Modifikasyon Nedir? Genler Üzerinde Etkileri Nelerdir? Kalıtımsal Özelliği Var Mıdır?

Modifikasyonlar, çevrenin değişimine bağlı olarak bir türün bireylerinde meydana gelen değişimlere verilen isimdir. Bu değişimler geçici veya kalıcı olabilirler ve genellikle fizikseldirler; yani genlere etki etmezler. Genlerde meydana gelen değişimlere mutasyon dendiğini hatırlayınız.

Modifikasyonlar, mutasyonların aksine, genellikle geçici değişimlerdir. Yani bir gende bir mutasyon meydana geldiğinde, neredeyse hiçbir zaman o mutasyon durup dururken eski haline dönmez (yine de, mutasyonların da eski haline dönebildiği durumlar bilinmektedir; buna tersine mutasyon denmektedir). Modifikasyonlar, çevrenin değişimine bağlı olarak meydana geldiği için, çevrenin eski haline dönmesi halinde bu fiziksel değişimler de tersine dönebilirler.

Geçici modifikasyonların en tipik örneği, Güneş altında kaldığımızda derimizin kararması; ancak Güneş'in etkisi ortadan kalktıktan sonra bu değişimin bir süre sonra eski haline dönmesidir. Sadece Güneş ışınları da değil! Bazı kimyasalların ortamda bulunması, ışık miktarı, sıcaklık, stres, antrenman vb. etmenler de canlılar üzerinde çeşitli kalıtsal olmayan değişimlere yani modifikasyonlara sebep olabilir.

Kalıcı modifikasyonlara en tipik örnek ise sünnet, ampütasyon (bir uzvun kopması), organ transplantasyonu ve benzeri olaylardır. Örneğin sünnet olan bireylerde penis ucundaki derinin bir kısmı alınır. Ancak hiçbir sünnetli bireyin yavrusu sünnetli doğmayacaktır. Ya da böbreğini bağışlamış birisinin yavrusu böbreksiz doğmayacaktır. Bunun sebebi, fiziksel görünüme yapılan dış müdahalelerin genlere işlemiyor oluşudur.

Bu durumda sorabilirsiniz: "Eğer fiziksel özellikler genlere işlemiyorsa, nasıl oluyor da evrimsel değişimler yaşanabiliyor; evrimsel değişimler genlere nasıl işleniyor?" Bu, evrimi anlama yolunda sorulan yaygın sorulardan birisidir. Bu konuyla ilgili kapsamlı bir yazımızı buradan okuyabilirsiniz. Ayrıca bu konuyu şu videomuzda detaylıca işlemiştik:

Modifikasyonların genetik etkilerini sorgulayan en önemli isimlerden birisi kuşkusuz Lamarck'tır. Lamarck'ın en büyük sorunu, yaşadığı dönemde modifikasyonların ne demek olduğunun bilinmemesiydi. Lamarck, tamamen yanlış bir şekilde, zorlanan organların çevre baskısı altında geliştiğini ve kalıtsal olarak bunun yavrulara aktarıldığını, canlıların bu şekilde farklılaşıp evrimleştiğini ileri sürmüştür.

Günümüzde biliyoruz ki, bu tip çevresel etkiler dahilinde genetik yapının değişebilmesini sağlayan en önemli faktör mutasyonlardır. Ve mutasyonların da, her genetik değişim gibi, evrime katkı sağlayabilmesi için üreme hücrelerinde ve bu hücreleri üreten dokularda meydana gelmesi beklenir. Çünkü vücudumuzun herhangi bir diğer bölgesinde meydana gelen mutasyon kalıtsal olmayacak ve etkileri o bireyde görülüp, ölümüyle birlikte sonlanacaktır. Benzer şekilde, zigotta (sperm ile yumurtanın birleşmesinden hemen sonraki ilk hücre) ve henüz "totipotent" (vücuttaki her dokuyu ve organı üretebilme potansiyeline sahip kök hücre) ve "multipotent" (vücuttaki her dokuyu ve organı olmasa bile, birçoğunu üretebilme potansiyeline sahip olan kök hücre) hücrelerde meydana gelen mutasyonlar da, kalıtsal olabilmektedir.

Öte yandan modifikasyonlar, genetik yapıyı değiştirmediği için hemen hemen hiç kalıtsal değillerdir. Sünnet olduğumuzda ya da böbreğimiz bir diğer insana aktarıldığında, genlerimizde, özellikle de üreme hücrelerimize ait genomda hiçbir değişim olmamaktadır. Sadece, bireydeki temel bazı fiziksel özelliklerin değişmesine sebep olur. Kimi durumlarda bu özellik kalıtsal olmasa bile o canlı için kalıcı olabilirken (sünnet gibi), çoğu durumda, modifikasyona sebep olan etkinin kaldırılmasıyla birlikte etkisini yitirir ve birey eski haline döner.

Bunun en güzel örneklerinden bir diğeri, vücut çalışan bireylerde görülür. Kas yapısı oldukça gelişen bu bireylerde meydana gelen değişim, bir modifikasyondur ve asla çocukları da kendileri gibi kaslı doğmaz. Çünkü kasların gelişimi, genetik yapıyı etkilememektedir. Eğer vücut çalışan biri, bu çalışmalarına son verirse, kaslar gittikçe eski haline döner ve modifikasyonun etkileri ortadan kalkar.

Dolayısıyla, yaygın olarak, modifikasyonların hiçbir şekilde kalıtıma etkisi olmadığı söylenir. Bunun büyük bir istisnasını yazı sonunda ele alacağız; dolayısıyla sonuna kadar okumanızı tavsiye ederiz.

Modifikasyonlar Evrime Etki Edebilir mi?

Modifikasyonlar, genlere etki etmediği için evrime etki edip etmediği konusunda tartışmalara rastlamak mümkündür. Ancak evrimde uyum başarısı kavramı; sadece genlerin başarısına göre tanımlanmaz. Uyum başarısının neye göre tanımlandığına bağlı olarak modifikasyonlar, geçici değişimler de evrimsel başarıyı arttırabilir; dolayısıyla doğrudan modifikasyonun fiziksel unsuru kalıtsal olmasa da, kalıtsal yapısı olan genetik altyapının tamamının gelecek nesillere daha çok ve daha kolay aktarılmasını sağlayabilir.

Örneğin insan, vahşi ortamda yaşayan bir hayvan türü olsaydı, kas geliştiren bir bireyin Doğal Seçilim karşısındaki şansı, kas geliştirmeyenlere göre daha fazla olabilirdi. Ancak burada dikkat edilmesi gereken nokta, modifikasyonların kalıtımı değil, modifikasyonlar sonucu meydana gelen değişimlerin canlının uyum başarısını (fit olma durumu, Doğal Seçilim karşısında "güçlü" olma durumu) arttırması ve bu sayede, aslında belki de doğada hayatta kalamayacak bireylerin hayatta kalabilmelerinin ve üreyebilmelerinin sağlanmasıdır. Bir diğer deyişle, bireylerin "kaslı olma durumu" gelecek nesillere aktarılmayacaktır; bunun yerine, kaslı olanların diğer genetik özellikleri her neyse, bunlar gelecek nesillere aktarılacaktır. Dolayısıyla yavrular kaslı doğmasalar da, kas yapmış bireylerin gen bileşenlerine sahip olma ihtimalleri daha yüksek olacaktır. Bu genlerin illâ kas yapma ile ilgisi olması da zorunlu değildir. Benzer şekilde, kas yapanların herhangi bir avantajı olması halinde, aksi takdirde dezavantajlı olan genler bile gelecek nesillere aktarılabilmiş olacaktır. Yani modifikasyonların evrime etkisi varsa bile, bu etki Doğal Seçilim'de genel olarak gördüğümüz gibi pek doğrusal bir ilişki değildir.

Indy100

Bu bağlamda, vahşi doğadaki seyrek modifikasyonların Doğal Seçilim üzerinde dolaylı bir etkisi olduğunu söyleyebiliriz. Modifikasyonlar evrimsel süreci dolaylı olarak etkilemektedirler. Yani kaslı bir insanın doğada daha başarılı olması, onun hayatta kalmasını ve hatta çekicilik unsuru etkisi altında üremesini olumlu etkileyebilir; ancak sonradan edinilmiş kaslar, yavruya gen olarak aktarılmaz. Fakat bir diğer bakış açısından bakacak olursak, bu kişinin davranışlarını etkileyip de kas geliştirmesine sebep olan, bu eğilime sahip olmasında rol oynayan genler, kas geliştiren bireylerin doğada daha başarılı olmasıyla yavrulara aktarılabilir.

Bunun ilginç bir etkisi, toplumsal ve kültürel konularda ortaya çıkabilir: Örneğin dini ritüellere önem veren bir çevrede büyütülen, doğumundan beri hep dini ritüeller çerçevesinde davranışları şekillendirilen (bu yönde "modifiye edilen") bireylerin, genel olarak ritüelistik veya dindar toplumlar ve ülkelerde daha kolay eş bulup, daha kolay üreyebilecekleri varsayılırsa, beyinlerinin teselli ve inançlarla ilgili bölümlerini şekillendiren ve dindar olmaya meyilli yapan genler (eğer böyle genler varlarsa) yavrulara aktarılacaktır ve böylece her doğan birey, büyüdüğünde kendi yavrusunu da o ritüellere uygun şekilde yönlendirecektir (örneğin çocuklarını sünnet ettirecektir). Böyle bir popülasyonda, bu tarz bir düşünüş uzun vadede gerek beyin fizyolojisi, gerekse diğer yazılarımızda açıkladığımız memetik bilimi dahilinde sabitlenecek ve bir "norm" olarak görülecektir.

Modifikabilite: Modifiye Olabilme Miktarı

Genetik olarak birbiriyle birebir aynı tek yumurta ikizlerini ele alalım. Fiziksel özellikleri neredeyse kusursuz bir şekilde örtüşmesine rağmen, o "neredeyse" ön eki kafalarda soru işareti uyandırmalıdır. Eğer ki genler birebir aynı ise, fiziksel özellikler nasıl azıcık bile olsa farklı olabilir? Kaldı ki bazı tek yumurta ikizleri arasında çok bariz olarak tespit edilebilir fiziksel farklılıklar görmek de mümkündür! Örneğin diş yapıları farklı olabilir, gözlerinin birbirine olan mesafesi farklı olabilir, alın ve kaş yapılarında farklılıklar olabilir, burun yassılığı veya eğimi farklı olabilir, genel vücut ve yüz hatlarında farklar belirgin olabilir ve daha nicesi! Bu nereden kaynaklanıyor?

İşte modifikasyonlar, yani çevrenin etkisiyle fiziksel özelliklerde meydana gelen değişimler, genetik olarak birebir aynı bireyler arasındaki farkların açıklamalarından birisidir. Bir diğeri, elbette ki mutasyonlardır; çünkü tek yumurta ikizlerinde de spontane olarak meydana gelmiş mutasyonlar bulunabilir ve bunlar farklı fiziksel görünümlere yol açabilir.

Ancak mutasyonların olmadığı durumda da modifikasyonlar, hem fiziksel özelliklere doğrudan etki etmek yoluyla, hem de genlerin işleyiş biçimini değiştirerek (az sonra değineceğimiz epigenetik yoluyla) fiziksel farklılıklar yaratabilirler. Bir bireyin modifiye olmaya meyillilik miktarına modifikabilite adını vermekteyiz.

Daha çok modifike olabilen bireyler, modifikasyonlardan doğan farklılıklara daha açıktırlar. Ayrıca bu modifikasyonlar, modifikasyona neden olan faktör etki ettikçe düzenli olarak değişebileceği gibi (buna sürekli modifikasyon adını vermekteyiz); modifikasyona sebep olan faktörün varlığı ve yokluğuna bağlı olarak görünüp görünmeme şeklinde de kendini gösterebilir (buna dönüşümlü modifikasyon demekteyiz).

Bunun en net örneklerinden birisini, birbirinin tıpatıp aynısı olacak şekilde üretilen tarım ürünlerinde görmekteyiz. Genetik mühendislik yöntemleriyle tamamen aynı olacak biçimde üretilen tohumlar, farklı topraklara ekilmeleri halinde tamamen farklı görünümlü ve verimlilikte ürünler üretebilmektedir. Yani çevre, modifikasyonlar yoluyla bireylere doğrudan etki edebilmektedir.

Benzer şekilde, eğer bir grup karahindiba bitkisini alıp, yarısını düşük rakımlı bölgelere, diğer yarısını yüksek rakımlı bölgelere ekecek olursanız; bunlardan düşük rakımlı bölgede olanlar çok daha büyük yapraklara, yüksek rakımlı bölgede olanlar ise çok daha ufak yapraklara sahip olacaktır. Burada kritik nokta şudur: Bu değişimler, evrimsel değişimlerin bir ürünü değildir; çünkü değişim, nesiller boyunca değil, tek bir bireyde meydana gelmektedir! Karahindiba yapraklarının büyüklüğü, doğrudan doğruya çevresel farklılıkların yapraklar üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır.

Medical News Today

Elbette, bu bitkiler nesiller boyu bu şekilde izole olacak biçimde yetiştirilirse, genetik olarak daha iri yapraklara sahip olanlar, düşük rakımlı düzlüklerde daha avantajlı olacak, daha kolay üreyecek ve kendi genlerini gelecek nesillere daha çok aktaracaklardır. Yani modifikasyonlar, uzun vadede evrimsel değişimlerin bir öncülü, bir belirtisi olarak da görülebilir. Fakat doğrudan doğruya modifikasyonlar ile evrim arasında bir bağ kurmak hatalı olacaktır.

Epigenetik: Kalıtsal Modifikasyonlar Mümkün mü?

Özellikle 2010'lardan yükselişe geçen epigenetik alanı, modifikasyonların bazı dar ve nadir durumlarda kalıtsal olabileceğini, genler üzerinde de değişim yaratabildiğini göstermektedir. Özellikle de ebeveynlerin yaşadıkları deneyimlerden ötürü beyinlerinde veya genel olarak fizyolojilerinde meydana gelen modifikasyonlar, yavrulara ve hatta torunlara kalıtılabilmekte ve onları da benzer şekilde etkileyebilmektedir.

Epigenetik ile ilgili yazılarımızı bu etiket veya Bilim Ağacı'nın bu dalı altında görebilirsiniz. Örneğin bu çalışmada babaların beslenme biçimlerinin yavruları etkilediği; bu çalışmada epigenetiğin birçok hastalığın temelinde yatıyor olabileceği; bu çalışmada ise farelerde dededen toruna epigenetik aktarımın mümkün olduğu gösterilmiştir.