Canlılarda Neden Sadece İki Cinsiyet Bulunur?

Yazdır Canlılarda Neden Sadece İki Cinsiyet Bulunur?

Sayfamız üyelerinden Sn. Betül Çıktay bize şöyle bir soru yöneltti:

 

Merhabalar. Küçük bi sorum olacak cinsiyetlerle ilgili: neden iki cinsiyet var? Eşeysel biçimlerle ilgili bu konuda açıklamalar var ama yine de neden iki tane oldğu konusunda merak içindeyim, ikiden fazla cinsiyet olamaz mıydı? Evrim ile birçok cinsiyet 2'ye düşmüş olma ihtimali var mı? Bir de hayvanlarda iki cinsiyet dışında üçüncü cinsiyetlere sahip hayvan türleri var mı?

 

Şimdiden teşekkür ederim.

 

Evrim Ağacı olarak kendilerine vermek istediğimiz cevap şöyle:

 

Sayın Betül Çıktay,
 
Güzel sorunuz için teşekkür ederiz. Aslında pek de "küçük" bir soru olmadığını da şakayla karışık olarak belirtmek isteriz. Zira sorduğunuz soru, belki de yüzlerce yıldır insanların, onlarca yıldır ise bilim insanlarının kafasını kurcalayan bir soru. Yine de, günümüz bilimi ve bilgisi ışığında elimizden geldiğince cevaplamaya çalışalım:
 
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 Üniversitesi'nden 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 bir takım 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.
 
Umarız faydalı olmuştur.
 
Saygılarımızla.
 
ÇMB (Evrim Ağacı)
 
Kaynaklar ve İleri Okuma:
  1. BBC
  2. Slate
  3. Discovery
  4. University of Wisconsin

 

6 Yorum