Cinsler neden ve nasıl ortaya çıktı?
Metin Gülbay
Neden canlılar erkek ve dişi olarak vardır? Neden kendi kendine üreyen bir sistem yok? Örneğin milyarlarca yıl önce tek hücreli canlılarken bölünüp iki canlı olabiliyorduk, döllenmeye, dolayısıyla erkek ve dişi hücrelere gerek yoktu. Ama o hayat biçimi arkada bırakılıp bugünkü biçime geçildi. Evrimin böyle davranmaktaki amacı neydi? İşini zorlaştırmış gibi görünüyor değil mi? Oysa yaşamda her şey enerjinin tasarruflu kullanılarak bir işin yapılması üzerine kurulmuştur. Bir çita asla ölene dek avını kovalamaz, çünkü birinci enerjisini öncelikle kendisini hayatta tutmak için kullanmaktır. Peki o zaman evrim niye enerji harcaması en düşük olan bölünerek çoğalmadan erkek dişi döllenmesinden oluşan bugünkü zor sürece gelmeyi seçmiştir?
Öncelikle bir konuda anlaşalım, canlılar cansız diye nitelediğimiz formlardan ortaya çıkmıştır. Nasıl mı? "1828 yılında Alman kimyager Friedrich Wöhler, oldukça yaygın olarak bulunan bir kimyasal madde olan amonyum siyanattan üre yaratmayı başardı. Amonyum siyanatın canlılıkla hiçbir bağlantısı bulunmuyordu. Diğerleri de onun adımlarını izledi ve çok kısa sürede anlaşıldı ki, canlılığı yaratan kimyasalların hepsi, canlılıkla hiçbir alakası olmayan ve daha basit yapılı kimyasallardan yaratılabilmekteydi!" (1)
"Üre canlı mı ki" diye soracaksınız, ben de sordum Google'a, yanıtı şöyle:
"Memelilerin vücudunda protein maddelerinin yakılması sonucu meydana gelen amonyak, karaciğerde karbondioksitle üreye dönüşür. Kana geçen üre, idrarla dışarıya atılır. Üre ayrıca az miktarda ter, süt ve gözyaşında da bulunur." (2)
Görüldüğü gibi üre vücutta üretilen bir şey, öyle madenler gibi toprak altında veya üstünde bulunmuyor. Bunu anladık, şimdi adım adım sorumuzun yanıtına gelelim ama önce cansızdan canlıya geçişin nedenine bakalım.
"En basit hayat formlarından, en karmaşık hayat formlarına kadar her canlı, bir şekilde aktif olarak enerji kullanarak düzensizliğe, yani parçalanıp dağılmaya, organizasyonunu yitirmeye karşı gelmeye çalışmaktadır. Bu, cansız varlıkların geçirdikleri kimyasal evrimin bir tipinin kaçınılmaz bir sonucu olmuştur ve canlı olarak tabir ettiğimiz formların, cansızlıktan evrimleşmesiyle sonuçlanmıştır." (3)
Çoook zaman önce, canlılar yokken diyelim, basit ilkel biçimler, ki yukarıda form diye İngilizcesi kullanılmış, parçalanıp dağılmaya karşı koymaya çalışmış. Yani en ilkel biçimlerin derdi başkaymış, mizahi olarak söylersek "aman atomlarımıza ayrılmayalım" derdindeymişler. İşte bu bir arada tutunma çabaları milyonlarca yılda onlardan canlı diye nitelediğimiz biçimlerin oluşmasına yol açmış. Bu, yaşamın birinci yasası olmuş, hayatta/canlı kalmak yasası. Tabii bu yasayı ben koydum anlamışsınızdır zaten. :)
İlkin bu cansız formlar canlı formlar haline gelmeyi becermişler yani, ama ya sonra? "Ölüp" gittiklerinde ne olacak sorusu çıkmış ortaya doğal olarak. Bu sorunun tek bir doğru yanıtı olmuş: "Üreyerek bu yaşamda kalabiliriz. Biz değil ama parçalarımız aracılığıyla yaşamda var olmayı sürdürebiliriz."
Bu noktada ikinci yasa gelmiş, "üre, yoksa yok olursun". :)
"... hayatta kalma amacını sürekli kılabilmenin en kolay yolu, bulunulan ortam içerisinde hayatta kalmayı sağlayan unsurları gelecek nesillere, genç ve enerji kullanımı bakımından dinç nesillere aktarmakta yatmaktadır. İşte bunun da tek yolu, 'kendisinden bir parça var etmek' anlamına gelebilecek üreme ile olmaktadır." (4)
Bu tek hücreli canlıların üremek için tek bir yolu olmuş: Bölünmek. Ama herhangi bir biçimde değil. Önce hücredeki genetik materyal sonra da sitoplazmanın yani hücre sıvısının bölünmesiyle bir üreme biçimine ulaşılmış. Buna bilim insanları amitoz bölünme diyor. Bu üreme biçimi bugün de varlığını sürdürüyor biliyorsunuz. Bir de bilimsel cümlelerle dile getirelim bu üremeyi: "Tek bir DNA molekülü, halka şeklinde hücrenin merkezinde bulunur. Bölünme sırasında bu DNA kendisini hızla kopyalar ve iki kopya, hücrenin iki ucuna doğru itilir ve hücre zarına yapışır. Daha sonra sitoplazma enzimlerin aktivitesi ile bölünür ve iki yeni hücrede, iki aynı DNA elde edilmiş olur." (5)
Bu işlemi başaramayan canlılar hayatta kalamamış ve yok olup gitmişler. Ancak bir süre sonra bu üreme biçiminin zararları ortaya çıkmış. En başta en avantaj olarak görülen neredeyse enerji harcamadan üremenin, devamlılığı sağlama açısından pek de yararlı olmadığı görülmüş. Çünkü bölünen ilk hücrenin kopyası olan yavru hücreler genetik mirası da devraldıklarından herhangi bir virüs ya da bugünkü gibi bir salgın hastalıkta toptan yok olma tehlikesiyle yüz yüze gelinmiş. Tabii ki minnacık da olsa bazı değişiklikler varmış ama bu yetersiz kalmış.
Eşeyli üremeye doğru
Bölünerek çoğalmanın zararlarına karşı canlılar çözüm aramış. Masal gibi anlatıyorum kusura bakmasın kimse, çünkü bilimsel cümlelere girince ben de ipin ucunu kaçırıyorum. Canlıların çeşitliliğin avantajlarının farkına varmasıyla bu yönde bir baskı oluşmuş: Seçilim baskısı. Eşeyli üremeye doğru yönelen bir baskı olmuş bu. Peki nedir bu eşeyli üreme biçimi? "Eşeyli üreme, iki canlı organizma arasında genetik malzemelerin birleştirilmesi suretiyle yeni bir canlının oluşması olayıdır." (6)
Ama ilkin mayoz bölünme aşaması gelmiş. Bunu da açıklayalım: "Mayoz bölünme bir diploid hücrenin ilk hücresi bölünerek genelde gamet olarak adlandırılan haploit hücrelere bölündüğü hücresel bir süreçtir. Gamet hücresinde kromozom sayısının azalmasıyla sonuçlanan 'mayoz', Yunancada 'Daha da küçültmek' anlamına gelen Meioun kelimesinden gelmektedir. Mayoz bölünme eşeyli üreme için gereklidir... Genetik çeşitliliği artırır. Değişen çevre şartlarına uyumlu bireylerin ortaya çıkma şansını artırır." (7)
Çeşitlilik sözcüğünün önemini görüyorsunuz değil mi? Çeşitliliği sağlamanın tek yolu erkek ve dişi hücreler olarak farklılaşmak değil elbette, başka yollarla da çeşitlilik sağlanabilir. Hani dünyanın ilk canlıları zamanında söz edilen bakteriler var ya, sözü yine onlara getireyim, bakteriler sahip oldukları DNA bilgilerini birbirleriyle paylaşabilir. Örneğin sözünü ettiğimiz gibi bir salgın durumunda başka bakterinin sahip olduğu bilgiyi DNA alışverişi yoluyla edinen bir bakteri de yeni koşullarda hayatta kalmayı başarır.
Diploit ve haploid sözcüklerine siz de takıldınız benim gibi, biliyorum. Ona da açıklık getireyim: "...hayatta kalmak için bilgi çeşitliliği sağlayan DNA’lar, kromozom denen uzun paketler içinde hücrede bulunurlar. Bir set kromozom, temel olarak hücredeki yaşam için gereken bilgileri içerir. Kimi hücrelerde iki set kromozom bulunur. Yani aynı bilgi ikişerli paket halinde yer alır. Böyle çift paket taşıyan hücrelere diploit ismi verilmiştir. Tek set olanlara ise haploit."*
Cinsiyetler ne zaman ve niçin ortaya çıktı?
1,2 milyar yıl önce Proterozoik Zaman'da bir tek hücreli, ökaryotik canlı yaşamaktaydı. "Bu canlı, eşeyli üremenin de ilk olarak evrimleştiği ökaryotlardandır... Farklı türler üzerinde yapılan analizler, cinsiyetlerin evriminin 800 milyon yıl kadar sürmüş olabileceğini, yani günümüzden 2 milyar yıl öncesinde bu evrimin başlamış olabileceğini göstermektedir." (8)
Mayoz bölünme mitoz bölünmeden evrimleşmiştir. İşte bu süreçle birlikte cinsiyetler de evrimleşmiştir.
Önce erkek mi yoksa dişi hücre mi vardı?
Anlaşıldığı kadarıyla "cinsiyetlerin evrimleşmesinin en temel sebebinin, tür içerisindeki adaptasyon avantajının artırılması ve iş bölümünün sağlanması olduğu düşünülmektedir." Cinsiyetler çeşitliliğin artırılmasına katkıda bulundukları için evrimleşmişler, bunu anladık. Ve çok önemli bir soruya geldik.
Önce dişi mi erkek hücre mi vardı? Dişi hücre mi erkek hücreden, erkek hücre mi dişi hücreden evrimleşti?
"Günümüzde yapılan başka araştırmalar, esasında canlılığın kökenlerinin tek bir cinsiyete (muhtemelen dişiye yakın bir cinsiyete) dayandığına dair fikirler vermektedir. Zira bazı sürüngenlerde ve tek hücreli ökaryotik canlılarda gözlediğimiz üzere, kimi zaman türler sadece dişilerden oluşabilmektedir ve partenogenez adı verilen bir yöntemle, erkeklere gerek kalmadan üreme gerçekleştirilebilmektedir. Esasında bu yöntem sebebiyle çeşitlilik azalsa da, cinsel birleşmenin aşırı masraflı olmasından kaynaklı sorunların önüne geçilebilmektedir. Üstelik, eğer ki türün devamlılığı riske atılacak olursa, çevresel değişimlere tepki olarak erkeklerin üretilmesini sağlayacak hormonlar salgılanabilmekte ve böylece erkekler de popülasyon içerisinde geçici olarak üretilebilmektedir. Tehlike geçtikten sonra bu hormonlar azalmakta, ta ki bir defa daha popülasyon risk altına girene kadar erkekler üretilmemektedir. İnsanda bile embriyolojik dönemin 6. haftasına kadar, erkek-dişi fark etmeksizin her bireyin vücut planı, dişi oluşacakmış gibi ilerlediği, ancak 6. haftadan sonra salgılanan cinsiyet hormonlarına bağlı olarak erkeklerin farklılaştığı düşünülürse, bizim kökenlerimizin de diğer tüm canlılarla ortak olduğu daha net anlaşılacaktır." (8)
Acı ama gerçek bu, tabii erkekler için. Türün devamlılığı tehlikeye girince ve çevresel değişimlere tepki olarak birtakım hormonlar salgılanıyor ve erkek hücrelerin üretilmesine başlanıyor. Şu anda yaşamda erkekler varsa türün devamlılığı tehlike altında mı ya da çevresel değişimlere bir tepki olarak mı erkekler var soruları yanıt bekleyen sorular olarak önümüzde duruyor. Erkek egemenliğinin yaşandığı gezegenimizde bunun nasıl bir yanılsama olduğu, erkek hücrelerin ancak zora girince üretildiğini bilmek erkekler için, tabii daha çok her şeyin başı olarak erkekleri gören erkekler için zor olsa gerek.
Bir başka zorluk da eşcinselliği hastalık olarak görenlerin, bunun evrimin bir sonucu olduğunu bilmeleri, anlamaları ile yaşanıyor.
Sağdan bakınca horoz soldan bakınca tavuk
Bir haberle yazıyı bitirmeme izin verin. Haberin konusu evrimsel sürecin dümdüz bir çizgi izlemediğini, birden bire gerçekleşmediğini, ara durakları olduğunu, bazen de tamamen "ilginç" canlılar oluşturduğunu gösteriyor. Tabii bu haberdeki gibi aşırı ve nadir örnekler evrimin genel sonuçlarıyla pek uyuşmuyor ama "kesinlikle böyle şey olmaz" demememiz için bu örneği veriyorum. 2015 yılına ait bu haber BBC Türkçe'de yayımlandı.
"Sağdan bakınca Dr Schaef’in elindeki hayvan kırmızı ibiğiyle normal bir horoza benziyordu. Ama soldan bakınca tüylerindeki soluk renkler yüzünden ona tavuk derdiniz. Davranışı bile farklı ve kafa karıştırıcıydı. Hem diğer tavukların üzerine çıkıyor hem de yumurtluyordu.
Tavuk ölüp karnı yarıldığında hem bir tarafının diğerinden daha iri olduğu, hem de testis ve yumurtayı birlikte taşıdığı görüldü. Sanki biri tavuk ve horozu tam ortadan kesmiş, sonra da birer yarısını birleştirmişti.
Dr Schaef tavuğu pişirip yedikten sonra iskeletini anatomist bir arkadaşına vermiş, o da 1923’te Deneysel Zooloji Dergisi’ne (Journal of Experimental Zoology) konuyla ilgili bir yazı yazmıştı.
Bugün bu canlılara 'iki yanlı erdişi' (ginandromorf) adı veriliyor. Çift cinsiyetli (hermafrodit) olarak bilinen canlılarda ikilik cinsel organlarla sınırlı iken bu hayvanlarda tüm vücut bir tarafı erkek, bir tarafı dişi olmak üzere ikiye bölünmüş gibidir.
Dr Schaef’in ilginç yemeğinin üzerinden 100 yıla yakın zaman geçti ve farklı erdişi örnekleri bulundu. Bu canlıların ilginç özellikleri vücudumuzun gelişmesi ve cinsiyetin gizemleri hakkında açıklayıcı olabilir.
Yarısı erkek yarısı dişi canlılarla ilgili haberler eskiye dayanıyor. 1752’de İngiltere’de bir ıstakozda bu özellikler görülmüştü. O tarihten bu yana ise bilim insanları yengeç, koza tırtılı, kelebek, arı, yılan ve birçok kuş türünü bu listeye ekledi.
Bu canlıların ne kadar yaygın olduğu bilinmiyor. Edinburgh Üniversitesi’nden Michael Clinton’a göre, kuşların on binde biri ile milyonda biri bu şekilde gelişiyor. Memeliler konusunda ise kimse bir tahminde bulunamıyor.
2008’de Illinois’de bir öğretmen camdan dışarı bakarken bir kuzey cardinal kuşu görmüş ve tam ortasından kesilmiş gibi göğsünün yarısının erkeklerde görülen parlak kırmızı tüyleri, diğer yarısının ise dişilerdeki gri tüyleri taşıdığını görmüş.
Bu kuş daha sonra da gözlendiğinde ne yanında başka bir kuşla ne de öterken görülmüş. Diğer kuşlar ya onu dışlıyor ya da saldırıyormuş.
Uzun zaman boyunca bu olgu döllenmeden sonra yaşanan genetik bir kaza şeklinde algılandı.
Biyolojik cinsiyet insanda cinsiyet kromozomlarının bileşimi yoluyla belirlenir. Erkekte bir X bir de Y kromozomu, kadında ise iki X kromozomu vardır. Fakat diğer canlılarda bu süreç farklı işler. Örneğin tavuklarda erkeklerde iki Z kromozomu, dişide ise bir Z bir de W kromozomu bulunur.
Bazen hücrede bu kromozomlardan biri kaybolur; bu durum o hayvanın cinsiyeti üzerinde ciddi sonuçlar doğurur.
Cinsiyetin belirlenmesi
Birkaç yıl önce Clinton bir tavuk çiftliğinde Dr Schaef’in tavuğuna benzeyen, hem horoz hem de tavuk özellikleri taşıyan erdişi birkaç tavuk bulur.
Bunların genlerini incelediğinde tavuğun bir yanında ZW diğer yanında ise ZZ kromozomları bulur. Sanki çift yumurta ikizi olan iki tavuk tam ortadan birleşmiş gibidir.
Clinton’ın bu konudaki açıklaması şöyledir: Yumurta ilk oluşurken hücrenin kromozomların yarısını atması gerekir. Fakat nadir durumlarda yumurta kendi hücresinin yanı sıra ‘kutup küreciği’ adı verilen bu fazlalığı da muhafaza edebilir. Her ikisi de döllenip hücreler bölünmeye başladığında iki taraf da kendi genomunu ve kendi cinsiyetini geliştirir.
Biyologlar herhangi bir canlı nüfusunda dişi ve erkek oranının çevresel etkenlere göre değiştiğini biliyor.
Koşullar uygun olmadığında annelerin dişi bebeklere sahip olma olasılığı daha yüksektir. Böylece zor zamanlarda bile annenin DNA’ları aktarılmış olur.
Bazı papağanlar koşullara bağlı olarak üst üste 20 dişi ya da erkek papağan yumurtadan çıkarabilir.
Diyelim ki bu yumurtalardan birinde ‘kutup küreciği’ atılmamış olduğundan iki çekirdeği var. Bunların ikisi de döllenirse yarısı dişi, yarısı erkek bir embriyo meydana gelmiş olacaktır.
Kuşlardaki cinsiyet seçiciliğin tersine, memelilerde cinsiyeti kandaki hormonlar belirler. Yarısı erkek, yarısı dişi memeliye pek rastlanmamasının nedeni bu olabilir. Hücrelerin DNA’sı ne yaparsa yapsın hepsi de aynı hormonlarla karşılaşacak ve aynı cinsel özellikleri taşıyacaktır.
Oysa kuşun iki tarafı birbirinden bağımsız gelişebiliyorsa onun hücreleri kendi kimliklerini ve gelişimlerini kendileri kontrol ediyor demektir.
İnsan etkisi
Bu sürece ilişkin olguları ortaya çıkarmak üreme ve cinsiyet konusundaki bilgi açısından önem taşır. Örneğin hayvanların vücudunun mükemmel bir simetri içermesi nasıl mümkündür sorusunun cevabı bu alandaki araştırmalarla ortaya çıkarılabilir.
Bazı ginandromorfların yaygınlaşmasında insan etkisi de söz konusu olabilir. Örneğin Japonya’da Fukuşima nükleer santrallerin zarar gördüğü 2011’den önce herhangi bir ginandromorf kelebeğe rastlanmamış olmasına rağmen bu felaketi izleyen 16 ay içinde bu tür altı kelebek görülmüştür.
Araştırmacılar Rusya’daki Çernobil nükleer felaketinin ardından da çok sayıda ginandromorfik kelebeğe rastlamıştı. Yani bu canlıların oluşmasında radyasyonun etkisi olabilir. Bu konuda kanıtlanmış bir bağlantı henüz bulunmamış. Ancak uzmanlar bunun üzerinde durulması gereken bir rastlantı olduğunu düşünüyor."**