Bilimin Altın Kadınları: Aysu Uygur (Harvard Üniversitesi)

Vücudumuzun farklı parçalarını, her gün farklı şekillerde kullanıyoruz. Ellerimiz bu yazıyı yazmayı sağlarken, gözlerimiz bu yazıyı okumayı sağlıyor. Ellerimize komutlar göndermek için omuriliğimiz hızlı bir otoban gibi sürekli elektrik sinyallerini bir aşağı, bir yukarı taşıyor. Karmakarışık vücudumuzun her bir parçasının, çok uzun bir evrimsel geçmişi var. Hepsi bir arada var olmadı; atasal yapılara gittiğimizde, ne kadar ilkel başlangıçların, kademeli olarak ne kadar karmaşık yapıları oluşturabildiğini görebiliyoruz.

Organlarımızın yapılarının, boyutlarının, özelliklerinin evrimsel süreçte ve bizler anne karnında gelişirken nasıl değiştiğini inceleyen bu araştırmalar, yaşama bakış açımızı değiştiriyor. Eskiden cevap verilemeyen "Bu organ nasıl oluştu, nereden geldi ve nasıl bu özellikleri kazandı?" sorularının cevabını, artık bilimsel olarak çok detaylı olarak verebiliyoruz. Bu, gelişim biyolojisi ve evrimsel biyolojinin, "evo-devo" (evrim ve gelişim) denen bir çatı altındaki işbirliği sayesinde mümkün oldu. Binlerce yıldır sorulan sorulara artık somut ve net cevaplar vermeyi başaran bu muhteşem sahadaki baş döndürücü keşiflerin bir kısmı da, Harvard Üniversitesi'nde araştırmalarını sürdürmekte olan Aysu Uygur tarafından yürütülüyor.

Aysu Uygur, 1985'te İstanbul'da doğdu. 2003 yılında Robert Koleji'nde ortaokul ve lise eğitimini tamamladıktan sonra, ABD'nin Boston şehrinde Brandeis Üniversitesi’nde Moleküler Biyoloji Bölümü'nde lisans eğitimini tamamladı. Ardından Harvard Tıp Fakültesi’nde doktora eğitimine başladı ve Mayıs 2014’te Genetik Bölümü'nden mezun oldu.

Doktora tezini, Dr. Cliff Tabin ile yaptığı araştırmalar üzerine verdi. Çalışma sahası, izah ettiğimiz gibi, gelişimsel biyoloji alanındaydı. Uygur, çalışma sahasıyla ilgili şunları söylüyor:

Yaptığım çalışmalarda, şu sorulara yanıtlar aradık: Organlar, nasıl oluşuyor? Farklı türlerin genleri ve moleküler özellikleri, aynı organın farklı canlılarda farklı morfolojide (boyut ve şekilde) oluşmasını nasıl sağlıyor? Organların şekillerinin evrimleşmesinin arkasında yatan sebepler nelerdir? Bu çalışmalar, özellikle omurgalı canlıların evrimsel sürecinde kullandıkları mekanizmalara ve omurilik ve el oluşumu hakkında bilgi dağarcığımıza katkılar sağladı.

Uygur'un çalışmalarının temelinde, evrimsel ilkelerin gelişime nasıl etki ettiği yatıyor. Organların şekil ve boyutlarının farklı türlerde hangi mekanizmaların kullanılmasıyla değişime uğradığını, yani evrimin mekanizmasını çözmeye çalıştıklarını söylüyor. Tüm türler, ortak bir kökeni paylaşıyorlar. Dolayısıyla neredeyse hiçbir tür, özelliklerini diğer türlerden bağımsız olarak kazanmıyor. Ancak bazı yapılar, birden fazla türde, benzer çevre şartları ve benzer çeşitlilik koşulları altında, benzer özellikler evrimleşebiliyor. Yapıların evrimi arasındaki benzerlikler ve paralellikleri incelemek, organların nasıl oluştuğunu anlamak konusunda önemli bilgiler sunabiliyor. İşte bu sebepe, Uygur ve arkadaşları, çeşitli canlıları bir arada inceliyorlar ve evrimleri ile gelişimlerini kıyaslıyorlar. Yaptıklarını şu şekilde açıklıyor:

Şekil farklılıkları için hayvanların el ve ayaklarını seçtik. Yarasaların upuzun parmakları onların kanatlarını oluştururken, insanlar oynak başparmakları sayesinde ince alet yapabiliyor, ve atlar 5 yerine tek bir uzun parmak üzerinde kilometrelerce koşuyorlar. Omurgalıların en çok değişime uğrayan organlarından olan kol ve bacaklar, aslında çok da sıkı korunmuş bir genetik mekanizma ile anne karnında oluşuyor. Kısacası, yarasada da, atta da, insanda da, aynı moleküler yolaklar farklı şekle sahip homolog organlar oluşturuyor. Biz laboratuvarda çok geniş yelpazedeki omurgalıların emriyolarını inceledik –buna at, deve, domuz, jerboa faresi ve laboratuvar faresi de dahil- ve farklı türlerde yakınsak evrim ile benzer değişimlerin uygulandığını gördük.

Buna bazı örnekler vermek mümkün. Örneğin Uygur'un da çalışmalarında kullandıkları jerboa faresi, at ve deve gibi hayvanlar, aslında erken embriyonik dönemde 5 parmağa sahipler. Ancak kol/bacak gelişiminin geç döneminde, birbirleriyle aynı moleküler yolaklar (kimyasal tepkime zincirleri) nedeniyle parmak sayıları azalıyor. Bu kimyasal yolakların ortaklığı, bağımsız şekilde ancak benzer özelliklerin Evrim Ağacı'nın farklı dallarında ortaya çıkabileceğine güzel örnekler teşkil ediyor. Filogenetik (evrimsel) olarak birbirine daha yakın akraba olan domuz ve ineklerde, genomlarındaki birebir aynı mutasyon nedeniyle parmak sayıları erken embriyonik döneminde azalıyor. Bu canlılar, hiçbir zaman 5 parmaklı olmuyorlar. Uygur, çalışmasının önemini şu şekilde açıklıyor:

Bu çalışmamız, çok sıkı korunan evrimsel şekillerin (omurgalıların çoğunun 5 parmaklı olması gibi) aslında evrimsel süreçte birden farklı şekilde değişebildiğini, bu mekanizmanın oldukça esnek olabildiğini gösterdi.

Aysu Uygur'un modern bilime katkıları bu kadarla da kalmadı. Yine çok ilginç bir diğer soruya daha yanıt arayan çalışmalara imza attı: nasıl oluyor da, birbirinden çok farklı boyuttaki hayvanlarda birbirine benzer yapılar evrimleşebiliyor? Bu konudaki çalışmalarını şöyle anlatıyor:

Kuş yumurtalarından bilirsiniz, devekuşu yumurtasından muhabbet kuşuna, yumurta ve embriyo boyutunda çok büyük farklılıklar olabilir. Fakat kuşlar benzer oranları takip eden anatomilere sahiptir. Bu konuyu incelemek için, omurilik gibi çok kritik bir organdaki sinirlerin dizilimine baktık. Farklı canlılardaki boyut farklılıklarına baktığımızda, farklı türdeki hücrelerin aynı embriyonik morfojenlere (sinyal moleküllerine), hücre bazında farklı tepki verdiğini gösterdik. Bu sayede organların farklı zaman dilimlerinde gelişimini tamamlayıp doğru oranlara sahip olduğunu ortaya koyduk. Gelişimsel biyolojideki ‘oran’ problemi, genelde sinyal molekülünün daha büyük veya daha küçük dokuda dağılımı açısından incelenir. Biz ilk defa, bunun hücre tarafından algılanmasında da farklılıklar olabileceğini gösterdik.

Bu sonuçlar, evrimsel ve gelişimsel biyoloji için çok büyük anlam ifade ediyor. Doğadaki karmaşıklığı ve sözde düzeni açıklamakta önemli adımlar atmamızı sağlıyor. Üstelik Aysu Uygur, "Harvard Üniversitesi öğrencisi" denince aklınıza gelebilecek, sosyal yaşantıdan kopmuş, "inek" diye tabir edilebilecek biri de değil!

Doktora çalışmaları sırasında, bilimin halka aktarılmasına yönelik internet ve radyo aracılığıyla girişimlerde bulundu. Bilim-bilmiyim isimli bloguyla Türkiye’deki kötü yazılmış bilim haberlerinin doğrulamasını eğlenceli bir dille yaparken, Bilim Kazanı radyo programı ve cep yayınıyla güncel meseleleri bilimsel yönden inceledi. 

Dr. Uygur, hem bilimsel hem popüler bilim çalışmalarına devam ediyor. Akademik çalışmalarına çok yakında yine Harvard Üniversitesi’nde kardiyolog Dr. Richard Lee’nin laboratuvarında, kalp hücrelerinin yenilenmesi üzerine araştırmalar yaparak devam edecek. Blogu Bilim-Bilmiyim ve cep yayını Bilim Kazanı ile daha fazla insana ulaşmak, hem de Türkiye’de daha fazla üniversite ve üzeri bilim insanının eğitimine katkı sağlamak için proje oluşturmaya diğer akademisyen arkadaşlarıyla devam edeceklerini belirtiyor. 

Son olarak, evrimin modern bilim için neden önemli olduğu sorusuna, şöyle yanıt veriyor:

Evrim, kendi başına önemli veya önemsiz sıfatına gerek duymaz, zira canlı çeşitliliğinin evrimsel süreçle kazanıldığı son 150 yıldır defalarca yeni kanıtlarla gösterildi. Evrimsel mekanizmaları araştırmak neden önemli, sorusuna cevap verebilirim. Çünkü evrimsel biyoloji sayesinde, varoluşumuza dair cevaplayabileceğimiz 'nasıl var olduk' sorusunu cevaplayabiliyoruz. Hayat nasıl başladı? Nasıl şekillendi? Nasıl çeşitlendi? Artık bu soruları sorabiliyoruz, çünkü cevaplamak için gereken teknolojiye sahibiz. Evrimsel süreci incelemek, kendimizle ilgili en temel şeyleri, nasıl olduğunu öğrenmek demek.

Not: Aysu Uygur'a Twitter'dan @aysuygur adresinden ulaşabilirsiniz.