Mendel’in Hayatı ve Kalıtım / Genetik Çalışmaları

MENDEL, Johann Gregor (1822-1884) bitkiler üzerinde yaptığı incelemelerle kalıtımın temel yasalarını ortaya koyan ve kalıtımbilimin öncüsü olan Avusturyalı rahip; botanik ve kalıtım bilgini.

Mendel’in Hayatı

Mendel, Silezya’daki Heinzendorf’ta (Hyncice’de) doğdu; Moravya’daki Brünn’de (Brno’da) öldü. Üç çocuklu ailenin tek erkek çocuğudur. Babası çiftçi; annesi ise, eskiden beri bahçıvanlıkla uğraşan bir ailenin kızıdır. Mendel, çok küçük yaşlarında babasından, sonra bir öğretmeninden bitki yetiştirmenin bütün özelliklerini öğrendi. 1833’te Leipnik’teki; bir yıl sonra da troppau’daki bir liseye gönderildi. Burada üstün bir başarı gösterdi. 1840’ta lise diplomasını aldı ve Olomouc Üniversitesi’nde felsefe derslerini izlemeye başladı. Ailesinin ekonomik sıkıntısı nedeniyle 1843’te fizik profesörünün önerisiyle Brünn’deki Augustinus tarikatının manastırına girdi ve Gregor adını aldı. Burada hem din eğitimi gördü hem de Felsefe Enstitüsü’nde tarım ağırlıklı dersleri izledi. 1847’de rahip oldu. 1849’da bir okula yedek öğretmen olarak atandı. Öğretmenliği sevdiğini anlayınca doğa bilimleri öğretmeni olmaya karar verdi. Ancak, girdiği üniversite sınavında jeoloji ve zoolojide başarı gösteremedi. O nedenle bu hakkını yitirdi. Manastır’ın da desteği ile gittiği Viyana Üniversitesi’nde doğa bilimleri ve botaniğin yanı sıra, sonraki araştırmalarında kendisine ilerde yararlı olacak istatistik yöntemleri de öğrendi. 1854’te Brünn Teknik Okulu’nda fizik ve doğa tarihi dersleri için yedek öğretmenlik görevi aldı. Başladığı bitki malzeme çalışmalarını tamamladığı 1861 yılında başrahip oldu.

Mendel, küçük yaşlarında babasından ve bir öğretmeninden öğrenmiş olduğu bitki yetiştirme, bitkilerde aşılama ve çaprazlama konularında, bilimsel araştırmaya değer veren Viyana Üniversitesi’nin kütüphanesinden ve bahçesinden çok yararlandı. Bitki fizyolojisi profesörü Franz Unger’in derslerini ilgiyle izledi. Başta bezelye olmak üzere, birçok bitkinin melezlemesini ayrıntılı olarak öğrendi. Mendel, manastıra dönerek, sonradan bilim tarihinin en değerli deneysel çalışmaları arasına girecek olan incelemelerine, konusunda derin bir bilgiye sahip olarak başladı. On yılı aşkın bir süre, başta bezelye olmak üzere, çeşitli bitkiler üzerinde araştırmalar yaptı. Çalışmalarının sonuçları, meteoroloji alanında değerlendirildi ve kendisine büyük bir ün kazandırdı. Ancak, incelemelerinin botanik ve genetikte çığır açtığını; kendisini en büyük bilim adamları arasına kattığını göremedi.

Mendel’in Kalıtım / Genetik Üzerine Deneyleri ve Çalışmaları

Mendel, 30.000’e yakın bitki üzerinde ayrıntılı çalışmalar yapmıştı. Bu çalışmalarında çıkış noktası, saf soy bezelye türleri elde etmekti. Bu amaçla 1854-1856 yılları arasında bir dizi denemeler yaptı. Yapay yollardan kendi içinde üretildiğinde her zaman aynı özellikleri gösteren bezelye türlerini ayrıştırmayı başardı. Örneğin, kendi içinde her kuşağı yeşil ya da sarı taneli bezelye veren bitkiler elde etti. Bu saf soyları birbiriyle çaprazlama yöntemiyle çiftleştirerek melezleme çalışmalarına başladı ve saf soy bitkilerin özelliklerinin melez döllerde nasıl ve hangi oranda ortaya çıktığını izledi. Önce, tek basit özelliğin dölden döle nasıl aktarıldığını araştırdı. Bu amaçla, yetiştirdiği yaklaşık 14.000 bitkide uzunluk, cücelik gibi bitki boyu; yuvarlaklık, kırışıklık gibi tanenin biçimi; yeşil, sarı gibi renk; çiçeklerde ve yaprak koltuklarında rengin varlığı ya da yokluğu; çiçeğin bitki gövdesindeki konumu ve tohum kılıfının biçimi gibi yalnızca ikili olasılıkları inceledi. Örneğin, saf soy yeşil ve saf soy sarı bezelyeleri birbiriyle çaprazladığında, birinci melez dölde, ister dişiden ister erkekten gelsin, sarı rengin egemen olduğunu; yeşil taneli bitkilere ilk dölde rastlanmadığını belirledi. Mendel, önemli bir adım olarak, bu kuşakta yeşil rengin yitirilişini ısrarla araştırdı. Bugün Fı denilen bu dölü, kendi içinde çaprazladığında oldukça düzenli bir olguyla karşılaştı. F2 denilen ikinci melez dölde, birinci dölde ortadan kalkan yeşil rengin yeniden görüldüğünü saptadı. Yeni kuşaktaki bitkilerde sarı yeşil oranı yaklaşık 3:1 değerinde beliriyordu (3 sarı, 1 yeşil). Sürdürdüğü araştırmalarda Mendel, Fı dölünde görülen özelliğin, bu kuşakta ortaya çıkmayan özelliğe, F2 kuşağında 3:1 oranında üstünlük sağladığını gözlemledi. Bu düzenli bulgulardan yola çıkarak kalıtıma ilişkin iki temel sonuca vardı:

  1. İlk melez döldeki tüm bitkilerin aynı özelliği taşımasının nedeni, bu kuşaktaki bitkilerin, o özellik bakımından eşit ya da tekdüze oluşudur.
  2. Özyapıların (karakterlerin) ayrılığı yasası adıyla anılan ikinci temel bulguya göre, özellikler dölden döle, bütünlüklerini koruyan, ayrışık özyapılar olarak aktarılıyor.

mendel-ilkeleri-1

 

 

Mendel bezelyeleri ve ilkeleri
Mendel bezelyeleri ve ilkeleri

 

Böylece Mendel, bir kuşaktan ötekine geçen özelliklerin, o güne dek yaygın olarak sanıldığı gibi, anne ve babaların özelliklerinin karışımı biçiminde ortaya çıktığını ileri süren bileşim kuramına köklü bir biçimde karşı çıkmış oldu. Mendel’in buluşu gibi, hep ya da hiç kuralına göre değil de ara değerlerle dölden döle iletilebilen özelliklerin, genelde birden fazla gen tarafından belirlendiği ise, daha sonra ortaya çıkarıldı. Mendel, iki melez döldeki farklılıkları, baskın özellikler ve çekinik özellikler arasındaki etkileşimlerle açıkladı. Örneğin, saf soy yeşil ve saf soy sarı bezelyelerin melezlerinde baskın olarak tanımladığı sarı renk, yeşile baskın çıkıyor. Böylece bu özellik, erkek ya da dişi eşey organınca aktarılışından bağımsız olarak ilk melez döldeki tüm bezelye tanelerinin sarı olmasını sağlıyor. Bu kuşak, kendi içinde çaprazlandığında, iki taraftan da ya da yalnızca bir taraftan sarı renk özelliğini alan tüm bitkiler sarı oluyor. Buna karşılık, ancak, iki taraftan da çekinik özelliği alan bitki (deneydeki her dört bitkiden biri) bu çekinik özelliği göstererek yeşil tane verebiliyor. Mendel bu evrede, birden çok özelliğin çaprazlanmasına yöneldi; iki ayrı baskın özelliği taşıyan bitkiler ile iki çekinik özelliği taşıyanların melezlenmesinden ortaya çıkan sonuçları inceledi. Örneğin, sarı ve yuvarlak tane gibi iki baskın özelliği olan bitkiler ile yeşil ve karışık tane gibi iki çekinik özelliği taşıyan bitkileri çaprazlayarak, melezlerin özelliklerini ve oranlarını araştırdı. Sonuçta, ilk melez döldeki (F1’deki) tüm bitkilerin, daha önceki gibi baskın özellikleri taşıdığını gördü. Çekinik özelliklerin yine ortaya çıkmadığı bu dölde elde edilen yuvarlak ve sarı taneli bitkileri birbiriyle çaprazladığında, ikinci melez kuşakta değişkenlikler, bu kez iki özelliğin de birbirinden bağımsız olarak aktarıldığını gösterecek biçimde ortaya çıktı. Örneğin Mendel, çok sayıda bitkiyle yaptığı inceleme sonucu, iki özelliğin birbirinden bağımsız olarak aktarılmaları durumunda, beklenildiği gibi, ikinci melez kuşakta 9 sarı-yuvarlak; 3 sarı-karışık; 3 yeşil-yuvarlak ve 1 yeşil-karışık taneli bitki oranı elde etti. Mendel’in iki ayrı özelliğin çaprazlanmasını bu biçimde incelediği başka durumlarda da yaklaşık 9:3:3:1 oranını elde etmesi; bu arada daha çok sayıda ikili özelliği içeren bitkiler üstüne yaptığı araştırmalarda bu özelliklerin melezleme nedeniyle etkileşmeden birbirinden bağımsız olarak kuşaktan kuşağa aktarıldığını saptaması, yeni bir adım daha atmasını sağladı. Onun bu bulgusu, özyapıların bağımsız ayrılığı yasası adıyla genelleştirildi. Mendel, araştırmalarının sonuçlarını ve geliştirdiği kuramı, 1865 yılı Şubat ve Martında Brünn Doğa Bilimleri Derneği’nin iki aylık toplantısında özetledi.

Anne babalarda birer çift olarak yer alan öğelerin, dişi ve erkek eşey organında (yumurta ve çiçek tozunda) teke indiğini; döllenme sonucu bu ikisinin birleşimiyle yeniden bir çift oluşturduğunu düşündü. Böylece her dölde bitkinin belirli bir özelliği, anne babasından aldığı öğelerin niteliğine bağlı olarak belirleniyordu. Mendel’in buluşunu açıklayan Bitki Melezleri Üstüne Denemeler adlı makalesine de toplantıdaki açıklamalarına olduğu gibi, herhangi bir tepki gelmedi.

 

mendel-bezelyeleri

 

Mendel, araştırmalarını benzer amaçla mısır, fasulye ve gecesefası başta olmak üzere birçok bitki üzerinde de yürüttü ve kalıtımbilimde, biyolojide bir devrim gerçekleştirdi. 1900’lere dek, bilim insanlarının dikkatinden kaçan bu gerçekler, ancak 1900’lerde bu konudaki araştırmalarla başka bilim insanlarınca ortaya konulduğunda, bunları çok önceden Mendel’in belirlediği anlaşıldı. Mendelci yaklaşım, insanı da kapsamak üzere, bütün canlılar üzerindeki kalıtım araştırmalarının çıkış noktası oldu. Mendelcilik, Darwin’in evrim kuramında yer alan doğal ayıklanma ile seçilen değişkenliklere de somut bir mekanizma kazandırdı. 1920’lerde Çetverikov’un; 1930’larda da R. A. Fisher, S.Wright ve J. B. S. Haldane’in katkılarıyla Darwincilikle Mendelciliğin bireşimi gerçekleştirildi. Başta T. H. Morgan olmak üzere, 20. yüzyıl bilim insanlarının kromozom kuramının ışığında yaptıkları araştırmalar sonucu, Mendelin bulgularının biyokimyasal ve yapısal temeli belirlendi. Crick ve Watson’un DNA’nın yapısını çözmeleriyle moleküler genetikte başlayan yeni dönem, Mendel yasalarının temelinde yer alan biyokimyasal mekanizmayı ortaya çıkardı. Bu da yasaların genler düzeyinde geçerli olduğunu gösterdi. Ele aldığı yedi özelliğin, bezelyede yedi ayrı kromozomda bulunması, Mendel’in incelemelerini kolaylaştırmış; buna karşılık, ikinci yasasında belirttiği özelliklerin ayrı ayrı iletildiklerine ilişkin olguyu ise aşırı biçimde genellemesine yol açmıştı. Morgan’ın da eleştirdiği bu yasanın, ancak, ayrı kromozomlardaki özellikler (genler) için geçerli olduğu, daha sonra anlaşıldı; aynı kromozomlardaki genlerin birbiriyle ilintili oldukları ölçüde birlikte aktarılma olasılıklarının arttığı, Morgan ve başka birçok araştırmacının incelemeleriyle ortaya konuldu. Kromozomlara ilişkin hiçbir şey bilmemesine karşın, bu konuda iki ayrıntı dışında en temel olguları gün ışığına çıkarıp sağlam istatistiksel yöntemlerle yorumlamayı başaran Mendel’in çalışması, bilim tarihinin en anlamlı başarılarından biri olarak nitelendiriliyor.

Bu da ilginizi çekecek: Kalıtım ve Evrim bağlamında Darwin