Gregor Johann Mendel: Modern Genetik'in Babası ve Mendel Yasaları

Yazdır Gregor Johann Mendel: Modern Genetik

Gregor Johann Mendel

 

Gregor Johann Mendel... Nam-ı diğer "Modern Genetik'in Babası". 20 Temmuz 2011 itibariyle 189. doğum günü şerefine, onu anmak ve başarılarını ufak da olsa elimizden geldiğince taçlandırmak amacıyla bu yazıyı yazmak istedik. Umarız bu büyük bilim insanını biraz daha yakından tanımak isteyenler için faydalı bir yazı olacaktır.

 

Mendel, 20 Temmuz 1822 tarihinde, o zamanlar Avusturya İmparatorluğu sınırlarındaki Heinzendorf bei Odrau, günümüzdeki adıyla -Çek Cumhuriyeti sınırlarındaki- Hynčice kasabasında, babası Anton Mendel ile annesi Rosine Mendel (Schwirtlich) tarafından işlenen ve 130 yıldır Mendel ailesine ait olan bir çiftlikte doğmuştur. Ailenin üç çocuğundan ortancasıdır; bir büyük ablası (Veronica) ve bir küçük kız kardeşi (Theresia) vardır.

 

Mendel de, ailesi gibi küçüklüğü boyunca çiftlikte çalışmıştır. Özellikle arıcılığa ilgi duymuştur. Daha sonraları, Opava'da bulunan Gymnasium'da (Almanya'da üniversiteye hazırlık okullarının adı) eğitim görmüştür. Sonrasında ise, 1840-43 yılları arasında, Olomouc Üniversitesi'nde hem pratik ve teorik Felsefe ve hem de Fizik bölümlerinde okumuştur. Felsefe Fakültesi'nin dekanı olan Johann Karl Nestler, o dönemlerde, uzun bir süredir bitki ve hayvanların, özellikle de koyunların kalıtımsal özellikleri ile uğraşmaktadır. Yani o dönemlerde, anne-babadan yavrulara bir takım özelliklerin aktarıldığı bilinmekte; ancak bunun mekanistik özellikleri bilinmemektedir. Ayrıca bu dönemde Karışım Hipotezi son derece meşhur ve yaygın olarak kabul görmektedir. Bu hipoteze göre iki canlı çiftleştiklerinde, kendilerinde bulunan özellikler birbirie karışır ve yavrular, anne-babanın özelliklerinin bir "çorba karışımı" olur.

 

1843 senesine gelindiğinde, Fizik Bölümü'ndeki profesörlerinden Friedrich Franz'in tavsiyesi üzerine Mendel,  Brnou'daki Agustinyen St. Thomas Manastırı'nda papazlık eğitimine başlar. Burada ilginç bir bilgi olarak şu verilebilir. Aslında, Mendel'in tek adı Johann'dır. Ancak dini hayata girmesiyle birlikte Gregor adını da alacaktır. Daha sonra, 1851 yılında Viyana Üniversitesi'ne eğitim için gönderilir ve tüm masrafları kilisenin başrahibi tarafından karşılanacaktır. Viyana Üniversitesi'nde ünlü fizikçi Christian Doppler'den dersler alır. Daha sonra, 1853 yılında manastırına geri döner ve burada Fizik öğretmeni olarak çalışmaya başlar. 1867 yılında ise başrahip olur.

 

Mendel, manastırdaki görevi yanısıra, manastırın bahçesinde bitkiler üzerinde artık herkesin bildiği o meşhur deneyleri yapmaya başlamıştır. Üstelik sadece bununla da yetinmemiş, manastıra bir arı evi inşa ettirerek burada kendi hazırladığı petekler aracılığıyla arılar üzerinde çeşitli deneyler yapmıştır. Hatta bununla da yetinmeyerek astronomi ve meteoroloji üzerinde de araştırmalar yapmıştır. Bu alanlardaki başarı ve girişkenliğini de 1865 yılında kendisinin sıfırdan kurduğu Avusturya Meteoroloji Birliği'nden anlayabiliriz. Hayatı boyunca yayınladığı makalelerin çoğu meteoroloji alanındaydı.

 

Ancak yine de günümüzdeki ünü, manastır bahçesinde uzun yıllar üzerinde çalıştığı bitki kalıtımı hakkındaki deneylerinden kaynaklanmaktadır. Manastırda, eski başrahip Napp tarafından düzenlenmiş 2 hektarlık (20.000 metre kare) aşırı geniş bahçede deneylerini sürdürmekteydi. Bu bitkiler üzerinde çeşitlilik, kalıtım, değişim gibi konularda incelemeler, araştırmalar ve deneyler yapmaktaydı. 1856 ile 1863 yılları arasında tam 29.000 bezelye (Pisum sativum) ekmiş ve yetiştirmiştir.

 

Bu deneylerde, kelimenin tam anlamıyla on binlerce (30.000 civarında) çaprazlama yapmış, tüm sonuçları not etmiş ve istatistiki değerlendirmelerde bulunmuştu. Günümüz tarihçileri ve bilim insanları, Mendel'in Biyoloji konusunda bir dahi olmasa da, en büyük avantajının Matematik konusunda tam bir uzman olması ve çok geniş bir algı düzeyinde olmasını söylemektedirler. Bu gerçekten de, bu kadar çok sayıda çaprazlama, ekme ve biçme işi arasında deneyler yapabilmek ve her şeyi kontrol altında tutup takip edebilmek için bir şarttır. Öte yandan rahip olmasından kaynaklanan engin sabrı da, deneylerinin sürekliliğinde önem arz etmektedir, bu da göz ardı edilmemelidir. Sabrınızı test etmek istiyorsanız, 29.000 bitki ve 30.000 çaprazlama yerine, sadece temsili 50 bezelye tanesi (bitkinin kendisi değil, sadece tanesi) ve 100 çaprazlama (kutu içerisinde karışık halde bulunan farklı renkteki bezelyelerden rastgele seçerek çaprazlanmış gibi kabul etme) yapıp her birinin sonuçlarını not etmeyi deneyiniz. Bu sabır testinden sonra, bir de her çaprazlama için bitkileri özenle dölleyip, üremelerini bekleyip, tohumların büyüme süreleri boyunca sonuçları beklediğinizi, bunu 29.000 bezelye için yaptığınızı ve 30.000 defa tekrarladığınızı hayal edin. Ne demek istediğimizi ve Mendel'in sabır ve bilim tutkusunu ancak o zaman anlayabilirsiniz.

 

Bu uzun ve kapsamlı deneyler sonucunda Mendel bazı çok önemli bulgulara ulaşmıştır. Bu bulguları, iki yasa altında toplamıştır:

 

1) Ayrılma Prensibi/Yasası (Law of Segregation): Bir diğer adı Mendel Genetik'inin Birinci Yasası olan bu yasaya göre her canlıda belli bir özelliğe ait iki adet gen bulunmaktadır (gen, Mendel'den sonra keşfedilmiş ve Mendel Genetik'i bu yeni terminolojiye göre düzenlenmiştir) ve her bir ebeveyn bu genlerden birini rastlantısal olarak yavrusuna aktarmaktadır. Yavrunun kendisinde, bu sayede, hem annesinden hem babasından belli bir özelliğe ait birer gen alarak belli bir özelliğe ait iki gen bulunmuş olur. Üstelik, bu gen çifti dahilindeki tekil genlerden hangisi diğeri üzerinde baskınsa, onun özellikleri görünümde (fenotip) ortaya çıkar. Bu, bu yasanın en az teknik terim kullanılarak yapılabilecek açıklamasıdır. Çok daha karmaşık ve bilimsel açıklamaları olduğu unutulmamalıdır.

 

2) Bağımsız Ayrışım Yasası (Law of Independant Assortment): Bir diğer adı Kalıtım Yasası olan bu yasaya göre ise, farklı özelliklere ait farklı genlerin birbirinden bağımsız olarak aktarıldığı açıklanmaktadır. Yani, bu yasaya göre göz genleri ile boy genleri birbirinden tamamen bağımsız olarak aktarılmaktadır. Ancak günümüzdeki bazı bulgular, bu yasanın biraz modifiye edilmesini gerektirmiştir. Çünkü bazı istisnai durumlarda genler birbirine bağlı olabilir. Aktarım sırasında, birbirine yakın olan genlerin hep birlikte aktarılma ihtimalinin daha yüksek olduğu ortaya çıkarılmıştır. Dolayısıyla genler birbirinden tamamen bağımsız değildir. Ancak temel düzeyde bakıldığında, bu bir bilimsel gerçek (yasa) olarak karşımıza çıkmaktadır.

 

Mendel bu bulgularını ve çok daha fazlasını Bitki Hibritlenmesi Üzerine Deneyler başlıklı makalesinde toplamış ve 1865'te Moravia'da düzenlenen Doğal Tarih Birliği toplantısında sunmuştur. Bulguları önceleri kalıtım alanında önemli görülmüş ve incelenmiştir. Sonradan karışım hipotezine aykırı olduğu için pek çok kişi tarafından reddedilmiştir. Bir süre sonra da iyice önemi göz ardı edilerek, unutulmuştur. Mendel de bu bulgularının arkasında pek fazla durmadığı ve savunmadığı için bu süreç daha da hızlanmıştır. Pek çok sebepten ötürü (yazılarının Almanca olması, kısıtlı bir alanda duyulması, kısa sürede unutulması, vb.) Darwin'in bu yasalardan hiç haberi olmamıştır (bkz: İnsanın Yükselişi, Jacob Bronowski). Darwin'in belki de en kritik hatalarından biri budur ve kalıtımı pangenesis isimli kendi teorisi ile açıklamaya çalışmış ve %100 başarısız olmuştur. Darwin gibi bir dehadan bu kadar isabetsiz bir açıklama beklenmese de, dönem koşulları dahilinde iddiasının pek de akıl dışı olmadığı görülmektedir (zira çok büyük bir kitle, ispatlanamamış olsa bile karışım hipotezini desteklemekteydi).

 

Mendel, bitkiler üzerindeki araştırmalarını tamamladıktan sonra arılara dönüş yapmış ve onlar üzerinde hibridizasyon çalışmaları yapmıştır. O kadar ilginç hibritler elde etmiştir ki, bazı popülasyonlar ortam koşullarına dayanamayarak toplu olarak ölmüştür. 1868'den itibaren başrahip olmasıyla birlikte de bilimsel çalışmalarını neredeyse tamamen sona ermiştir.

 

Mendel, 6 Ocak 1884 yılında, Darwin'den 2 sene sonra, 61 yaşında, kronik nefrititis hastalığından ötürü ölmüştür. Ölümünden sonra yerine geçen başrahip, Mendel'in bütün çalışmalarını yakmış ve böylece aklısıra taksonomi ile ilgili manastırın tavrını net bir şekilde ortaya koymuştur. Bu acınası ve alçakça hareketten ötürü Mendel'in yayınlanmamış pek çok yazısı yok olmuş, bir ömürlük emeklerin bir kısmı boşa gitmiştir. Neyse ki bilim, her zamanki gibi bir yolunu bularak seini duyurmuş ve bilim düşmanlarını defetmiştir.

 

Çalışmaları, 1900'lerin başlarına kadar ortaya çıkarılmamış ve hak ettiği değere kavuşamamıştır. 1900'lerde Hugo de Vries ve Carl Correns, birbirlerinden bağımsız olarak Mendel Yasaları'nı yeniden keşfetmişlerdir. İki bilim insanı da Mendel'in öncelik ve üstünlüğünü kabul etmiş ve ona gereken kredileri/atıfları vermiştir. Hatta Vries'in, Mendel'in çalışmalarını okuyana kadar kendi araştırmasının sonuçlarını anlamadığı iddia edilmektedir. Vries'in çabaları sayesinde, Mendel'in araştırmaları birden patlama etkisi yaratmış ve bilim dünyasında hızla yayılmaya başlamıştır. Pek çok bilim insanı Mendel'in deneylerini tekrarlamış ve tıpatıp aynı sonuçlara ulaşmıştır. Bu sayede bulguların yayılması bir kat daha hızlanmıştır.

 

1900'lerin başlarına kadar bir canlının özelliklerini şekillendiren en önemli olgunun, fenotip, yani dış görüntü ve bunun çevresel ilişkileri olduğu sanılmaktaydı. Dönemim Biyometri (Biyoistatistik) Okulu'ndan Karl Pearson, Mendel'in genetik yasalarına kesinlikle karşı çıktı ve kalıtımsal özelliklerin bu kadar büyük bir rol oynayabileceğini reddetti. Bu ekole en sert ve net cevap (ve daha da önemlisi araştırmalarla desteklenen bilimsel cevaplar), William Bateson tarafından verildi. Bateson, "genetik" kelimesinin ve konuyla ilgili pek çok terminolojinin fikir babasıdır. 1920'lere kadar Bateson ve destekçileri ile biyometriciler arasındaki tartışmalar şiddetli bir şekilde sürmüştür. Bu tartışmalar, 1918 yılında ünü Biyolog R. A. Fisher'ın Modern Sentez ismini verdiği sentez ile sona ermiştir. Bu senteze göre genetik ve fenotipik etkiler bir arada toplanmış, ikisinin de canlı için belli miktarlarda önem arz ettiği savunulmuştur. Günümüzde de bu güçlü anlayış sürmekte ve doğru olduğu sürekli olarak ispatlanmakta ve bu bilgi araştırmalarda sıklıkla kullanılmaktadır.

 

Fisher, sonraları Mendel'in araştırmalarını mercek altına almış ve bazı teknik hatalar bulmuştur. Örneğin Mendel'in bazı oranları hatalı bulduğunu, bazılarında ise önyargılı yaklaşım sonucunda veriler elde edildiğii ileri sürmüştür. Yani Mendel'in, örneğin 1/3 oranına ualşabilmek adına bazı önyargılı veya sansürlü çıkarımlar yaptığını iddia etmiştir. Ne var ki, bu eleştirilerin bir kısmı doğrulansa da, büyük bir kısmının Fisher'ın abartısı olduğu ve gerçek olmadığı daha sonradan Genetik dergisinde yayınlanan iki önemli makalede ileri sürülmüştür:

 

Hartl, Daniel L.; Fairbanks, Daniel J. (1 March 2007). "Mud Sticks: On the Alleged Falsification of Mendel's Data". Genetics 175 (3): 975–979

Novitski, Charles E. (March 2004). "On Fisher’s Criticism of Mendel’s Results With the Garden Pea". Genetics 166 (3): 1133–1136

 

Uzun lafın kısası, Mendel çok büyük bir başarıya ulaşarak, henüz genlerin varlığı dahi bilinmezken, genetik prensiplerini ortaya koyabilmiştir. Bu, onun ne kadar ileri görüşlü ve iyi bir bilim insanı olduğunu ortaya koymaktadır.

 

Kendisini 189. doğum gününde saygıyla anıyor, karanlık bir Dünya'da yaktığı mum ışığı (ve hatta daha fazlası) için kendisine teşekkür borç biliyoruz.

 

En içten saygılarımızla.

ÇMB (Evrim Ağacı)

6 Yorum