Dna Nedir ?

302

Çocukların genellikle anne-babalarına benzediğini ve bir be­beğin cinsel birleşmeden dokuz ay sonra dünyaya geldiğini binlerce yıldır biliyoruz. Kalıtım mekanizmasının nasıl çalış­tığı sorusunun cevabı son zamanlara kadar gizemini koru­muşsa da, insanlar bu konuda çeşit çeşit teoriler üretmekten geri kalmamışlardı. Aile bireyleri arasındaki benzerliklere Klasik Yunan edebiyatında çok sık yer verilmiş, ilkçağ filo­zofları bu konuda fikir üretmeye çok meraklı görünmüşlerdi.
Aristo, M.Ö.335 yılında yazdığı bir yazıda, henüz doğmamış bebeğin özelliklerini babadan aldığını, annenin işlevinin ise yalnızca bebeği rahminde taşıyıp, doğumdan sonra ona bak­mak olduğunu ileri sürmüştü. Bu görüş, o çağdaki batı mede­niyetinin ataerkil yaklaşımına son derece uygundu. Çocuğun refah düzeyini ve toplumsal konumunu belirleyen babanın, aynı zamanda onun mizacını ve fiziksel özelliklerini de şe­killendirmesi çok mantıklı görünüyordu. Hiç kuşkusuz bu tespit, babanın kendisine uygun bir eş seçmesinin de önemli olduğu gerçeğini ortadan kaldırmıyordu. Ne de olsa, iyi top­rağa ekilen tohumlar verimsiz toprağa ekilene göre daha iyi sonuç verirdi. Ancak bu savda bir sorun vardı ve bu sorun kadınların başına epey bir dert açacaktı.
Çocukları şekillendiren babalar ise, nasıl oluyordu da er­keklerin kız çocukları olabiliyordu? Tüm yaşamı boyunca ken­disine meydan okuyan bu gerçeğe Aristo’nun verdiği yanıt, “Ana rahminde ‘müdahale edilmediği’ sürece bütün bebekler erkek olur ve tıpkı babalarına benzer,” olmuştu. Bebeğin ana rahminde karşılaşacağı “müdahale” zayıf ise, babayla farklı­lığı da -babası gibi siyah değil de kızıl saçlı olmak gibi- o oranda azalmaktaydı. Öte yandan, “müdahale”nin ağır olması durumunda bebek babadan çok farklı olmakta; sakat ya da kız olabilmekteydi. Bu yaklaşım tarih boyunca birçok kadın açı­sından çok kötü sonuçlara yol açtı. Erkek çocuk sahibi olama­yan kadınlar dışlandı ve yerlerini başka kadınlara bırakmak zorunda kaldılar. Antik çağlara ait bu teorinin yerini, daha sonraları, cinsel ilişki sırasında kadının bedenine aşılanan çok ufak bir yaratık olan “homunculus” düşüncesi aldı. 18. yüzyı­lın başı kadar yakın bir tarihte dahi, mikroskop kullanmada öncü olan Anthony van Leewenhoek, spermin tepesinde, kıv­rık durumdaki minicik “homunculi” yi gördüğünü zannetmişti.
Adını, doktor adaylarının bir zamanlar ettiği yemine (bazı yerlerde bu pratik hala uygulanmaktadır) veren Hipokrat’ın bu konuya yaklaşımı Aristo gibi aşırıya kaçmıyordu. O, ka­dınlara da bir rol biçmiş ve hem kadının, hem erkeğin sperm ürettiğini ve bu spermler birbirine karıştıktan sonra karışı­mın baskın olan kısımlarının bebeğin özelliklerini tayin et­tiğini öne sürmüştü. Bu yüzden, bebeğin gözleri babasına benzerken, burnu annesini andırabiliyordu. Karışımın anne­babadan gelen ve baskınlıkları eşit olan kısımları ise bebeğe bir miktar annenin, bir miktar da babanın özelliklerini ileti­yordu. Örneğin, bebeğin, anne-babasının saç renklerinin ka­rışımı bir saç rengine sahip olması mümkündü.

Hipokrat’ın teorisi gerçek yaşamdaki gözlemlere çok daha yakındı. “Aynı babasına benziyor,” ya da “Tıpkı annesi gibi gülümsüyor,” gibi sözler bütün dünyada her gün milyonlarca kez tekrarlanmaktadır. Anne-baba özelliklerinin bir şekilde karışarak çocuklara aktarıldığı düşüncesi, 19. yüzyılın so­nuna kadar biliminsanları arasında çok yaygın olarak kabul görmüştü. Darwin’in doğal seleksiyon teorisini açıklayan bir mekanizma bulamayışının bir nedeni de, onun da bu konuda başka bir görüşü olmamasıydı. Bir çocuk anne-babadan gelen özelliklerin karışımının ortalamasını alıyorsa, o zaman yeni ve iyi olan özelliklerin hiçbir zaman tam olarak şekilleneme­mesi, devamlı olarak sulandırılıyor olması gerekirdi.

Nihayet, 19. yüzyılda yaşanan iki faydalı gelişme, gerçeğin ne olduğu konusunda önemli ipuçları sağladı. Bunlardan ilki, tekstil endüstrisinde kullanılan yeni kimyasal boyaların icadı; ikincisi de mikroskopların yeni mercekler sayesinde çok ileri bir gelişim yaşamasıydı. Böylece, görüntüler çok daha fazla büyütülebildiği için tek bir hücre bile izlenebilmiş ve yeni bo­yalarla boyanan bir hücrenin iç yapısı incelenmişti. Bu sayede, tek bir büyük dişi yumurta hücresi ile tek bir küçük ve kararlı spermin birleşmesiyle gerçekleşen döllenme süreci gözlene­bilmişti. Hücreler bölünürken, ipliğimsi birtakım yapıların önce bir araya toplandığı, sonra da oluşan iki yeni hücreye eşit olarak dağıldığı tespit edilmişti. Yıllar önce, insanlık bunla­rın neye yaradığı hakkında en ufak bir bilgiye sahip değilken, yeni boyalarla çok parlak boyandıkları için bu ilginç yapılara kromozom (Yunanca, “renkli yapılar”) adı verilmişti.
Bu garip ipliklerin bir kısmı döllenme sırasında babanın sperminden, diğer kısmı ise annenin yumurtasından geli­yor gibi görünüyordu. Çek Cumhuriyeti’nin Brno kasabasında rahiplik yapmakta olan, genetik biliminin babası sayılan, dünyaca ünlü Gregor Mendel’in öngörmüş olduğu şey de tam olarak buydu. Mendel, 1860’lı yıllarda manastırının bahçe­sinde gerçekleştirdiği bezelye yetiştirme deneyleriyle genetik biliminin temelini atmıştı. Ona göre, kalıtımı belirleyen şey ne ise, bu şey anne ve babadan eşit olarak çocuklara aktarıl­maktaydı. Ne yazık ki Mendel tek bir kromozom bile göreme­den öldü; ama düşüncelerinde haklıydı. Mitokondriyal DNA ve cinsiyeti tayin eden kromozomlar dışında, genler (yani kromozomlarda bu­lunan özel genetik şifreler) anne ve babadan kalıtım yoluyla eşit olarak gelmektedir. Kalıtım konusunda kromozomların oynadığı önemli rol ve bunların kendi içlerinde kalıtımın sır­rını taşıdığı gerçeği 1903 yılında artık bilinir hale gelmişti. Ancak, kromozomların yapılarını ve bunların kalıtımın fizik­sel taşıyıcıları olarak nasıl bir görev üstlendiklerini anlamak için aradan elli yıl geçmesi gerekecekti.
1953 yılında Cambridge’de çalışan iki genç bilim insanı, Ja­mes D. Watson ve Francis Crick, uzun süredir bilinen, ama pek fazla kişinin ilgisini çekmeyen ve önemsiz sayılan bir maddenin moleküler yapısını çözmeyi başardılar. Bu madde­ye, anlaşılmazlığını vurgulamak istercesine uzun bir isim ve­rerek “deoksiribonükleik asit” dediler; neyse ki bugün kısaca DNA demekteyiz. Bazı deneylerin sonuçları DNA’nın kalıtım mekanizmasında­ rol oynadığına işaret etmiş olsa da, deneyimli biliminsanları kalıtımın temelde proteinlere bağlı olduğunu düşünüyorlardı. Karmaşık bir yapıya sahip olan proteinler, yirmi çeşidi bulunan ve amino asit denen moleküllerden mey­dana geliyordu. Bunlar milyonlarca şekle bürünebiliyordu. O zamanki düşünceler, döllenmiş tek bir yumurtayı gerçek şek­lini almış ve işlevini yerine getiren bir insana dönüştürebile­cek denli muazzam bir görevi üstlenebilecek olan şeyin çok karmaşık bir yapı olması gerektiği noktasında yoğunlaşıyordu. Bu şey, yalnızca dört bileşene sahip olan DNA olamazdı elbette! Evet, DNA doğru yerde, hücrenin tam çekirdeğindey­di; ama kepeğin suyu emmesi gibi basit bir görevi olmalıydı. Meslektaşlarının büyük bir bölümünün bu maddeye gös­terdiği ilgisizliğe karşın, Watson ve Crick bunun kalıtım me­kanizmasının anahtarını oluşturduğundan eminlerdi. Çok daha cazip olan proteinlerin yapısını çözmek için kullanılan bir tekniği, DNA’nın yapısını çözmek için kullanmaya karar verdiler. Bu teknik, arındırılmış DNA’dan, uzun, kristal lifler elde etmeyi ve bunların üzerine X-ışınlarını tutmayı gerektiri­yordu. DNA’ya gönderilen X-ışınlarının çoğu dümdüz bir yol izleyerek, bir taraftan girip diğer taraftan çıkıyordu. Ancak az bir miktarı da DNA’nın moleküler yapısındaki atomlara çarparak yana doğru sekiyordu. Yana doğru seken ışınlar, kı­rık bir kemiğin filmi nasıl çekiliyorsa, aynı şekilde filmle görüntüleniyordu. Bu sayede, filmin üzerinde oluşan desene bakarak, DNA’nın içerdiği atomların yerleri tam olarak belir­lendi.
Watson ve Crick, çubuk, karton ve metal levhalar kulla­narak, DNA’nın içerdiği atomların elde edilen filme uyacak şekilde nasıl dizilebileceğini haftalarca araştırdılar. Nihayet bir gün, filmde görünen desene tıpatıp uyan bir model elde et­meyi başardılar. Bu basit ve harika modele bakarak DNA’nın genetik mekanizmasının ne olabileceğini hemen tahmin et­mek mümkündü. Buluşlarını açıkladıkları bilimsel makalede bunu net bir özgüvenle dile getirdiler: “Molekülün yapısın­da bulunduğunu varsaydığımız özel çiftleşmelerin, genetik maddenin kopyalama mekanizmasının nasıl oluştuğunu or­taya koyduğu dikkatimizden kaçmadı.” Watson ve Crick ta­mamen haklıydılar ve 1962 yılında Tıp ve Fizyoloji dalında Nobel Ödülü’ne layık görüldüler.
Genetik maddenin defalarca aynı şekilde kopyalanabil­mesi onun en önemli özelliğidir. Bir hücre bölündüğü zaman oluşan iki yeni hücreden (“kardeş hücreler”) her birine düşen çekirdek kromozom sayısı eşittir. Kromozomlardaki genetik madde, her hücre bölünüşünde kopyalanmazsa kısa bir süre sonra tükenecektir. Aynı zamanda, hücrelerin işlevini tam olarak yerine getirmesi için kopyalamanın da çok kaliteli ol­ması gerekir. Watson ve Crick, her DNA molekülünün, tıpkı birbirinin etrafında dönen iki spiral merdiven gibi çok uzun iki kıvrımdan (“ikili sarmal”) meydana geldiğini keşfetmişti.
Kopyalama sırasında ikili sarmalın iki spiral merdiveni bir­birinden ayrılıyordu. DNA, kimyasal adlarının baş harfleri ile tanımlanan dört bileşenden oluşur: A, adenin; C, sitozin; G, guanin; T, timin. Bunlara “nükleotid baz” veya kısaca “baz” de­nir. Bu noktada kimyasalları bir kenara bırakıp, yalnızca dört sembolü (“A “, “C”, “G” ve “T”) hatırlamanız yeterli olacaktır.
DNA yapısının çözülmesi sürecinde devrim yaratan adım, Watson ile Crick’in, “ikili sarmal”ı oluşturan iki zincirin bir­birine yalnızca tek bir biçimde tam olarak oturabildiğini keş­fetmeleriyle atıldı: Zincirlerden birindeki “A”ların tam karşı­sına diğer zincirdeki “T”lerin gelmesi gerekir. “A” ile”T” tıpkı yapboz parçaları gibi birbirine tam olarak yerleşebilir, fakat “A”nın karşısına “G”, “C” veya başka bir “A ” gelirse bunların arasında bir bağ oluşamaz. Aynı şekilde, karşıt zincirlerdeki “C” ile “G”ler de yalnızca birbirlerine tam olarak oturabilir. Bu şekilde, her iki zincir de karşılıklı olarak tamamlayıcı dizi­liş şifresi taşır. Örneğin, bir zincirdeki “ATTCAG” diziliminin karşısında, diğer zincirde “TAAGTC” dizilimi olması gerekir. Bu iki zincir birbirinden ayrılıp kopyalanacağı zaman, birin­deki “ATTCAG”nin karşısında, yine “TAAGTC” ve diğerinde­ki “TAAGTC” karşısına da yine “ATTCAG” yapılanır. Bu şe­kilde orijinalin tıpatıp aynısı olan iki yeni “ikili sarmal” elde edilir. Her seferinde iki mükemmel kopya! Bu kopyalamalar­da dört kimyasal harfin diziliş sırası korunur.
Peki bu diziliş ne anlama gelmektedir? Bu sorunun yanıtı, bunun basit ve açık bir bilgi kaynağı olduğudur. DNA’nın kendi başına bir fi­ziksel işlevi yoktur. Nefes alıp vermemize veya yediklerimizi sindirmemize yardımcı olmaz. Yalnızca, diğer maddeleri ne yapacakları konusunda yönlendirir. Hücrelerde yönlendirdi­ği maddeler ise proteinlerdir. Bunlar tamamen DNA’nın emri altında çalışırlar. Hücre, doku ve organizmaların nefes kesici karmaşıklı­ğına karşılık, DNA’da yazılı şifre şaşırtıcı derecede basittir.
Lisan, rakam ve bilgisayardaki ikili kodlama gibi diğer bilgi verme sistemlerine benzer şekilde, burada da önemli olan şey semboller değil, bunların diziliş şeklidir. Örneğin, “gezi” ve “ezgi” kelimeleri gibi aynı harflerden, değişik anlamlı kelime­ler (anagram) elde edilir. Benzer biçimde, 476.021 ve 104.762 sayılarında aynı rakamlar olmasına karşın bunlar tamamen farklı sayılardır. Bilgisayardaki ikili kodlama sistemine göre 001010 ile 100100’ın anlamları da tamamen farklıdır. Bütün bu örneklerde olduğu gibi, DNA’daki dört kimyasal sembolün di­zilişi de belirli bir şifre oluşturur. Birer DNA anagramı olan “ACGGTA” ve “GACAGT”nin her biri hücre için tamamen farklı anlamlar taşır.
Peki, bu şifreler nasıl yazılır ve nasıl okunur? DNA, hücre çekirdeğinden asla dışarı çıkmayan kromozomlarda bulunur. Üzerinde asıl işlev gördükleri maddeler ise proteinlerdir. On­lar bedenimizin gerçek yöneticileridir. Yediklerimizi sindi­ren ve metabolizmamızı çalıştıran enzimler ve bedenimizin çeşitli kısımlarının gördüğü işlevleri düzenleyen hormonlar birer proteindir. Deri ve kemiklerimizdeki kolajenler, kanda­ki hemoglobinler ve enfeksiyonlara karşı savaşan antikorlar da proteindir. Uzun lafın kısası; bunlar her şeye muktedirdir. Bunların bazıları küçük, bazıları da muazzam büyüklükte maddelerdir. Değişik proteinlerin ortak noktası ise, hepsinin amino asit adı verilen alt birimlerden oluşmasıdır. Bunların birbirinden farklı olmalarının nedeni ise, içerdikleri bu aminoasitlerin değişik bir sırayla dizilmiş olmasıdır. Belli bir sırayla dizilen ve bir sicim oluşturan amino asitlerden, sicimin bel­li bir kısmında bulunanlar, diğer kısmındaki amino asitleri kendine doğru çeker ve düz olan sicim kıvrılıp top haline ge­lir. Fakat bu top son derece özel bir şekle sahiptir; bu şekil, proteinin işlevini yerine getirmesine imkan sunar: Enzim, bi­yolojik tepkimelerde katalizör olarak; kas proteini, kasların üretiminde; antikor ise, vücuttaki bakterilerle mücadelede çalışacaktır. Toplam yirmi adet amino asit vardır. Bunlar ara­sında, lizin ya da fenilalanin (aspartam adı verilen tatlandırı­cının içerdiği maddelerden biri) gibi bazıları daha çok tanın­maktadır. Sistein ve tirozin gibi amino asit türlerini ise birçok kişi hiç duymamış olabilir. Bir protein molekülünün içerdiği amino asitlerin dizilişi ona son şeklini verir ve işlevinin ne olduğunu belirler. Bir proteinin içerdiği amino asitlerin nasıl dizileceğini belirleyen şifre ise, DNA molekülünde saklıdır. Hücre çekirdeğinde bulunan DNA’nın içerdiği protein şifre­lerinin, hücrede proteinlerin yapılandığı bölgeye bir şekilde aktarılması gereklidir.
Kıyabilirseniz, saçınızın bir telini çekerek kökünden ko­parın. Dibindeki yarı şeffaf kabarcık, folikül dediğimiz saç köküdür. Her folikülde yaklaşık bir milyon hücre bulunur ve bunların yaşamdaki tek amaçları, saçı oluşturan ve keratin adı verilen proteini üretmektir. Siz saçı çekerken bu hücreler işlevlerini sürdürür. Bir an için, bu hücrelerden birinin içinde olduğunuzu hayal edin. Her biri keratin üretmekle meşgul.
Peki ama bunu nasıl yapacaklarını nereden biliyorlar? Keratin de dahil olmak üzere, her proteinin yapımında önemli olan şey, amino asitlerin dizilişinin doğru olmasıdır. Peki doğru olması için bunlar nasıl dizilmelidir? Bunun yanıtı için, hücre çekirdeğindeki kromozomlar üzerinde bulunan DNA’ya baş­vurun. İnsan vücudundaki bütün hücrelerde olduğu gibi, saç hücrelerinde de vücutta bulunan her proteinin DNA şifresi saklıdır; fakat sizin öğrenmek istediğiniz şey yalnızca kera­tinin nasıl üretildiğidir. Saç hücreleri kemik veya kanın nasıl oluştuğuyla ilgilenmezler, bu yüzden de DNA’nın bu kısımla­rı kapalıdır. Yalnızca, keratinle ilgili bilgilere sahip olan kera­tin geni danışmanlık hizmeti vermektedir. Keratindeki amino asitlerin sırasını belirleyen şey DNA sembollerinin dizilişin­den başka bir şey değildir. Keratin genindeki DNA şifresi şöyle başlar: ATGACCTC­CTTC… (vs.). Bu şifrenin ne ifade ettiğini bilmediğimiz­den, dört DNA sembolünün rasgele dizildiğini düşünebiliriz. Bizim için anlaşılmaz olsa da, saç hücresi bakımından durum hiç de öyle değildir. Yukarıdaki sıra keratin yapımı için gerek­li olan şifrenin ufak bir bölümüdür ve deşifre edilmesi kolay­dır. Hücre bu şifreyi öncelikle üçer sembollük gruplar halinde algılar. ATGACCTCCTTC onun için ATG-ACC-TCC-TTC’dir. Bu üçlü sembol gruplarından her biri ayrı bir amino asidin şifresini oluşturur. Örneğin, ATG metiyonin, ACC treonin, TCC serin ve TTC fenilalanin adı verilen amino asidin şifre­sidir. Her amino asidin şifresi başkadır. İşte, bütün hayvan ve bitki türlerinin hücre çekirdeklerindeki genlerin kullandığı genetik kodlama bu şekildedir.
Hücre, bir kitabın birkaç sayfasını kopyalar gibi, bu kodun geçici bir kopyalamasını yapar ve bunu hücrede proteinlerin yapılandığı başka bir bölüme gönderir. Genetik kod yerini bulur bulmaz mekanizma harekete geçer. İlk üçlü, metiyonin olarak deşifre edilir ve raftan bir molekül metiyonin alınır. İkincisi treonindir; raftan bir molekül treonin alınır ve me­tiyoninin yanına getirilip ona bağlanır. Bunu serin ve feni­lalanin izler. Bu şekilde, keratin genindeki DNA’nın dizilişi tarafından yönlendirilen dört amino asit doğru olarak sıra­lanmış olur: metiyonin-treonin-serin-fenilalanin. Daha sonra gelen amino asitler de aynı yolla birbirine bağlanır. Şifrelerin okunması, deşifre edilmesi ve amino asitlerin doğru şekilde sıralanması tüm protein yapılanana dek devam eder. Sonun­da, sentezlenen yeni keratin molekülü azat edilir ve başınızda yeni çıkacak bir saç telini oluşturmak üzere diğer yüz mil­yonlarca kardeşine katılır. Tabii siz o saç telini çekip kopar­madıysanız!

Kaynak : Havva’ nın Yedi Kızı- Bryan Sykes.

PAYLAŞ
Önceki İçerikMaori Mitolojisi
Sonraki İçerikDepresyon Nedir?

HENÜZ YORUM YOK

CEVAP VER