Biyolojik ritm, bir canlının ya da biyolojik olgunun belirli aralıklarla, bir frekans dahilinde tekrarlanmasına denir. Kimi zaman sirkadyen ritm olarak da bilinen biyolojik ritm, günlük bir döngüyü takip eden fiziksel, zihinsel ve davranışsal değişikliklerdir. Öncelikle bir organizma, çevresindeki aydınlığa ve karanlığa tepki verir. Buna yönelik davranışsal değişim sergiler

Buna en güzel örnek, uyku döngümüzdür. Günün belirli saatlerinde uyur, belli saatlerinde uyanık kalırız ve bunu sürekli tekrar ederiz. Bir diğer örnek, vücut sıcaklığı ritmidir ve gün içerisinde belirli şekillerde ve sürekli olarak vücut sıcaklığı değişimi yaşanır. Ayrıca bu sadece organizma düzeyinde değil, çevresel boyutta da değerlendirilebilir. Gel-gitlerin sürekliliği, gece ve gündüzün birbirini takip etmesi, ayın fazları bunun örnekleridir. Bunların “biyolojik ritm” dahilinde değerlendirilme sebepleri, bu olguların canlıların aktivitelerinde çok önemli yerleri olmasıdır. 

Biyolojik Saat Nedir?

Biyolojik Saat, adından da anlaşılabileceği gibi, “zamanı” ölçmeye yarar. Ancak bildiğimiz saatlerden biraz farklı bir şekilde: Biyolojik bir saatin, pil gibi harici bir güç kaynağına veya zamanı ölçmek için kuvars gibi bir osilatöre ihtiyaçları yoktur. Biyolojik saatlerin en önemli görevi, biyolojik ritmi sağlamaları ve üreme dönemleri gibi bazı önemli biyolojik zamanlamaları yerine getirmeleridir. 

Biyolojik saatler, bir organizmanın doğuştan gelen zamanlama araçlarıdır. Sirkadiyen ritmi üretirler ve onların zamanlamalarını düzenlerler. Vücuttaki hücrelerde etkileşime giren spesifik moleküllerden (proteinler) oluşurlar. Biyolojik saatler hemen hemen her doku ve organda bulunur. Bilim insanları insanlarda, meyve sineklerinde, farelerde, mantarlarda ve saatin bileşenlerini yapmaktan sorumlu diğer bazı organizmalarda benzer genleri tanımladılar.

Ana Saat Nedir?

Beyindeki ana saat, biyolojik saatlerin hepsini koordine eder ve onları senkronize eder. İnsanları da içeren omurgalı hayvanlarda ana saat, suprakiazmatik çekirdek veya SCN adı verilen bir yapı oluşturan yaklaşık 20.000 sinir hücresinden (nöronlar) oluşan bir gruptur. SCN, beynin hipotalamus bölgesinde yer alır ve gözlerden doğrudan girdi alır. Bu bölgedeki Clk ve Per2 adlı genler sirkadyen ritmin oluşturulmasından sorumludur (2017 Fizyoloji ve Tıp alanında Nobel ödülü alan çalışma, Karolinska Enstitüsü’nde bu genler üstünde yapılmıştı). Ayrıca asetilkolin, glutamat ve serotonin gibi başlıca nörotransmitterler bu işleyişe katılır ve bu işleyişin önemli bileşenleridir.

Zeitgeber Nedir?

Suprakiazmatik çekirdekte biyolojik ritmi sıfırlayan uyaranlar zeitgeber olarak adlandırılır. Yeni döngülerin başlaması için ritm sıfırlanmalıdır. Işık en önemli zeitgeberlerden biridir. Endojen saatimiz, düzenli zeitgeberler ile günlük yirmi dört saatimizi senkronize eder. Egzersiz, beslenme düzeni, sıcaklık, iş hayatı, jet lag de zeitgeberlere örnek olarak verilebilir.

Suprakiazmatik Çekirdek Bunları Nasıl Yapıyor?

Suprakiazmatik çekirdek ritmi düzenlerken hipotalamusta kendine üç ana yol belirlemiştir. Bunlar; retinohipotalamik yol, genikulohipotalamik yol ve raphe çekirdeklerinin yollarıdır. Bu yolda suprakiazmatik çekirdeğe iletim sağlanabilmesi için; endokrin nöronlar, hipotalamusun paraventriküler çekirdeğinde bulunan otonom nöronlar, hipotalamusun içindeki ve dışındaki beyin bölgelerine biyolojik sinyalin iletimini sağlayabilen yolaklar eşlik eder.

İkincil Biyolojik Ritm Nedir?

Karaciğer, pankreas, kalp, böbrek, bağırsak ve ciltte de olduğu gibi vücutta birçok yerde ikincil ya da periferik olarak adlandırılan biyolojik ritmler vardır. Bu organlar ışık etkeninden ziyade yemek zamanlaması, ortam sıcaklığı gibi faktörler tarafından tetiklenseler de senkronizasyon suprakiazmatik çekirdek tarafından gerçekleştirilmektedir.

Sirkadiyen Ritmler Sağlığı ve Vücut Fonksiyonunu Etkiler Mi?

Evet! Sirkadiyen ritmler; uyku-uyanıklık döngüsünü (Optik sinirlerden gelen ışık azaldığında kendimizi uykulu hissetmemizi sağlayan melatonin hormonunun salınımını arttırırlar), hormon salınımını, yeme alışkanlıklarını ve besinlerin sindirimini, vücut ısısını ve diğer önemli vücut fonksiyonlarını etkileyebilir. Hızlı veya yavaş çalışan biyolojik saatler, bozuk veya anormal sirkadiyen ritmlere yol açabilir. Düzensiz ritmler; uyku bozuklukları, obezite, diyabet, depresyon, bipolar bozukluk ve mevsimsel duygulanım bozukluğu gibi çeşitli kronik sağlık koşullarıyla ilişkilendirilmiştir.

Biyolojik Saatimizi Nasıl Hesaplarız?

Sirkadiyen saatler, periyodik biyokimyasal, fizyolojik ve davranışsal süreçlerin geniş bir repertuarını kullanıyor. Hücresel düzeyde, neredeyse her organda sirkadiyen dinamiklerini düzenleyen karmaşık bir biyokimyasal etkileşimler ağı tarafından yönetilirler. Meyve sineği, fare ve insandaki genetik çalışmalar, çekirdek saat genlerinin (Clock, Bmal1, Per1-3 ve Cry1-3 dahil) salınımlı aktivasyonu ve baskılanmasıyla evrimsel olarak korunmuş bir mekanizma ortaya çıkarmıştır. Memelilerde bu sistem, hücresel süreçleri koordine etmek için zamansal bilgi ileterek genomun neredeyse yarısının ekspresyonunu düzenler. Bu yüzlerce ritmik gen; çeşitli zamanlarda birçok organda olan diürnal (gündüzcül) salınım piklerini sergiler, muhtemelen farklı dokularda güne özgü olan fonksiyonları yansıtır.

Northwestern üniversitesindeki bilim insanları da bu çalışmalara dayanarak TimeSignature adlı, gen ekspresyonundan sirkadiyen zamanı saptayabilen algoritmayı geliştirdiler. TimeSignature testi sadece iki kan alımı gerektiriyor ve dış dünyadaki zamana kıyasla araştırmacılara vücudunuzdaki zamanı söyleyebiliyor. Örneğin, dış dünyadaki saat sabah 8 olsa bile vücudunuzdaki saat sabah 6 olabilir. Ayrıca, TimeSignature bu testi sadece 1.5 saat içerisinde yapabiliyor!

Ekip, vücuttaki 20.000 geni inceledi ve farklı zamanlara bağlı güçlü gen sinyalleri gösteren yaklaşık 40 civarında gen olduğunu buldu. Başka bir deyişle, bu 40 genin bir kişinin iç saatine bağlı olarak günün belirli saatlerinde aktifleşme olasılığının daha yüksek olduğu saptandı. Örneğin, bir insanın bedeni saatin sabah 6 olduğunu düşünüyorsa, A genini B den daha fazla ifade eder; saatin sabah 8 olduğunu düşünüyorsa, belki de daha fazla C genini ve biraz da A ve B genlerini ifade edecektir. TimeSignature testi bu kalıpları öğrenir ve vücudun saatinin ne zaman olduğu ile ilgili bir tahminde bulunabilir.

Saat geni programının periferik kandaki mononükleer hücreler (PBMC) dahil hemen hemen tüm dokularda mevcut olduğu keşfi, hücreye özerk saatlerin varlığını göstermektedir ve sirkadiyen değerlendirme için alternatif bir yaklaşım sunmaktadır. Bu periferik saatler, pineal hormon olan melatoninin ritmik ekspresyonunu ve adrenalden kortizol sekresyonunu tetiklediği gibi vücut sıcaklığını ve beslenme ritmini de düzenleyen, hipotalamik suprakiazmatik nükleusun (SCN) içindeki nöral pacemaker ile senkronize olmuştur. PBMC’deki gen ekspresyonundaki değişiklikler alışılmış uyuma-uyanma zamanlarıyla ilişkilidir ve PBMC ritmlerinin, sirkadyen uyuma-uyanma değişikliklerini tetikleyen SCN’deki pacemaker tarafından resetlendiği kavramıyla tutarlıdır.

Northwerstern üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi Nöroloji anabilim dalında uyku tıbbı şefi olan eş yazar Dr. Phyllis Zee şöyle diyor:

Bu gerçekten kişiselleştirilmiş tıbbın ayrılmaz bir parçası. Pek çok ilacın dozaj için en uygun zamanları vardır. Vücudunuzda saatin kaç olduğunu bilmek, en etkili yararı elde etmek için kritik öneme sahiptir. Tansiyon ilacı, kemoterapi veya radyasyon almak için en iyi zaman başkalarından farklı olabilir.

Bu ve bunun gibi çalışmalar da umarız çözüme kavuşmamış hastalıkların tedavisinde bir umut ışığı olur.

Biyolojik Saatler ve Ritmler Neden Evrimleşti?

Çünkü çevre hiçbir zaman sabit değildir, sürekli olarak değişir. En basitinden, Dünya’nın kendi etrafında dönmesinden dolayı düzenli olarak gündüz ve gece, Dünya’nın Güneş’in etrafında dönmesinden dolayı mevsimler, Ay’ın Dünya’nın etrafında dönmesinden dolayı gel-gitler meydana gelir. Bunlara çevresel ritmler denir. İşte bunlara adapte olabilmemiz için, vücudumuzun biyolojik bir saate ihtiyacı vardır. Bu, bizim kontrolümüz dışında çalışan biyolojik saatimizdir. 

Bunların evrimleşmesinin sebebi, bazı hayati davranışların (beslenme, üreme, vb.) “doğru zamanda” yapılabilmesinin sağlanmasıdır. Örneğin siyanobakterilerde, fotosentez ve nitrojen bağlanması (fixation) aynı anda olabilmektedir. Ancak nitrojen, ortamda oksijen bol miktarda bulunurken bağlanamaz. Bu sebeple, biyolojik saatin evrimi sonucu, bu iki işlem birbirinden ayrılmıştır. Fotosentez gündüz yapılırken, gece nitrojen bağlanır. Buna zamansal ayrışım denir.

Ayrıca Biyolojik Saatler, çok önemli bir diğer olayın sağlanabilmesi için evrimleşmiştir: Av zamanları. Bir grup canlı, gündüzleri aktifken, bir diğer grup geceleri aktiftir. Eğer bir av geceleri aktifse, o avın avcısının biyolojik saati, gece kalkmak üzere “kurulmuştur”, böylece potansiyel yemeğini asla kaçırmaz. Aynı şekilde avlar da, mümkün olduğunca avcıların ortamda bulunmadığı zaman aktif olmaya çalışırlar. Elbette, meydana gelen zorunlu çakışmalar sonucu “avlanma” olayı gerçekleşir. Örneğin Türkiye’de bolca görebileceğiniz avurtlak ve kör fareler, kışın akşam 5-7 gibi ortaya çıkmaktadır. Bu saatlerde hava kararmaya başlar ve diurnal (gündüz avlanan) avcılar artık gündüzkü kadar iyi göremezler. Tabii bu defa da, nokturnal (gece avlanan) avcılar başa bela olmaktadır. İşte buna, doğal denge denir.

Bir diğer evrimleşme sebebi ise organizmaların doğal ortama katılabilmeleri içindir. Örneğin uykudan uyanmadan önce, insan biyolojik saati kortizol hormonu salgılayarak metabolik hızı arttırırlar, böylece başlayacak gün için enerji ihtiyacı hissetmeyiz. 

Biyolojik Saat Neden Önemlidir? 

Biyolojik saatleri vücudumuz pek çok yerde kullanmaktadır. Örneğin tıpkı bir saat çaların belirlenen bir saatte çalması gibi, canlıların vücudundaki biyolojik saatler de belirli zamanlarda belirli tepkilerin verilmesini sağlarlar. Örneğin bir canlının beslenme koşulları en iyi olduğu zaman, organizmanın aktivitesini arttırmaya çalışırlar.

Öte yandan biyolojik saatler, zamanı farkında olmadan ölçmemizi sağlarlar. Bu, beslenme, çiftleşme, göç, dinlenme ve diğer aktivitelerimizi ayarlamamızı sağlar.

Bir diğer görevi ise, bulunduğumuz ortamın zaman dilimine adapte olabilmemizdir. Çünkü her canlının bulunduğu ortama adapte olduğu bir zaman hissiyatı (time sense) vardır. Örneğin arılar, günün hangi saatinde beslenmeleri gerektiğini çok iyi bilirler. İşte bu, Biyolojik Saat yardımıyla gerçekleşir.

Biyolojik Saatler Nerede Kullanılırlar?

Günlük hayatımızda biyolojik saatler ile ilgili birçok durumla karşılaşırız. Bunlardan en meşhur ikisi, gece mesaisi ve jet-lag‘dir. Gece mesaisi yapan insanların biyolojik saatleri kayacağı için, o gün ve sonraki günlerde eski dengesini sağlamakta zorlanacaktır. Bunun sebebi, bazı hormonların biyolojik saate göre salgılanmalarıdır ve bu hormonlar salgılanmayınca, insanın doğal dengesi bozulacaktır.

Jet-lag olayı ise, uzun uçuşlar sebebiyle gün saatinin değişiminin insan vücuduna yansımasıdır. Örneğin, Türkiye-Almanya arası 2-3 saat, Almanya-Amerika arası 9-10 saat sürmektedir. Aktarmaların 4 saat ve 7 saat olduğunu varsayarsak, Amerika’dan Türkiye’ye gelmek yaklaşık 24 saat sürmektedir. Dünya, batıdan doğuya döndüğü için, uçak da Amerika dönüşü doğuya doğru uçtuğu için, örneğin 14 Haziran tarihinde saat 15.00’da Amerika’dan yola çıkan biri, Dünya üzerinde sabitlenmiş bir noktaya göre 24 saat sonra, 15 Haziran tarihinde saat 15.00 civarında iniş yapacaktır. Ancak uçuş boyunca, kişi öğlen vakti yola çıkmasına rağmen, Güneş’in doğduğu ve ilerlediği yöne doğru ilerleyeceğinden, gün çok hızlı geçecek ve bir an önce gece olacaktır.

Benzer şekilde, daha uyuma fırsatı bulamadan gece bitecektir; zira “Güneş’in yönü”nde (doğuya) gidildiği için, 8 saatlik bir gece 4-5 saate kadar inebilecektir. Bu sebeple bir an önce günler değişecektir. İşte bu, biyolojik saatimizin sapmasına ve bünyemizin işlevlerini düzgün yerine getirememesine sebep olur.

Kaynaklar ve İleri Okuma

• R. Braun, et al. (2018). Universal Method For Robust Detection Of Circadian State From Gene Expression. PNAS, sf: 115-139. | Arşiv Bağlantısı
• D. Uludağ. Biyolojik Ritim: Vücudumuzun Orkestra Şefi. (26 Mart 2017). Alındığı Tarih: 1 Haziran 2019. Alındığı Yer: Sinirbilim | Arşiv Bağlantısı
• Y. Saplakoğlu. Blood Test Could Tell You What Time It Is In Your Body. (10 Eylül 2018). Alındığı Tarih: 1 Haziran 2019. Alındığı Yer: LiveScience | Arşiv Bağlantısı
• EurekAlert. What Time Is It In Your Body?. (10 Eylül 2018). Alındığı Tarih: 1 Haziran 2019. Alındığı Yer: EurekAlert | Arşiv Bağlantısı
• NIH. Circadian Rhythms. (1 Ağustos 2017). Alındığı Tarih: 28 Şubat 2020. Alındığı Yer: NIH | Arşiv Bağlantısı

Alıntı Yapılan Kaynak: https://evrimagaci.org/biyolojik-saat-nedir-sirkadyen-ritm-nasil-calisir-51

En ilkin canlılar koaservatlar adı verilen çok ilkin bakterimsi canlılardı. Onların evriminden önce bakteriler, sonra da bakteriler içerisinde meydana gelen bir dallanma sonucu arkeler ve ökaryotlar evrimleşti. İlk canlılığın evrimleşmesinin 4-3.8 milyar yıl kadar önce olduğunu düşünüyoruz.  

Organların evrimleşmesi, günümüzden yaklaşık 500 milyon yıl öncesine dayanıyor. Çünkü önce 900 milyon yıl kadar önce çok hücreli canlılar tek hücrelilerden evrimleşmeye başlıyor. Evrimleri 600 milyon yıl kadar önce hız kazanıyor ve 500 milyon yıl kadar önce de en yüksek hıza ulaşıp çeşitlilik artıyor.

Dolayısıyla organların evrimleşmesi için geçen bir 3.5 milyar yıl gibi bir süre var. Bu sürecin tamamında elbette organlar evrimleşmiyor ama temelleri atılıyor. Şöyle ki: 

Çok hücrelilik içerisinde bazı hücreler belli başlı görevlerde özelleşerek sadece o işleri yapmaya başlıyorlar. Bunun tek bir sebebi var: Enerji tasarrufu. Her zaman, iş bölümünün enerji tasarrufu konusunda, özellikle de moleküler bazda, çok avantajlı ve verimli olduğunu görüyoruz. Dolayısıyla organların kökenleri çok eskilerde, tekil hücrelerin belli başlı görevlerde özelleşmesiyle başlıyor.

Daha sonradan bu özelleşmiş hücreler, çok hücreli canlıların karmaşıklaşması ve hacimce büyümeleri sonucunda sayıca artıyorlar. Çünkü eskiden 10 hücre bir araya gelip 1 çok hücreli oluşturuyorken örneğin sadece 2 hücre solunum konusunda özelleşiyorsa, evrimsel süreç içerisinde 100.000 hücre bir araya gelip 1 çok hücreliyi oluşturduklarında -atıyoruz- 10.000 tanesi solunum konusunda özelleşiyorlar. İşte bu en ilkin organ oluşumu olarak düşünülebilir.

 Bugüne baktığımızda, yine aslında kendimizin -ve diğer birçok hücreli canlıların- trilyonlarca hücrenin bir araya gelmesi sonucu oluşan çok hücreliler olduğumuzu görüyoruz. Ve yine, bu trilyonlarca hücrenin içerisinden belli grupların belli işleri yapmakta özelleştiğini görüyoruz. İşte bu, iş bölümünün evrimsel süreçteki bileyici ve özelleştirici niteliğinden kaynaklanmaktadır.

Organlarımızı oluşturan hücreler, diğer işlevleri de yapmaktadır, buna şüphe yok. Örneğin tekil bir karaciğer hücresi, solunum da yaparak hayatını sürdürür. Ancak bu hücre, özellikle solunum yapma ve bunu işbirliği içerisinde gerçekleştirme konusunda özelleşmemiştir. Dolayısıyla yaptığı solunumun bütün hücrelere bir faydası yoktur, sadece kendisini idare eder. Ancak belirli karaciğer hücrelerinin (organlar içerisinde de özelleşmeler vardır: dokular) total olarak salgıladıkları kimyasallar (örnek: insülin), bütün organizmanın işleyişinde görev almaktadır. Dolayısıyla organlaşma ve özelleşme, belli başlı işlevleri fazladan yerine getirme ve bunu tüm organizma bazına mal etme konusunda çok önem taşımaktadır.

Teşekkür: Onur Ali İmren

Kaynak: https://evrimagaci.org/organlar-neden-evrimlesmistir-bir-canli-icin-organ-evriminin-avantaji-nedir-301

İlk olarak şu bilgiyi vermekte fayda var: Tüm canlılarda cinsiyet sayısı 2 değildir. Ancak %99’undan fazlasında durum böyledir ve istisna bulmak pek de kolay değildir. Ancak çok net olarak bildiğimiz bir krallık olan mantarların bazı türlerinde 20.000 ila 36.000 arasında farklı cinsiyet bulunduğu bilinmektedir. Örneğin Schizophyllum commune türünün tam 28.000 farklı cinsiyeti tanımlanmıştır. Bazı diğer mantar türlerindeyse alışageldiğimiz ikili cinsiyet sistemini görebilmekteyiz. Ayrıca cıvık mantarlar (slime mold) olarak bilinen -ancak aslında mantar olmayan- bir çeşit canlı grubunda da 13 farklı cinsiyet bulunduğu bilinmektedir. Benzer şekilde, Tetrahymena thermophila isimli silli protozoa türünde 7 farklı cinsiyet görülmektedir. Daha karmaşık canlılar olaraksa Pogonomyrmex cinsine ait karıncalarda 3 veya 4 farklı cinsiyet, Spinicaudata takımından midye ıstakozlarında da 3 farklı cinsiyet bulunmaktadır. Bunlarda bu kadar çok sayıda cinsiyet olabilmesinin nedeni, bu canlılardaki “seks” kavramının biraz daha farklı olmasındandır. 

Bu canlılarda, bildiğimiz anlamıyla cinsiyet kromozomları bulunmaz, bu canlıların cinsiyetleri, kromozomlarındaki seks belirleyici genetik işaretler ile tanımlanır. Yani normalde, alışageldiğimiz ikili cinsiyet sisteminde cinsiyete ait apayrı kromozomlar bulunurken, çok cinsiyetli sistemlerde, cinsiyetler tıpkı saç rengi veya göz rengini belirleyen genler gibi, kromozomlar üzerindeki belli bölgelerde bulunan genlerle tanımlanırlar. Dolayısıyla, bu genetik işaretleyicilerin (ya da genlerin) çeşitliliği kadar da cinsel çeşitlilikten bahsedilebilir. 

Burada, hep iki cinsiyet düşünmeye alıştığımız için, 3. bir cinsiyetin nasıl diğerleriyle çiftleşebileceğini anlamak güç geliyor olabilir. Bunun sebebi, cinsiyetleri kromozom bazında ele alarak, hep “erkek” veya “dişi” olarak kutuplandırmamızdandır. Bu sebeple, üçüncü bir cinsiyetin (örneğin bu cinsiyete uydurma bir isim olan “gelbe” diyelim), ikili sistem için anlamsız olacağı düşünülecektir. Beynimiz, hemen uygun bir “üreme organı” düşünmeye itilecek ancak başarısız olacak, bunun sonucunda da üç cinsiyetli bir sistem hayal edemeyeceğizdir. Bunu çözmenin yolu çok kolaydır: Çok cinsiyetli canlılarda, kromozomlar değil de, genler ve bu genlerdeki varyasyonlar cinsiyetleri belirlediğinden, cinsiyetleri birbirine oturan erkek ve dişi gibi kalıplar olarak düşünmemek gerekmektedir. Birbirleriyle doğrudan bir alakası bulunmayan A, B, C, D, E, F, G gibi farklı harflerle isimlendirmeli ve her birinin birbiriyle (veya belli gruplarla) çiftleşecek genetik yapısı olduğu düşünülmelidir. Bu şekilde bir sistemde, alışılagelmiş “erkek organı” ve “dişi organı” aranmayacağından, çiftleşme daha iyi anlaşılacaktır. Zaten, genellikle çok cinsiyetli sistemlerde, hayvanlardaki ya da bitkilerdeki gibi üreme organları bulunmamakta, daha farklı, daha hücresel üreme yapıları görülmektedir. Bu şekilde düşünerek, çok cinsiyetli sistemleri daha iyi kavrayabilirsiniz.

Ne var ki, burada saydıklarımız ve bunlar haricindeki birkaç tek tük istisnanın dışında neredeyse tüm canlılık alemi, sadece iki kutup cinsiyete bölünmüştür: dişiler ve erkekler. Esasında bu da, cinselliğin daha iyi anlaşılması, evrimsel biyolojinin güçlenmesi, beynin anlaşılmaya başlanmasıyla birlikte tartışmalı hale gelmiştir. Konuyla ilgili birçok bilim insanı, canlılarda ikiden fazla cinsiyet olduğunu savunmaktadır. Sadece dışavurulan cinsel karakterlerin en genel kalıplarının “erkek” ve “dişi” olarak toplandığı ileri sürülmektedir. Dolayısıyla cinsiyetleri sadece üreme organına bakarak belirlemek doğru bir yaklaşım olmayabilir. Yani erkeklik ile dişilik sadece birer kutuptur/kalıptır; ancak bu iki cinsiyet arasında birçok farklı cinsiyet kombinasyonu bulunuyor olabilir (cinsel organ bakımından sadece erkekler ve dişiler bulunsa da). Dolayısıyla, hormonal ve sinirsel sistemlerin işin içine dahil edilmesi ve genlerin de cinsiyet belirlenmesi üzerindeki etkileri analiz edildikçe, kalıpsal bir “erkek” ve “dişi” tanımından bahsedememeye başlandığı görülecektir. Muhtemelen, günümüzde de eğilimler bazında sayısız farklı cinsiyet bulunmaktadır. Ancak biz bu yazıda, iki adet cinsiyet olduğunu varsayacağız, diğerlerine bir başka yazımızda değinebiliriz. Daha doğru bir tabirle, bu yazımızda, üreme organları açısından cinsiyetleri ele alacağız ve bu yüzden ikili cinsiyet sistemi üzerinde duracağız.

Teknik olarak, cinsiyet sayısının artması, tür için bir avantajdır. Bunu, İngiltere’deki Bath Üniversitesinden Prof. Laurence Hurst şöyle anlatmaktadır: 

Bir diskoda bulunduğunuzu düşünün. Amacınız eve görtürecek birini bulmak ve ışıklar kapanıyor. Ancak bir kural olduğunu varsayalım: Çarptığınız ilk kişiyi götürmek zorundasınız. Bu durumda, eğer iki cinsiyete sahip bir türden bir canlıysanız, doğru eşleşmenin gerçekleşme ihtimali yaklaşık yüzde ellidir. Ancak 100 farklı cinsiyet bulunan bir türden olsaydınız ve diğer cinsiyetlerin her biriyle çiftleşebilecek olsaydınız, şansınız oldukça artardı.

Bunu biraz daha bilimsel bir anlatımla, şu şekilde sunabiliriz: 100 cinsiyetli bir canlı grubunun bir cinsiyeti, kendisinden başka bütün cinsiyetlerle çiftleşme olanağı bulunsaydı, bir eş bulma şansı, iki cinsiyetlilerde görülen %50’den, %99’a çıkardı. İşte bu avantajın var olmasına rağmen canlılığın iki cinsiyetle sınırlanması, evrimsel bir gizemdir.

Bilim insanları bu soru üzerinde uzun yıllardır araştırmalar yapmaktadırlar ve Prof. Hurst’ün mitokondriyal DNA’nın aktarımıyla ilgili bir noktada, bu soruya bir cevabı bulunmaktadır. Bilindiği üzere, hücrelerimizin çekirdeğinde bulunan DNA mitoz veya mayoz ile yavrulara aktarılmaktadır ve belirli yasalara tabidir. İstediği zaman bölünemez ve belirli dönemlerde, hücre dışı etkilere ve belirli büyüme oranlarına verilen tepkiyle bölünme ve DNA çoğalması gerçekleşir. Ancak hücrenin “enerji merkezi” olan mitokondrimiz içerisinde bağımsız olarak bulunan ve “mitokondriyal DNA” denen genetik materyalimiz, çekirdekteki DNA’dan ve hücre olaylarından bağımsız olarak ve çok hızlı bir şekilde çoğalabilir.

İşte tam bu nokta, düğümü çözebilecek olan noktadır. Eğer yazılarımız arasından eşeyli üremeyle ilgili olan açıklamalarımızı okursanız, orada da görebilirsiniz ki mitoz bölünme bizim gibi canlılar için oldukça tehlikeli bir üreme yolu olurdu. Çünkü genetik materyal olduğu gibi kopyalanırdı, çeşitlilik neredeyse hiç bulunmazdı ve bu şekilde kopyalanan DNA’mızı öldürebilecek bir mutasyon ya da virüsün popülasyona dahil olmasıyla, tüm tür çok kısa bir sürede yok olabilirdi. Ancak mayoz bölünme, çeşitlilik yaratmaktadır ve bu tip ölümcül virüsler bir kısım genetik amteryale zarar verebilmekteyken, bir kısmına zarar veremez

Bu da bizi şu noktaya getiriyor: Mitokondriyal DNA’mız, mitoz ile ve çok hızlı bölünmektedir. Eğer 100 farklı cinsiyet bulunsaydı ve her biriyle çiftleşme şansımız bulunsaydı, mitokondriyal DNA’da meydana gelecek bir mutasyon inanılmaz hızlı bir şekilde bütün popülasyona yayılırdı. Eğer ki bu mutasyon zarar veren tipten olursa da, bütün popülasyonun ölümü ile sonuçlanabilirdi; çünkü hem mitokondriler çalışmaz hale gelebilirdi, hem de “transpozonal sıçrama” denen bir olayla mitokondrideki DNA’nın bir parçası kimi zaman çekirdekteki DNA’ya sıçrayıp yapışabilir; bu da çekirdek DNA’mızın yapısının hızla bozulmasına sebep olabilirdi. Ancak iki cinsiyet bulunduğunda ve bireylerin birbiriyle çiftleşme şansları %99 değil de %50 olunca, bu kritik durumun önüne geçilir, çünkü %99’luk durumdaki kadar geniş bir çiftleşme ve mitokondiryal DNA aktarımı görülmez. Bu da, kontrolsüz gibi bölünen mitokondiryal DNA’larımızın popülasyonlara zarar vermesini önler.

Bu hipotezi destekleyen ilginç bir bulgu da bulunmaktadır: Genel olarak iki cinsiyete sahip türlerde, yavrular mitokondriyal DNA’larını her zaman annelerinden almaktadırlar (bölünme mekanizmalarından ötürü); tıpkı erkeklerin Y-kromozomlarını sadece babalarından alması gibi… Ancak 36.000 farklı cinsiyete sahip olan mantarlarda, özel bir mekanizma, üreme sırasında mitokondriyal DNA’nın aktarımını engeller. Bu da yukarıda bahsettiğimiz sorunun gerçekleşmesine engel olur. Muhtemelen bu sayede bu kadar çok sayıda cinsiyet evrimleşebilmiş; diğer türlerde bu engelleyici mekanizma evrimleşmediğinden cinsiyetler de optimum düzey olan 2’de kalmıştır. Sonrasında, bu cinsiyetlere has özelliklerin belirli genetik bölgelerde toplanması sonucu cinsiyet kromozomları evrimleşmiş ve günümüze kadar iki cinsiyet birbirinden ayrılarak gelmiştir (bunu cinsiyetlerin evrimiyle ilgili yazımızda ele alıyoruz, buradan okuyabilirsiniz).

Bu durumda, evet, belki çok cinsiyetli bir türe ait olmak temel olarak üreme şansımızı arttırıyor olabilir. Ancak evrimin ödünleşim (trade-off) ilkesi dahilinde, bu fayda, çok kritik bir tehlike/zarar ile dengelenmektedir. Bu sebeple, %99’luk bir çiftleşme şansı ama çok ciddi bir yok oluş tehlikesindense, %50 ihtimalle çiftleşme ama çok daha güvenli bir yaşam evrimsel olarak tercih edilmiştir.

Kısaca bu konudaki evrimsel geçmişi şöyle özetleyebiliriz: başlangıçta, zaten bildiğimiz gibi, cinsiyetler yoktu ve sadece amitoz veya mitoz tipi bölünmeler meydana geliyordu. Sonrasında ise ilk defa aynı tür içerisinde farklı üreme/eşeysel özellikleri olan yapılar oluşmaya başladı. Sayı ikiye çıktığı anda, en uygun düzeydeki evrimsel avantaja ulaşıldı, çünkü 3. bir cinsiyetin oluşumu, mitokondrilerin birbiriyle etkileşiminde sıkıntılar yaratacak ve türe hızla yayılabilecek zararlı mutasyonların önünü açacaktı. 3. veya 4. cinsiyetler belki de birkaç farklı noktada evrimleşti; ancak bunlardan sadece mitokondri problemini çözebilenler hayatta kaldı, diğerleri ise bu zararlı mutasyonların popülasyona hızlı yayılımı sonucu elendiler. Mantarlardaki abartılı sayılara ise, bu mitokondri sorunu Berlin Duvarı Stratejisi adı verilen engelleme yöntemiyle çözüldüğü için ulaşılabildi. 

Bu izahlar, tamamen açıklayıcı olmasa da, temel soruna ışık tutuyor gibi gözüküyor. Bu konuyla ilgili birtakım diğer görüşler de mevcuttur ancak çoğu zaman bilimsellikten uzaklaştığı için bilim dünyasında hiçbir zaman kabul görmemişlerdir. Bu yüzden bunlar üzerinde hiç durmayacağız. Ancak neden iki cinsiyetin olduğunun hala araştırılmakta olan bir konu olduğunu ve henüz tam olarak aydınlatılmadığını belirtmekte fayda var. İlerleyen dönemlerde bu konu daha da aydınlatıldığında, bu yazımızı güncelleyebiliriz.

 Teşekkür: Betül Çıktay

Kaynaklar ve İleri Okuma

• BBC. Why Are There Only Two Sexes?. (4 Ağustos 2019). Alındığı Tarih: 4 Ağustos 2019. Alındığı Yer: BBC | Arşiv Bağlantısı
• A. Schaffer. Why Are There Only Two Sexes?. (27 Eylül 2007). Alındığı Tarih: 4 Ağustos 2019. Alındığı Yer: Slate | Arşiv Bağlantısı
• University of Wisconsin. University Of Wisconsin. (4 Ağustos 2019). Alındığı Tarih: 4 Ağustos 2019. Alındığı Yer: University of Wisconsin | Arşiv Bağlantısı

Alıntı Yapılan Kaynak: https://evrimagaci.org/canlilarda-neden-sadece-iki-cinsiyet-bulunur-73