Siz keyfinize bakın; ben uzayda da yaşayabilirim… 

   Tardigrad (su ayısı) başka herhangi bir hayvanı öldürebilecek ekstrem koşullarda yaşayabilen ilginç bir hayvandır ve şu an için saydığımız başlıkların hemen hepsinde (radyasyon direnci hariç) rekoru elinde tutmaktadır. Kıvrılıp metabolizmasını “kapatarak” (normal metabolizmasının %0,01’ine düşürerek) şartların iyileşmesini bekleme yeteneği (kriptobiyoz) sayesinde Dünya’da hemen her yerde, her koşulda, hattâ uzayda bile hayatta kalabilir. 

   2007 yılında susuz bırakılarak uzaya gönderilen Tardigradlar, uzayın oksijensiz boşluğunda -üstelik dondurucu bir soğukta- güneş ışınlarının radyoaktif etkisine karşı göğüs gererek, “uzay ortamında sağ kalmayı başaran ilk hayvan” olma ünvanına erişmiştir (bunu başaran bakteri sporları ve likenler vardır, ama hayvanlar alemindeki ilk ve tek canlı Tardigrad’dır). 

   Rapor edilen bir vakadaysa, 120 yıllık bir Tardigrad örneğinde bacak hareketine rastlandığı bildirilmiştir; fakat bu durum genel anlamda “hayatta kalmak” olarak değerlendirilmediği için susuzluğa dayanabilme süreleri şimdilik 10 yılla sınırlandırılmıştır. (Aşırı soğuk koşullarda vücutlarındaki su oranını %85’ten %3’e düşürebilirler; böylece donarken genleşen suyun vücutlarını yırtıp parçalamasını engellemiş olurlar.) 

   Hayatta kalabildikleri sıcaklık 151°C ile -273°C arasında değişir. 

   Vakumlardaki çok düşük basınca ve atmosferik basıncın 1200 kat fazlasındaki basınçlara göğüs gerebilir; hattâ bazı türleri 6.000 atm.’lik basınca (en derin okyanus çukurlarındaki basıncın neredeyse 6 katı) bile dayanabilir. 

   İnsanlar  için öldürücü olan radyasyon dozunun 1000 kat fazlasına dirençlidir (insanlarda öldürücü doz 5-10 Gy’dir). 5.000 Gy (Gama ışınları) ve 6.200 Gy (ağır iyonlar) olan ortalama öldürücü dozlara [belli bir sürede popülasyondaki bireylerin yarısını öldürecek doz] kadar yaşamını sürdürebilir. Bu başarılarını da yine kuraklık döneminde çektikleri numaraya borçludurlar (vücutlarındaki su oranını düşürmek); bu yolla iyonlaşma radyasyonu için gerekli olan tepkenleri azaltmış olurlar. Daha bitmedi… Su dengeleri normal haldeyken, kısa dalgalı UV radyasyonuna da diğer hayvanlardan daha dayanıklıdır; bunun sebebi DNA’larında meydana gelen değişiklikleri etkili bir şekilde tamir edebilme yeteneklerinde yatar. Bu canlıyla ilgili daha fazla bilgi almak için tıklayın.

Thermococcus gammatolerans

– Radyasyon mu? O da neymiş… 

   Bir arke olup, yukarıda da bahsi geçtiği üzere şimdilik bildiğimiz radyasyona en dayanıklı canlıdır; bu canlı için öldürücü radyasyon dozu 30.000 Gy’dir (bir insanı öldürmek için 5 Gy’lik doz yeterlidir). Diğer canlıların aksine T. gammatolerans’taki hücre sağkalımı, canlının büyüme evresindeki koşullara bağımlı değildir; fakat ideal koşulların ve besinin eksikliği halinde radyasyon direncinde azalma olabilir.

   Bu arke, zarar görmüş kromozomlarını herhangi bir kayba uğramaksızın hızla tamir edebilir. Kromozomal DNA tamir sistemi göstermektedir ki gelişmenin durağanlık evresindeki hücreler, DNA’yı katsal büyüme evresindeki hücrelere kıyasla çok daha hızlı bir şekilde yeniden yapılandırmaktadır. 

Deinococcus radiodurans

– Conan’a radyasyon işlemez… 

   Dayanıklılığı nedeniyle Guinness Rekorlar Kitabı’na bile giren ve “Bakteri Conan” takma adıyla anılan D. radiodurans’ın genom tanımlanması 1999 yılında yapılmıştır. Radyasyona dayanıklı olan süper canlılar sıralamasında 15.000 Gy’lik dozla ikinci sıradadır.

   Çok özgün ve önemli bir yeteneğe sahiptir; hem tek hem de çift sarmal yapılı DNA’yı tamir edebilir. Bir mutasyon ortaya çıktığı zaman onu bölmeli ve halkaya benzer bir yapının içine sokar ve içerdeki hasar görmüş DNA’yı bölmenin dışındaki nükleotidlerle birleştirerek kolaylıkla ve çok hızlı bir şekilde tamir eder.

Halicephalobus mephisto

– Derinler benim meskenimdir… 

   2011 yılında keşfedilen ve bir tür nematod (yuvarlak solucan) olan H. mephisto yüksek sıcaklıklara dayanabilir ve karbon tarihleme yöntemlerinden elde edilen bilgilere göre 3.000-12.000 yıllık yer altı sularında yaşar. Ayrıca çok düşük oksijen seviyelerine sahip sularda da yaşamını sürdürebilir. Yüksek ısıya ve ezici basınçlara dayanabilen “en derin” canlıdır (yeryüzünün yaklaşık 1600 metre altında yaşar), dolayısıyla zifiri karanlıkta bile yaşayabilir. 

Sıçrayan Himalaya Örümceği (Euophrys omnisuperstes)

– Yüksekler benden sorulur… 

   Dünya’nın en derin yerlerinde yaşayan H. mephisto’nun aksine, isminin anlamı “her şeyin üzerinde duran” anlamına gelen bu örümcek türü Dünya’nın en yüksek yerinde yaşayan canlıdır; Everest Dağı’nda 6700 metre irtifaya kadar hayatta kalabilmektedir. Dolayısıyla dondurucu soğuklara ve düşük basınçlara dayanıklıdır. Ayrıca açlığa da oldukça dayanıklıdır; bu örümceğin bulabileceği tek besin kaynağı, şiddetli rüzgarların etkisiyle dağın tepelerine doğru sürüklenen ufak böceklerdir. 

Kırmızı yassı kın kanatlı böcek (Cucujus clavipes puniceus)

– Bana soğuk işlemez… 

 

   Kınkanatlılar takımına dahil olan ve Cucujidae diye de isimlendirilen familyada yer alan bir türdür. Kanada ve Alaska gibi kuzey kutup bölgelerinde yaşar ve -150 °C’de bile hayatını sürdürebilir. Bu başarısını, kanının kristalleşmesini engelleyen bir antifriz proteinine (AFP) borçludur. Ayrıca kanında bulunan gliserol da donmayı engelleyici bir rol oynar. 

Pompei Solucanı (Alvinella pompejana)

– Serin sulardan kızgın kumlara…

  Denizin derinliklerinde, sadece Pasifik Okyanusu’ndaki hidrotermal bacalarda yaşar ve en ilginç özelliği şudur: Kuyruğu 80°C sıcaklıktaki bacanın içinde dururken, tüy şeklindeki kafasını bacadan çıkararak 22°C’lik suda avlanabilir; yani vücudunun iki yarısı arasında yaklaşık 60°C’lik bir fark bulunabilir (ve bu durumdan da gayet memnundur).

   Bilim insanları Pompei solucanlarının 80°C gibi yüksek ısılarda, üstelik de bu iki aşırı uç arasında nasıl yaşayabildiğini araştırmakta; bunun için de solucanla simbiyotik bir ilişki içinde olan ve onun sırtında yaşayan bakterileri incelemektedir. (Pompei solucanı sırtındaki ufak bezlerden, bu bakteriler için besin kaynağı olan bir mukus salgılar; buna karşılık bakteriler de solucanın sırtını boylu boyunca kaplayarak onu aşırı ısı değişimlerine karşı koruyor olabilir.) 

Mummichog (Fundulus heteroclitus)

– Siz şartları değiştirin, ben adapte olurum… 

   Birçok balık türü ya tatlı, ya da tuzlu suda yaşar ve yanlış ortama alındığında ölür. Az sayıda balık türüyse çok geniş bir tuzluluk aralığını tolere edebilir ki bunlara euryhaline canlılar denir; Mummichog içlerinde belki de en euryaline olandır. Bir litre deniz suyu 35 gram tuz içerir, ama mummichoglar tatlı suda veya litre başına 110 gram’dan fazla tuz içeren sularda da gayet mutludur. 

   Kuzey Amerika’nın doğu kıyılarında yaşayan bu balık türü oksijensizliğe, kirliliğe, ısı (6 °C  ile 35 °C arası) ve tuzluluk değişimlerine dayanıklılığıyla ünlüdür; ayrıca çok düşük oksijen seviyelerinde, çok çeşitli toksinlerin varlığında ve çevre kirliği nedeniyle aşırı derecede bozulmuş olan ekosistemlerde bile yaşayabilir. Kısacası, yaşadığı suyun tatlı veya tuzlu, soğuk veya sıcak, temiz veya kirli olması onun açısından bir fark yaratmaz. Mummichoglar bu nedenle evrimsel, embriyolojik, fizyolojik ve toksikolojik araştırmalarda çok popüler bir ilgi alanıdır; gen ekspresyonundaki çeşitliliklerin, değişik ortamlarda meydana gelen fizyolojik birikim ve evrimsel uyarlanım üzerindeki etkisini anlamak için de sıkça kullanılan deneklerdir. Ayrıca uzaya gönderilen (1973) ilk balık türüdür.

   Mummichog’un başarısı, çok sayıda genini çevre koşullarına göre etkinleştirme veya etkisiz hale getirme kabiliyetinden ileri gelir. Örneğin tuzlu sudan alınıp tatlı suya konulduğunda, bu değişimle başa çıkmak için 498 genini açabilir veya kapatabilir; sadece 72 saat içinde yeni ortamına tamamen uyum sağlamış olarak hayatına devam eder (Kaynak). Bu geniş genetik seçenek yelpazesi sayesinde mummichoglar yeni ortamlarına uyarlanarak hızla evrilebilir. 

   Bir başka deneyde uzaya gönderilen mummichoglar, 3 hafta içinde ağırlıksız yaşam koşullarına uyarlanarak evrim geçirmiş; yolculuk sırasında yumurtadan çıkan yavrular da bu koşullara uyarlanmış olarak doğmuştur. 

Turritopsis dohrnii

– Ölümü baypas ederim… 

 

   “Dünyada ölümsüz olan tek canlı” sıfatıyla ünlenen bu ilginç hayvan hakkında ayrıntılı bilgi almak için tıklayın. 

Ekstremotroflar

– Sizin diyetiniz bizi ilgilendirmez…

   Bunlar Dünya’da yaşayan canlılar için genel anlamda besin maddesi olarak kabul edilmeyen maddelerle beslenen canlılardır ve bu ilginç özellikleri bakımından listemize dahil edilebilirler. Örnek olarak Pestalotiopsis microspora (poliüretanla beslenen bir mantar türü), Halomonas titanicae (pas yiyen bakteriler), Geotrichum candidum (normal organik diyetine ek olarak CD’lerin içeriğindeki verilerle de beslenen bir mantar türü), bazı Flavobacterium suşları ve Pseudomonas aeruginosa (naylon yiyen bakteriler) ve litotroflar (enerjilerini inorganik maddelerden, indirgenmiş mineral kökenli bileşiklerden elde eden mikroplar) sayılabilir. 

   Litotroflar kemolitotrof (hidrojen, sülfür, demir veya anaerobik amonyak oksidasyonu -amannox- yapanlar ve nitrifikasyon yapanlar) ve fotolitotrof (enerjisini ışıktan sağlayan ve inorganik elektron donörlerini sadece biyosentetik reaksiyonları için kullanan canlılar) şeklinde iki gruba ayrılır.

 Endolitler

– Taşların korunaklı derinliklerinde yaşam… 

   Bunlar taşların, mercanların, hayvan kabuklarının veya taşlardaki mineral tanecikleri arasında yer alan gözeneklerin içinde yaşayan canlılardır (arkeler, bakteriler, mantarlar, likenler, algler veya amipler). Birçoğu süper hayvanlar listesine alınabilecek ekstremofillerdir. Yaşam alanları itibariyle UV ışınlarından korundukları için Dünya’daki yaşamın kökeni ve dünyadışı yaşam araştırmalarında, Mars ve benzeri gezegenlerdeki endolitik ortamların dünyadışı yaşam için uygun koşulları sağlayabileceği üzerinde duran astrobiyologlar açısından büyük önem taşırlar. Bu canlılar aynı zamanda da litotroftur (enerjisini inorganik maddelerden, indirgenmiş mineral kökenli bileşiklerden elde eden mikroplar) ve demir, sülfür veya potasyum ile beslenirler.

   Bütün bu canlılara ek olarak, yaşayan fosil olarak da tabir edilen ve gezegenimizde çok uzun süredir hayatta kalmayı başarmış olan canlılar vardır. Bunları da kıyametin süper canlıları arasına (listenin sonlarına almak kaydıyla) sokabiliriz. Bazıları bildiğimiz beş yok oluş döneminin beşini de atlatarak günümüze kadar gelebildiğine göre (örneğin dallıbacaklılar şubesinden Lingula), bundan sonra oluşabilecek zor koşullar altında da aynı başarıyı göstermeleri olasıdır. Hayvan, mantar, bitki ve bakteri türlerinden bazıları bu sınıfa girer. (Not: “Yaşayan fosil” tabiri, söz konusu canlının evrim geçirmediğini veya evriminin durduğunu düşündürmesi açısından bazı bilim insanları tarafından eleştirilmektedir. Yaşayan fosil kabul edilen canlıların bile çok yavaş ve az miktarda da olsa evrim geçirdiğini bildiğimiz için, bu terimi  hatalı bir algıya sebep olmadan kullanmak gerekiyor.)

Homo sapiens (?)

– Biz var ya biz… 

 

   Biz insanlar birçok açıdan diğer canlılardan farklıyız; kültürel evrime sahip olan bildiğimiz tek canlı türüyüz. Bilim insanları bu ayrıcalığımızı, nev’i şahsına münhasır beynimize ve onun geçirdiği evrime bağlıyor. Bizler biyolojik kalıtım faktörü olan genlerimize ek olarak, dil yeteneğimiz nedeniyle memlerimizin de güdümünde yaşayan; gelişen, kültürü biriktiren ve bunu sonraki nesillere aktarabilen tek türüz. Dünya’yı ve elimizin ulaştığı her habitatı istediğimiz biçimde değiştirerek kendi türümüz için yaşanabilir bir yer haline getirebiliriz; gezegenin geri kalanı için çoğu zaman iyi bir haber olmasa da gerçek bu. Dünya’yı hepten yok etme, yok etmekte olduğumuz Dünya’yı düzeltip eski haline getirme, bir “kıyamet” durumunda olaya önceden veya o esnada müdahale ederek tüm gezegeni kurtarma veya yaşanabilir başka gezegenler bulma gücüne sahibiz. Bu gücü kötüye kullanıp kullanmamak da yine bizim elimizde. Dolayısıyla türün hayatta kalmasından bahsediyorsak, sahip olduğumuz bu yetenekler nedeniyle bizim de listeye eklenmemiz gerektiği açık. Listede olmanın verdiği bu özgüveni aklımızın bir köşesinde tutup, gezegenimizi ve üzerinde yaşayan tüm canlıları kucaklamanın yolunu bulacağımızı umuyorum. Umuyorum; ama bu konuda umutlu muyum? Cevabı her iki yöne de çekilebilecek bir soru bu.

Resim: Camille Rose Garcia – The End is Near

Yararlanılan Kaynaklar:

• Extreme survival: Life frozen solid 
• Zoologger: The toughest fish on Earth… and in space 
• NASA: Meet Conan The Bacterium 
• Hot bug extends temperature limit for life  
• 5 Animals Most Likely To Survive the Apocalypse  
• 6 Extreme Animals Sure To Survive The Apocalypse 
• Himalayan Jumping Spider  
• Functional Genomics of Physiological Plasticity and Local Adaptation in Killifish 
• Journal of Bacteriology Extremophiles 2002
  
• Microbial Life: Extreme Environments

Şu yazılar da ilginizi çekebilir:

• ARKELER: Takdir edilesi şampiyonlar
• “Ölümsüz” denizanası Turritopsis dohrnii
• Evrende yaşam olması kaçınılmaz mı, yoksa büyük bir tesadüf mü?
• Faydalı mutasyon kavramı ve örnekleri
• Yeni Başlayanlar için Yaşamın Kökeni 
• Canlı moleküllerin cansız süreçlerle üremesi 

   Kara deliklerin sanki yeterince ürkütücü değillermiş gibi bir de hareket edebildikleri, hem de gayet hızlı hareket edebildikleri ortaya çıktı. NASA’nın Chandra X-Ray Gözlemevi’ndeki araştırmacılar, bir dev karadeliğin evi olan CID-42 isimli galaksisinden saatte milyonlarca km’lik bir hızla uzaklaştığını keşfetti. Güneş’ten milyonlarca kat ağır bir kütleye sahip olduğu halde hareket ediyor olması bile şaşırtıcı olan bu kara delik, hareket etme hızından dolayı da araştırmacıları hayrete düşürdü. 

 
   Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden Laura Blecha, tek başına gezinen karadeliklerin çok nadir rastlanan bir olay olduğunu söyleyerek, karadeliklerin merkezinde bulundukları galaksilerdeki yıldız oluşumu ve diziliminde önemli bir rol oynadıklarına dikkat çekti. Evlerinden kovulan karadeliklerin terk ettikleri galaksilerin oluşumlarını önemli derecede etkileyebileceklerini belirtti. Astronomlar, bu kara deliğin başka bir kara delikle çarpışıp birleşmiş ve böylece yerçekimsel dalga radyasyonu nedeniyle güçlü bir “tekme” yemiş olabileceğini düşünüyor. Bu durumda, uzayda buna benzer başıboş dolaşan pek çok kara delik var demektir. 
   Gök bilimciler, bu hızın, yerçekimsel dalgaların kozmik boşluktaki asimetrik dağılımları tarafından ortaya çıktığını düşünüyor. Einstein, bu dalgaların uzayda kıvrılarak yayılmalarının, karadeliklerin hızlanmasından kaynaklanacağını öne sürmüştü. Görelilik kuramına dayanarak şu açıklama yapıldı: “Eğer bir karadelik, tek bir yönde bir başka kozmik cisme kıyasla daha fazla yerçekimsel dalga saçarsa, zıt yönde ve büyük bir hızla bulunduğu galaksiden uzaklaşacaktır.”
   Maryland Üniversitesi’nde astrofizik alanında akademisyen olan Cole Miller, “CID-42’de gördüğümüz olay, bugüne kadar tespit edilen en iyi ‘yalnız karadelik’ örneği… Bu örnek, uzayda yerçekimsel kuvvetlerin çok yüksek olduğu bölgelerde daha iyi gözlemler yapmamıza yardımcı olacak” dedi. 

 

   Bu bilginin gelmesinden önce de, bütün galaksilerin merkezinde birer süper-dev kara delik olduğu varsayılıyordu. Bizim galaksimiz olan Samanyolu da bir istisna değil elbette. Şimdilik uzaklığını en net ölçebildiğimiz kara delik olan Cygnus X-1, Dünya’ya 6070 ışık yılı uzaklıktadır. (Konuyla ilgili yazıyı okumak için tıklayın.)

   Bir tür mikrokuasar olan V4641 Sagittarii (Sgr) isimli bir kara delik ise 1999’da ilk keşfedildiğinde bir yıldız sanılmış; bize olan uzaklığı da yaklaşık 1600 ışık yılı olarak ölçülmüştü. Ancak 2001 yılında yapılan bir çalışmayla, bundan aslında 15 kat daha uzakta olduğu açıklandı. Evrende ve kendi galaksimizde, muazzam hızlarla hareket eden daha onlarca henüz keşfedilmemiş kara deliğin olması da gayet mümkün görünüyor. Her geçen gün gelişen uzay gözlem teknolojisi ve astronomi bilimi sayesinde yapılacak olan bu ve benzeri keşifleri heyecanla bekliyoruz. 

Kaynaklar:

• http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-12-182.html
• http://io9.com/5915643/astronomers-discover-massive-black-hole-careening-away-from-its-home-galaxy
• http://www.universetoday.com/75723/where-is-the-nearest-black-hole/
• http://arxiv.org/abs/astro-ph/0103045v1