EVRİM MEKANİZMALARI (11): Plazmidler.

[Φ GeceKuşu]

EVRİM MEKANİZMALARI: EVRİM NASIL GERÇEKLEŞİR?

Plazmidler

 

***

Başlarken;

Bundan öncesinde aşağıda linkleri verilen 'Evrim Mekanizmaları'nın en önemlilerini aktardık.

 

EVRİM MEKANİZMALARI (1): EVRİM NASIL GERÇEKLEŞİR?

EVRİM MEKANİZMALARI (2): Doğal Seçilim

EVRİM MEKANİZMALARI (3): Yapay Seçilim.

EVRİM MEKANİZMALARI (4): Cinsel (Seksüel) Seçilim

EVRİM MEKANİZMALARI (5): Akraba Seçilimi

EVRİM MEKANİZMALARI (6): Gen Akışı (Göç)

EVRİM MEKANİZMALARI (7): Genetik Sürüklenme

EVRİM MEKANİZMALARI (8): Mutasyonlar (Değişinim)

 

Geçen yazımızda Evrim'i tetikleyen mekanizmalar arasında bulunan minör mekanizmalardan bahsedeceğimizi açıklamıştık. Bu mekanizmaların doğada çeşitlilik yaratmak için çok önemli olduğunu ve mutasyonların Evrim'in çeşitlilik açısından muhtaç olduğu tek mekanizma olmadığını belirtmiştik.

 

İlk olarak;

EVRİM MEKANİZMALARI (9): Gen Değişimi (Crossing-Over) Başlığında Gen Aktarımı, ya da Crossing-over'ı

EVRİM MEKANİZMALARI (10): Transpozonlar Başlığında Transpozonları tanıttık.

Bu yazımızda da sizlere Evrim'in çok önemli bir diğer değişim ve çeşitlilik mekanizması olan Plazmidlerden bahsedeceğiz.

 

***

[Φ GeceKuşu]

EVRİM MEKANİZMALARI: EVRİM NASIL GERÇEKLEŞİR?

Plazmidler

 

***

GİRİŞ:

 

Plazmidler, normal olarak hücre içerisinde bulunan ve hücresel faaliyetleri kontrol eden kromozomal DNA'dan bağımsız olan ve ondan bağımsız olarak kendisini kopyalayabilen DNA parçalarına verilen isimdir. Tıpkı bizim hücrelerimizde bulunan heliks DNA'lar gibi çift şeritlidir; ancak heliks şeklinde değil, çoğunlukla daire şeklindedirler. Aşağıda, sol tarafta normal bir DNA'yı, sağ tarafta ise ondan bağımsız plazmidleri görmektesiniz:

 

 

Genellikle bakterilerde bulunurlar; ancak çok nadir olarak Saccharomyces cerevisae gibi ökaryotik hücrelerde de bulunabilirler. 1.000 ila 1.000.000 baz çifti uzunluğu arasında olabilirler. Plazmidler, 1952 yılında Joshua Lederberg tarafından keşfedilmiştir.

 

Aşağıdaki fotoğrafta görüldüğü gibi plazmidlerin aktarımı iki şekilde olabilmektedir. Üstteki kısımdaki gibi, plazmid bağımsız olarak hücre bölünmesinde kendisini eşleyebilir ve çoğalabilir. Ya da alttakinde görüldüğü gibi plazmid önce ana DNA'ya kaynaşabilir, sonra hücre bölünmesinde onunla birlikte çoğalabilir. Elbette bu kaynama sayesinde canlının özellikleri az ya da çok etkilenmektedir.

 

 

Plazmidleri Evrim açısından önemli kılan özellik, uygun bir konak buldukları zaman kendilerini kopyalayabilmeleri ve konaktan konağa geçebilmeleridir. Üstelik Bakteriler'de, Arkeler'de ve Ökaryotlar'da görülebildikleri ve birinden diğerine sıçrayıp gen taşıyabildikleri için çok önemli bir olaya sebep olurlar: yatay gen transferi (lateral gene transfer)

 

Bildiğiniz gibi normalde genler, dikey olarak aktarılırlar; yani ebeveynlerden yavrulara geçerler, yavrulardan onların yavrularına, ve bu şekilde devam eder. Ancak plazmidler sayesinde, Evrim Ağacı'nın bir dalından bir diğerine gen aktarımı yapılabilir. Yani bir plazmid, bir türden bir diğerinin hücrelerine geçip onun genetik materyaline dahil olabilir. İşte Evrim Ağacı'nın dallarında genlerin bu şekilde yatay olarak aktarılmasına yatay gen transferi adı verilir.

 

***

[Φ GeceKuşu]

EVRİM MEKANİZMALARI: EVRİM NASIL GERÇEKLEŞİR?

Plazmidler

 

***

 

 

 

Yukarıdaki Evrim Ağacı'nda, normalde (a) ile işaretlenen dalda, genler dal boyunca atadan toruna aktarılmaktadır. Ancak (-b-) kısmında, bir plazmid aracılığıyla gen yatay olarak diğer dala ait, türleşme sonrası farklı bir tür olan bir canlıya aktarılmıştır. Normalde bu iki daldan bireyler birbiriyle çiftleşemezler; çünkü artık farklı türlerdir. Ancak yatay gen transferi, buna rağmen gen aktarımını sağlayabilir. Daha sonra da (c-e) ve (f) ile gösterilen kısım, binlerce yıl boyunca gerçekleşen seçilim sonucunda, eğer yeni genler bireylere fayda sağladıysa popülasyon içerisinde yayılır ve sabitlenirler. Değilse de elenerek yok olurlar.

 

Evrim için bunun ne kadar önemli olduğunu tahmin edebilirsiniz. Popülasyonlar arasında Gen Aktarımı (Göçler) mekanizmasının Evrim için önemini hatırlayın. Bu da, benzer bir durumun, hatta daha önemlisinin genler arasında olmasını sağlar. Aslında tür bir başka türle çiftleşip genlerini karıştıramayacak olsa bile, türün bir diğer türle genlerini karıştırabilmesi anlamına gelmektedir. Bu da Evrim için ciddi anlamda malzeme yaratır.

 

Plazmidler de, tıpkı virüsler gibi, bir canlı formu sayılmazlar, çünkü canlılığın gerekliliklerinin üremek dışında hiçbirini yerine getirmezler. Ancak virüslerin plazmidlerden farklı, virüslerde genetik materyali koruyacak bir kılıf bulunmasıdır. Plazmidler ise "çıplak DNA" konumundadırlar; herhangi bir yapıyla korunmazlar. Sadece bazı durumlarda plazmidin bir diğer konağa geçebilmesi için pilus adı verilen bir kanalın üretilmesi gerekir. Bu kanal sayesinde aktarım sırasında plazmid korunur ve çevre koşullarından dolayı parçalanmaz. Lisede gördüğümüz meşhur öglena konjugasyonunda, iki öglenayı birbirine bağlayan tüpün adı "pilus", aktarılan materyal ise "plazmid"dir.

 

***

[Φ GeceKuşu]

EVRİM MEKANİZMALARI: EVRİM NASIL GERÇEKLEŞİR?

Plazmidler

 

***

Plazmidler, tüm bu anlattıklarımızdan ötürü, önemli ama minör bir Evrim Mekanizması'dır. Ayrıca bunu fark eden bilim insanları için de, çok önemli bir malzeme görevi görürler. Genetik Mühendisleri, genleri istedikleri gibi manipüle edebilmek için plazmidleri kullanırlar. Diledikleri özelliklere sahip plazmidleri, hücreler arasında aktararak gen transferini sağlarlar. Genetik biliminde kullanılan bu plazmidlere vektör adı verilir. Plazmidler kullanılarak antibiyotikler üretilebilir ve büyük miktarda protein üretimi yapılabilir. Örneğin insülin üretimi için kullanılan şey basitçe plazmidler, daha doğrusu vektörlerdir. Plazmidlerin bilim dünyasındaki sorunu, sadece 1.000.000 baz çiftine kadar taşıyabilmeleridir, daha sonra kararsız hale gelirler ve işlevlerini göremezler. Ancak bu bile, oldukça büyük bir sayıdır.

 

Plazmidler, pek çok şekilde gruplanabilir. Örneğin plazmidleri bir bakteriden diğerine geçme kabiliyetlerine göre gruplandırabiliriz. tra genlerine sahip olan plazmidler bir bakteriden diğerine geçebilirler. Bu gene sahip olmayanlar ise, ortamda tra genlerine ve dolayısıyla bunun ürünü olan pilus üretici enzimlere sahip olan bir diğer plazmid olmadan, bakteriden bakteriye geçemezler. Veya plazmidleri tek bir hücre içerisinde birlikte bulunabilirliklerine göre sınıflandırabiliriz. Örneğin E. coli bakterisi içerisinde birkaç farklı çeşit plazmid bulunabilir. Ancak bunların sadece bir kısmı işlerliklerini sürdürebilirler; çünkü bölünme için yeterli malzeme yoktur ve sadece belli bir grup hayatta kalabilir.

 

Plazmidleri sınıflandırmanın en kolay yolu ise, fonksiyonlarına göredir. Bu şekilde sınıflandırırsak, 5 tip plazmid olduğunu görürüz:

 

1) F-Plazmidleri: tra genine sahip olan plazmidlerdir. Konjugasyon yapabilirler.

2) R-Plazmidleri: Antibiyotik ve zehirlere karşı direnç geliştirebilen genlere sahiptirler. Bakterilerin pilus üretmesine yardımcı olurlar.

3) Col Plazmidleri: Diğer bakterileri öldürmek için "bakteriyosin" isimli proteinleri salgılayan genleri taşıyan plazmidlerdir.

4) Bozucu Plazmidler: Toluen ve salisik asit gibi sıradışı moleküllerin sindirimini sağlayabilen plazmidlerdir. Bu moleküllerin "sıradışı"lığı, normalde bu moleküllerin hücre içerisinde kullanılmamasıdır.

5) Virülens Plazmidler: Bakteriye viral özellikler kazandırarak bir virüse çeviren plazmidlerdir.

 

Her ne kadar 5 farklı kategori saydıysak da, bir plazmid bunlardan bir ya da daha fazlasını bir arada yapabilir. Ancak bu kategorilerden de anlaşılabileceği gibi, bir canlıya, hiç sahip olmadığı özellikleri katması açısından plazmidler gerçekten çok büyük öneme sahiptirler. Bu sayede doğada çeşitlilik yaratılır ve daha önce bahsettiğimiz seçilim mekanizmaları sayesinde Evrim gerçekleşir.

 

***

 

Bu yazımızda Evrim'in çok önemli bir diğer değişim ve çeşitlilik mekanizması olan Plazmidleri ele aldık. Bir sonraki EVRİM MEKANİZMALARI (12): Virüsler (Bakteriyofaj) başlığında "Canlı" ve "Cansız" Kavramını Anlamsızlaştıran Varlıklar - Virüsler (Bakteriyofaj) Konusunu ele alacağız.

 

***