Çevre Şartlarının Genetik Değişimlerin Sürekliliğine Etkisi

A. Varyasyon, Adaptasyon, Mutasyon, Doğal Seçilim ve Yapay Seçilim

► Bir canlı türünde bireyler arasında karakter bakımından önemli ölçüde faklılıklar bulunmaktadır. Yani tür içinde aynı genleri paylaşan bireyler birbirlerinden farklıdır. Bir popülasyon içinde gözlenebilen karakteristik farklılıklara varyasyon denir.

► Varyasyonlar genetik ve genetik olmayan olarak iki grupta incelenir.

► Genetik olan varyasyonlar; üreme hücrelerindeki mutasyon, mayoz ve eşeyli üreme ile gerçekleşirken genetik olmayan varyasyonlar ise sıcaklık, ışık miktarı, beslenme, kimyasal maddeler ve mekanik etkiler gibi çevresel faktörlerle ortaya çıkan modifikasyonlardır.

► Çevresel şartlar devamlı değişim içindedir. Bu şartlar kendine uyumlu özelliklere sahip bireylerin yaşama ve üreme şanslarını artırırken uyum gösteremeyen bireylerin elenmesine neden olur. Bu nedenle gelecek nesiller, çevresel şartlara uyumlu özellikleri taşıyan bireylerden oluşur.

► Türler, nesilden nesile geometrik dizi şeklinde artma eğilimi gösterir.

► Canlılar yaşamak için gerekli besin, su, ışık ve diğer çevresel faktörler bakımından rekabet hâlinde olup bu rekabetle başarılı olan bireyler yaşarken diğerleri elenir.

► Canlılarda sayıca artma eğilimi olduğu hâlde, bir türdeki birey sayısı bu rekabetten dolayı hemen hemen sabit kalır.

► Her türün bireyleri arasında genetik farklılıklar gerçekleşebilir ve yeni kalıtsal varyasyonlar gözlenebilir. Sonuçta bazı kalıtsal varyasyonlara sahip bireylerin belirli bir çevrede yaşama şansı artarken diğer bireyler elenir.

► Çevre şartlarına uygun kalıtsal varyasyonlara sahip olan bireylerin yaşama şansı, diğer bireylere oranla daha fazla olacaktır.

► Bu durumun sonucu olarak çevreye uygun varyasyonlara sahip bireylerin sayısında artma, diğer bireylerin sayısında ise bir azalma beklenebilir.

► Aynı türün bireyleri arasındaki varyasyonlar, değişik çevrelerde, farklı şekillerde seçilime uğrar.

► Bu seçilim sonucunda zamanla nesiller arasındaki farklar daha belirgin hâle gelerek bir türden, yeni türler gelişir.

► Belirli kalıtsal özelliklere sahip olan bireylerin, değişen çevre koşullarında, bu özelliklerinden dolayı diğer bireylere göre yaşama ve üreme şanslarının daha yüksek olmasına doğal seçilim denir.

► Doğal seçilim, çevreye uygun varyasyonlara sahip bireylerin yaşayıp diğerlerinin elenmesidir. Bu durum, canlıların çevreye uyum sağlamalarına yani adaptasyona neden olur.

► Adaptasyon, canlı türlerinin yaşama ve üreme şansını artıran kalıtsal özelliklerdir.

► Örneğin DDT, böcek ilacıdır. Ancak DDT’nin ilk kullanıldığı bölgede hemen hemen bütün sinekler, ilacın etkisiyle ölmüştür. Bununla beraber pek az sayıda birey, sahip olduğu varyasyonlardan dolayı DDT’den zarar görmemiştir. Bu bireyler DDT’li ortamlarda yaşama ve üreme şanslarını artırdıklarından o bölgede dayanıklı bireylerin sayısı sonraki yıllarda artmıştır. İlerleyen zamanlarda ise DDT’ye dayanıklı sinekler yaşamaya devam etmiştir.

► Dayanıklı varyasyona sahip sinekler, başlangıçta çok az sayıda olduğu hâlde DDT kullanılan bölgelerde sinek topluluklarının hemen hemen tümünü meydana getirmiştir. DDT’nin kullanılması, dayanıksız sinekler yerine dayanıklı sineklerin yaygın hâle gelmesini sağlayan seçici bir faktör olmuştur. Yani DDT, bir çevre faktörü olarak ortaya çıkmış, seçilime sebep olmuştur.

► Bir türün bireyleri arasındaki kalıtsal varyasyonlar üzerinde de biraz durmalıyız. Çünkü doğal seçilimin işlemesi için her şeyden önce aynı türe ait bireyler arasında farklı kalıtsal özellikler taşıyan bireylerin bulunması gerekir

► Bir canlının sahip olduğu bütün kalıtsal özelliklerin eşey hücreleri yoluyla nesilden nesile geçtiğini biliyoruz. Eşey hücrelerinin çekirdeklerindeki kalıtımı aktaran maddenin kimyasal yapısında radyasyon, X ışınları, UV ışınlar, kimyasal maddeler, virüsler gibi sebeplerle değişiklikler meydana gelebilir. Bu olaya mutasyon denir.

► Eşey hücrelerinin kalıtım materyalindeki mutasyonlar, yeni nesildeki bireyler arasında farklı özellikler oluşturabilir.

► Doğal seçilim, bu varyasyonları, farklı çevrelerde o çevrenin şartlarına göre değişik şekillerde seçerek değişime yön verir ve yeni türlerin gelişmesine yol açar.

► Canlılardaki değişimin, belirli bir türde, çok uzun zaman boyunca eklenen veya çıkarılan birçok küçük adaptasyon sonucu oluştuğu düşünülebilir.

► Sonunda bir grup birey, aynı türün diğer bireylerinden o derece farklı hâle gelir ki diğer bireylerle verimli döller oluşturamaz ve bu bireyler yeni bir tür olarak kabul edilir.

B. Bakterilerin Antibiyotiklere Karşı Direnç Geliştirmesi

► Direnç kelimesi, dayanma ve karşı koyma gücü anlamına gelmektedir.

► Antibiyotik direnci, antibiyotik denilen maddeye dayanabilmek ya da karşı koyabilmek ve antibiyotiklerden etkilenmemektir. Küf mantarları ve bazı canlılar tarafından üretilen antibiyotik denilen penisilin, streptomisin, teramisin gibi kimyasal maddeler, insanlarda hastalık yapan bakteri türlerinin yok edilmesi için kullanılmaktadır.

► Ancak bakteri türlerindeki kalıtsal varyasyonlar, antibiyotiklere karşı direncin oluşmasına neden olmaktadır.

► Antibiyotik direnci, bir bakterinin antibiyotiklerin etkilerine karşı durabilme yeteneğidir. Özellikle penisilinin keşfinden sonra bakteriler antibiyotiklere karşı hızla direnç geliştirmeye başlamıştır.

Peki, bu direnç nasıl oluşur? Yaşamın her alanında gördüğümüz bakteriler, antibiyotik direncini temelde 4 ana mekanizmayla oluşturur:

• Bakterinin hücre zarı; antibiyotikleri içeri almayan, geçirgenliği olmayan bir bariyer oluşturur.

• Bakteri, antibiyotiklerin bağlandığı reseptörleri değiştirir. Böylece bakteri üzerinde bağlanacak yer bulamayan antibiyotik, o bakteriye karşı işlevsiz kalır.

• Bakteri, antibiyotik ona zarar vermeden önce antibiyotiği işlevsiz kılacak enzimler üretir.

• Antibiyotik, bakteri tarafından özelleşmiş mekanizmalarıyla hücre dışına atılır.

► Antibiyotik direncine sahip bakteriler antibiyotik varlığında, dirençli olmayan bakterilere göre avantaj sağlar.

► Bunun sonucunda, belirli bir süre sonra ortamdaki bakterilerin çoğu o antibiyotiklere karşı doğal olarak seçilerek direnç sahibi olur.

► Ayrıca, bakteriler dirence neden olan genetik özelliklerini farklı bakteri türlerine de aktarabilir.

► Bu durum antibiyotik direncinin bakteriler arasında yaygınlaşmasına sebep olur.

► Bilim insanları dirençli bakterileri yok etmek için yeni moleküller üzerinde çalışsalar da elde edilen veriler, bakterilerdeki antibiyotik direncinin hızla arttığını ve dirençli bakterilerin yakın gelecekte çok büyük sorunlara neden olacağını göstermektedir.

► Öyle ki yakın gelecekte enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde antibiyotikler tamamen etkisiz hâle gelebilir ve basit yara enfeksiyonları bile ölümle sonuçlanabilir. Bakterilerin hangi antibiyotik çeşidine direnç gösterdiklerini anlamak için yapılan testlere antibiyogram testi adı verilir.

► Bu test sayesinde uygun antibiyotik kullanılır. Antibiyotik direnci oluşumunu azaltmak için hekimlerin verdiği reçete bilgilerine göre ve belirtilen miktarlarda tüketmeliyiz. Ayrıca doktor bilgisi dışında antibiyotik tüketilmemelidir.

C. Herbisit ve Pestisitlerin İnsan ve Çevre Üzerine Etkileri

► Pestisit terimi; insektisit (böcek öldürücü), herbisit (yabani ot öldürücü), fungusit (mantar öldürücü), rodentisit (kemirgen öldürücü) vb. şeklinde sınıflandırılan kimyasal maddelerin tümünü kapsamaktadır.

► Pestisitlerin kullanımı çok eski tarihlere dayanmaktadır. MÖ 1500’lere ait bir papirüs üzerinde bit, pire ve eşek arılarına karşı insektisitlerin hazırlanışına dair kayıtlar bulunmuştur.

► 19. yy.da zararlılara karşı inorganik pestisitler kullanılmış, 1940’lardan sonra pestisit üretiminde organik kimyadan faydalanılmış, DDT, insektisit ve herbisitler keşfedilmiştir.

► Bugüne kadar 6000 kadar sentetik bileşik patent almasına karşın, bunlardan 600 kadarı ticari kullanım imkânı bulmuştur.

► Ülkemizde tarımı yapılan kültür bitkileri, sayıları 200’ü aşan hastalığın ve zararlının tehdidi altındadır. Bunlarla etkili şekilde mücadele edilmediği için toplam ürünün yaklaşık 1/3’ü kayba uğramaktadır. Bu kayıpların önlenmesi bakımından pestisitlerin daha uzun yıllar büyük bir kullanım potansiyeline sahip olacağı kuşkusuzdur.

► Pestisit kullanımında en yoğun kullanılan gruplar sırasıyla herbisitler, insektisitler ve fungusitlerdir.

► Bununla beraber, yoğun ve bilinçsiz pestisit kullanımının sonucunda gıdalarda, toprak, su ve havada kullanılan pestisitin kendisi ya da dönüşüm ürünleri kalabilmektedir.

► Pestisit kalıntılarının önemi, 1948 ve 1951 yıllarında insan vücudunda organik klorlu pestisit kalıntılarının bulunmasıyla anlaşılmıştır. Pestisitlerin bazıları zehirlilik açısından bir zarar oluşturmazken bazılarının kanserojen, sinir sistemini etkileyici hatta mutasyon oluşturucu etkileri saptanmıştır.

► Pestisit kalıntılarının en önemli kaynağı gıdalardır. Bu nedenle 1960 yılında FAO (Gıda Tarım Örgütü) ve WHO (Dünya Sağlık Örgütü) “Pestisit Kalıntıları Kodeks Komitesi”ni kurmuş ve bu komitenin çalışmaları sonucu konu ile ilgili tanımlamalar yapılmış, bilimsel araştırma verilerine dayanılarak gıdalarda bulunmasına izin verilen maksimum kalıntı değerleri saptanmıştır.

► Ülkemizde de tarımsal ürünlerde kullanılan pestisitlerin gıdalarda bulunması müsaade edilebilir maksimum miktarları, ürün ve ilaç bazında belirlenmiştir. Bu bilgilere Tarım ve Orman Bakanlığının genel ağ sayfasından kolaylıkla ulaşmak mümkündür.

Pestisitlere Karşı Dayanıklılık Oluşumu

► Mücadelede kullanılan pestisitlere karşı zararlıların dayanıklılık kazandıkları bilinmektedir.

► Dayanıklılığın pratikteki anlamı, hastalıkların ve zararlıların daha önce kendilerine karşı başarıyla uygulanan zehirli maddelerden artık etkilenmedikleridir.

► Tarımsal ürün zararlılarında meydana gelen çeşitli tipteki dayanıklılıklar sonucunda pestisitin etkinliğindeki azalmayı aşmak için daha yüksek dozlarda uygulama gerekmekte, bu da hem maliyetin artmasına ve ürün veriminde azalmalara yol açmakta hem de üründe ve çevrede kalıntı miktarını ve kirliliği artırmaktadır.

► Bu nedenle pestisit kullanımı engellenmeli, daha çok biyolojik mücadele yöntemi tercih edilmelidir.

Tarım ve Hayvancılıkta Yapay Seçilim Uygulamaları

► İnsanlar, tarih boyunca belirli özelliklere sahip hayvanların ve bitkilerin kendi aralarında döllendirilmesiyle istenen özellikteki yavruların doğma şansının artırılabileceğini biliyorlardı.

► Bir türe ait canlılarda insanlar tarafından istenilen bazı özelliklerin seçilmesi ve kontrollü olarak yetiştirilmesine yapay seçilim denir.

► Bilim insanları, konu üzerinde çok uzun yıllar çalışmış ve pek çok evcilleştirme işlemi gerçekleştirmişlerdir.

► Yapay seçilim, canlılarda istenilen özelliklerin insanlar tarafından seçilip üretilmesidir.

► Yapay seçilimin birçok uygulaması vardır. Örneğin günümüzdeki bütün evcil köpekler, Canis lupus familiaris (Kanis lupus familiaris) ve Canis lupus dingo (Kanis lupus dingo) denilen iki alt türe aittir. Bunların tümü, vahşi kurt olarak bildiğimiz Canis lupus türünün alt türleridir. Günümüzde görülen çok farklı köpek çeşitliliği, insanların seçimleri nedeniyle ortaya çıkmıştır.

► Yabani lahananın (Brassica oleracea-brassika olarasea) yapay seçilimi sonucu, insanlar bu lahananın farklı özelliklerini seçmiş ve brokoli, karnabahar, Brüksel lahanası, karalahana, kıvırcık lahana, yer lahanası gibi çeşitlerini elde etmiştir. İnsanlar tarafından yapay olarak seçilmiş ve yetiştirilmiş hayvan ve bitki türleri kültür olarak adlandırılır.

► Yediğimiz etler, genellikle en kaliteli ete sahip inek, koyun vb. hayvanların, sürekli kaliteli ete sahip olan diğer bireylerle çiftleştirilmesi sonucu elde edilmektedir.

► Dünyanın en ünlü atlarından olan İngiliz atları, Arap atlarının sürekli olarak en hızlı ve güçlülerinin yapay olarak seçilmesi sonucunda elde edilmiştir. Bu seçilim, günümüzde de yapay olarak sürdürülmektedir.

► Yapay seçilimin pek çok kullanım alanını görebiliyoruz. Örneğin yapay seçilim, bakteriler arasında da uygulanarak bazı ilaçlar üretilebilmektedir.

► Yapay seçilim, tür içi çeşitliliği azaltır. Bu nedenle de yapay seçilimin hastalıklara, salgınlara ve bazı zayıf özelliklere sebep olabilen olumsuz etkileri de görülebilir.

► Örneğin sürekli bol süt veya et vermesi yönünde seçilim yapılan bir canlının, doğada serbest bırakıldığında yaşamak için zorluklar çektiği görülür. Bu nedenle yapay seçilimin uygulandığı yerlerde, çok ciddi bir bakım ve takip gerekir.