Arkeler, Bakteriler ve Protista, Son Derece Eski ve Garip Canlılar!

Burada Crash Course'ta geçtiğimiz ayları hayvanlar üzerine, özellikle de insanlar üzerine, konuşarak geçirdik çünkü biz insanlar kendimizden konuşmayı seviyoruz. Tabii bir de hayvanlar gerçekten ilginçler. Ama şimdi canlı dünyasının geri kalanından konuşmanın vakti geldi.

Benden duymanızı istemezdim ama dünyada yaşayan canlıların çoğu tek hücreli organizmalardır. "Yaşayan organizmaların çoğu" derken canlı yaşamına ait 3 taksonomik alanın 2’sini oluşturuyor olmalarını kast ediyorum. Buna ek olarak dört alemden de birini oluşturuyorlar.

Arkeler, bakteriler ve protistlerden bahsediyorum. Birkaç protista hariç tümü tek hücrelidir. Dünya’daki uzak ara en basit ve farklı organizmalardır. Daha da önemlisi, Dünya'nın yaşayan en eski nesli olma iddiasındadırlar, geçmişleri bu gezegendeki ilk yaşam kıpırtılarına kadar uzanır. Yani bu üç grubu anlayarak Dünya’daki yaşamı ve onun kökenlerini gerçekten anlamaya başlarsınız. Ve sonrasında biz de dahil diğer her şeyin nasıl ortaya çıktığını.

Dahası da var, onların mirası çok eskiye dayanıyor, bu organizmalar bazen garip ve klas formlara bürünürler. Bizim yaşam olarak düşündüğümüzden oldukça farklı formlara. Ve harika şeyler yaparlar. Bazıları; sizi, beni ya da sevdiğimiz her şeyi öldürebilecek ortamlarda gelişebilirler. Diğer bazısı, biz de dahil olmak üzere organizmaları işgal edip hastalık yaparak hayatlarını sürdürür. Tam tersini yapanlar da vardır: Atmosferdeki azotu bağlayarak ya da hayvanların besinlerini sindirmelerine yardımcı olarak yaşamı mümkün kılarlar. Bu grubun üyelerinin Denizcinin Gözleri (Valonia ventricosa) ve Meşe Kabuk Uru Mantarı gibi isimleri vardır. Çubuk, damlacık, spiral ya da boru şeklinde olabilirler.

Yılda bir bazı tatilleri geçirmeye zorlandığımız acayip akrabalarımız gibi arkeler, bakteriler ve protista da bizim en eski ve en garip akrabalarımızdır. Ve şimdi onları öğrenme zamanı!

Yadsımaya gerek yok: İster mantar olsun isterse vampir yarasa olsun bu gezegendeki çok hücreli her organizma, tek hücreli bir organizmadan evrimleşti. Bu tek hücreli organizmalardan bazıları gergedan ya da incir ağacına evrimleşip dünyayı kaplarken diğerleri de mutluluğu tek hücreli olarak kalmakta buldu. Ve son birkaç milyar yılda pek değişmediler.

Günümüzdeki tek hücreli organizmaların hemen hepsi arke, bakteri ya da protistadır. Ökaryot alanı altında Protista alemini oluşturan protistler ökaryot organizmalardır. Bakteri ve arkeler ise kendi prokaryot alanlarına sahiptir.

Şunu unutmadığınızı umuyorum, prokaryot ve ökaryot organizmalar arasındaki büyük fark şudur: Sizin, bitkilerin, mantarların ya da bildiğiniz hayvanların hücrelerinde genetik bilgiyi taşıyan bir çekirdek vardır. Oysa prokaryotik hücrelerde çekirdek ya da herhangi başka bir organel bulunmaz. Bu iki grupta ortak bazı önemli şeyler bulunur: Sitoplazmayla dolu plazma zarı gibi ya da RNA'yı barındırıp protein sentezleyen ribozomlar gibi. Her ikisi de hücreyi işler kılan yönergeleri taşıyan DNA'ya sahiptir. Fakat ökaryotik DNA hücrelerde kromozom ağları şeklinde bulunurken prokaryotik DNA plazmid denilen halkacıklarda bulunur.

Tekrar söylüyorum, bu sefer hissederek: Protistler çoğunlukla tek hücreli ökaryotik organizmalardır. Arkeler ve bakteriler ise tek hücreli prokaryot organizmalardır. "Prokaryot" kelimesi "çekirdek öncesi" anlamına gelir. Bu da prokaryotların eski bir yaşam formu olduğuna dair bir ipucudur.

Hakikaten de arkelerden daha eski hiçbir şey bulamıyoruz. İlk arke fosilleri 3,5 milyar yıl geriye uzanıyor. Dünya’nın oluşumundan sadece bir milyar yıl sonrasından bahsediyorum, O zamanlarda Dünya hala kuyrukluyıldızlar ve meteorlarca bombalanıyordu, UV radyasyonunun yakıcılığından bahsetmiyorum bile. Arkelerse tüm bunların ortasında sakince takılmaktaydı. Dünya’nın iklimi o zamandan bu zamana sakinleşti. Günümüzdeyse arkeler dünyanın en uç koşullarında bulunmaktadır: Okyanus altındaki hidrotermal bacalarda, petrol kuyularında, sıcak volkanik kaynaklarda ve hatta asidik maden drenajlarında.

Arkeler muhtemelen ilk canlı organizmalardı. Muhtemelen uyumlulukları sayesinde Dünya’nın o erken, iğrenç ikliminde kök salabildiler. Arkelerdeki önemli bir grup metanojendir. Metanojenler daha çok çamur, bataklık ve bağırsaklarınız gibi ılıman ortamları tercih ederler. Enerjilerini hidrojen gazı ve karbondioksitten elde ederler ki bu da çok klas. Bu sürecin sonunda çıktı olarak metan salarlar. Yani metanojenler, metan üreticileridir. Biz metanı bataklık gazı olarak biliyoruz, bir de o diğer gaz hani...

Diğer grupsa hayli garip ortamları hem tolere eden hem de tercih eden ekstremofillerdir. Bunlardan en popüleri termofillerdir. Sizi anında eritebilecek sıcaklıklarda yaşarlar. Çok ciddiyim: 1990'ların sonunda Bir hidrotermal bacada keşfedilen özel bir arke türü olan Pyrolobus fumarii, yaklaşık 113 °C'de yaşamaktadır. Fahrenheit demiyorum, Santigrat diyorum! Suyun kaynama noktasının bir hayli üstünde! Çoğu organizma böylesi bir sıcağa dayanamaz. Çünkü böylesi bir sıcaklık DNA'larının ayrışmasına, protein yapılarının bozulmasına ya da kalıcı olarak şekil değiştirmesine neden olabilir. Ama termofiller, bu inanılmaz yüksek sıcaklıklarda kendilerini stabil tutacak adaptasyonlar geliştirmişlerdir.

Tuz seviciler de denilen halofiller ise Lut Gölü (Ölüdeniz) ya da Büyük Tuz Gölü gibi yerlerde yaşarlar. Muhtemelen Daniel Tosh'un ağzında da vardır. Çoğu halofil oksijen solurlar ve heterotrofturlar. Enerji üretmek için güneş ışığını kullanan bazı aykırı tipler de vardır fakat bunu bitkilerin yaptığı gibi yapmazlar. Hücre zarlarında ışık toplayan pigmentlerle bunu yaparlar. Bu pigmentler ışıkla etkileşime girerek enerji için ATP üretir. Biliyorum bu çılgınlık!

Ama uzaylı misali yaşam sürmelerine karşın arkeler, birer prokaryot olan bakterilerden tümüyle farklı değildir. Aslında arkeler ve bakteriler 20. yüzyılın çoğunda aynı sınıfta yer almıştır. Bilim insanları ribozomal DNA'daki dizilim gibi bazı önemli genetik farklılıkları fark edince durum değişti. Ayrıca RNA yapıları da farklıydı, bu yüzden iki alana ayrıldılar.

Bakterilerin tarihi neredeyse arkelerinki kadar eskidir. Fosiller 1,5 milyar yıl önce yaygın halde bulunduklarını gösterse de 3 milyar yıldan fazla bir süredir var olduklarına dair deliller mevcuttur. Günümüzde Dünya'daki prokaryotların çoğunu oluşturmaktalar.

İş uyum göstermeye gelince bir harikadırlar. Birçok bakteri parazitiktir. Streptokok boğaz ağrısını, stafilokok enfeksiyonunu ya da antibiyotik aldığınız herhangi bir sağlık durumunu düşünün. Bakteriler antibiyotiklerle ve bağışıklık sisteminizdeki Ninjalarla onların genetiklerini nesilden nesile bozarak defederler. Genlerini rastlantısal olarak aktifleştirip pasifleştirebilir, popülasyonları çoğaldıkça yeni eşsiz gen kombinasyonları üretebilirler. Böylece hem konağın bağışıklık sistemini hem ilaç sektörünü çalıştırırlar.

Bakteriler, arkeler gibi eşeyli olarak çoğalmaz. Ama bakteriler de genetik materyallerini aktarmak için küçük bir yol geliştirmişlerdir: Yatay gen transferi. Mesela, antibiyotik direnci diye bir şey duymuşsunuzdur, değil mi? İşte, bunun bir nedeni de yatay gen transferidir. Antibiyotiğe karşı genetik dirence sahip bir bakteri popülasyonu DNA’sının bir kısmını, dolayısıyla ilaç direncini, diğer bir popülasyona geçirebilir. İşte bu yüzden dünyadaki bakterilerle sürekli bir silahlanma yarışı içindeyiz gibi.

Tabii ki bakterilerde inanılmaz bir çeşitlilik görülür. Sayılacak o kadar çok filum vardır ki iki düzineden fazladır. Onları sınıflandırmanın bir yolu da adına Gram boyama denilen bir renklendirme tekniğine farklı tepkiler veren değişik hücre zarlarından faydalanmaktır. Gram pozitif bakterilerin kalın hücre zarları vardır. Gram pozitifler, staphlococcus ve streptococcus gibi tek başına yaşayan bakterileri de içeren devasa bir gruptur. Cüzzam ve tüberküloz gibi hastalıklara neden olan bazı kolonyal bakteriler de bu gruba girer.

Birçok Gram negatif bakteri grubu da vardır ki bunların zarları daha ince olur. Buradaki en büyük grupsa Proteobacteria'dır. Adını Proteus’tan almıştır çünkü birçok şekil alabilirler. Atmosferdeki azotu bitkiler için gerekli bileşimlere çevirerek hayatlarımızı mümkün kılan bakteriler bu gruba dahildir, tabii bazı diğerleri de besin zehirlenmesi ya da lejyoner hastalığına yol açabilir.

Bu arada siyanobakteriler besin eldesi için güneşi kullanan yegane prokaryotlardır. Sucul besin ağının en önemli üyelerinden biridirler, çünkü her tür tatlı su ve deniz ekosistemlerine mikroskobik besin sağlarlar. Spiroketler sarmal şekilli bakterilerdir, hiç şüphesiz duymuşsunuzdur. Çoğu zararsızdır ama bazı parazitik türleri Lyme hastalığı ya da frengi gibi hastalıkların ardındaki zanlıdır.

Cinsel yolla bulaşan hastalıklardan bahsetmişken… Sonuncu en büyük bakteri grubu ise tam anlamıyla parazitik olup sadece hayvan hücrelerinde yaşayan klamidyalardır. Tam bir baş belası, dünyadaki bulaşıcı körlüğün ve düşününce bile bacaklarımı çarpıtmama neden olan idrar yolundaki enfeksiyonun nedeni.

Yani arkeler, garip ve ücra yerlerde hayatta kalarak milyarlarca yıl yaşamayı başardı. Bakterilerse eşeyli üreme olmadan DNA'larını aktarma yolları geliştirdi. Ama aralarında en uçuk olan hangisi biliyor musunuz? Protista.

Protistler evrimsel olarak saydığımız üç gruptan en genci. 1,7 milyar yıl önce bakterilerden evrimleştiler. Ve birçok yönden daha karmaşıklar. Yeni başlayanlar için söylersek, ökaryotturlar, bazılarıysa çok hücrelidir. Az bir kısmı eşeyli olarak bile üreyebilir. Alanları ise tam bir çıfıt çarşısı çünkü bazı protistler, bitki, hayvan ya da mantarlara; diğer protistlere olduklarından daha yakınlar. Bu yüzden bilim insanları protista hakkında konuşurken benzedikleri şeyi baz alırlar.

Protozoalar hayvanımsıdır, algler bitkimsi, ve, adıyla müstesna, cıvık mantarı içeren mantarımsı bir grup da vardır. Tümünün ortak olarak ihtiyaç duyduğu şeyse yaşayabilecekleri nemli bir yerdir: Bir tuvalet, bedeniniz, kar kütlesi veya herhangi bir yer.

Protozoalar aslında çok klastır çünkü küçük hayvancıklara benzer. Tıpkı bizim gibi heterotrofturlar, yani yaşamak için bir şeyler yemeleri gerekir. Yemeleri gerektiği için ağızları vardır, ya da en azından ağızımsı yapıları. Her türden değişik yapılar kullanarak hareket edebilirler. Bazılarının flagellaları, yani suda yüzmelerini sağlayan kırbacımsı kuyrukları; bazılarının siliaları, yani kürek gibi işleyen tüysü yapıları vardır. Bazıları da yuvarlak, amibimsi bir hareket tarzı izlerler. Amibimsi diyorum çünkü bu şekilde hareket eden protozoalara amip denir. Amip demişken, bazı protozoalar parazitiktir. Muhtemelen amiplerin neden olduğu amipli dizanteriyi duymuşsunuzdur. Sıtmaya bu küçük dostumuz sebep olur, Plasmodium vivax adlı bir protozoa. Afrika uyku hastalığının nedeni de Trypanosoma brucei'dir, İşte o da burada.

Bitkimsi protistlere geçelim - ki onlara "alg" diyoruz. Bitki olmasalar da tüm algler bitkiler gibi fotosentez yaparlar. Çünkü farklı tür klorofil molekülleri kullanırlar. Bazıları tek hücrelidir, küçük diyatoma benzerler. Silikondan yapılmış sert bir kabukları vardır. Tek hücreli algle ilgili harika olan şey şu ki inanılmaz derecede büyük olabilirler. Örneğin, bayanlar baylar dikkatinizi Denizcinin Gözleri (Valonia ventricosa) üstüne çekmek isterim. Gezegendeki en büyük tek hücreli olduğu düşünülüyor. "Baloncuk alg” olarak da bilinen bu tür, tropikal okyanus tabanlarında yaşar ve 5 cm çapına kadar büyüyebilir. Bu şey nasıl tek bir hücre olabilir?

Her neyse, çok hücreli alg tiplerini, diğer bir deyişle su yosunlarını, zaten biliyorsunuz. Onlara bakınca kara bitkilerinin yakın akrabası olduğunu söyleyebilirsiniz. Genelde kırmızı, yeşil ve kahverengi türevlerinde gruplanırlar. Ama bunların hepsinin tek hücreli formları da vardır.

Kara bitkileri 475 milyon yıl önce muhtemelen yeşil alglerden evrimleşti. En çok bulunan, en çok farklılık gösteren alg türüdür. Kara bitkilerindekine çok benzer kloroplastları vardır. Sadece sığ sularda yaşayabilirler çünkü güneş ışığına çok ihtiyaç duyarlar.

Kırmızı alg daha derinde yaşayabilir ve fikoeritrin adlı ekstra bir pigmenti vardır. Bu pigment derin sularda klorofilin kapasitesini artırır.

Kahverengi alg ise okyanuslarda gördüğünüz su yosunların çoğunu oluşturur. Mesela varek (esmer suyosunu). Onlar çok hücreli alglerin en büyük ve en karmaşıklarıdır.

Son olarak mantarımsı protistlere gelelim. Cıvık mantar da bu grupta. Çevrelerinden besinleri absorbe edip mantar gibi meyvemsi gövdeler oluştururlar. Kusmuk kümeleri gibi gözükseler de bir amip gibi hareket edip bakterileri fagositozla sindirebilirler. Cıvık mantarlar kolaylıkla fark edilebilir çünkü genelde parlak renklidirler. Tıpkı Meşe Kabuk Uru Mantarı olarak bilinen bu çekici tür gibi. Beni duydunuz, Meşe Kabuk Uru Mantarı o kadar tuhaf gözüküyor ki bilim insanları ona “köpek kusmuğu” demekten geri durmamışlar.

Dediğim gibi eskiler ve tuhaflar. Buna alışın.

Destek Olun

Bu video, CrashCourse tarafından hazırlanmış, Evrim Ağacı tarafından altyazılandırılmıştır. Eğer içeriği beğendiyseniz orijinal kaynağa destek olmak için, lütfen YouTube kanalına gidip videolarını beğenmeyi unutmayın.

CrashCourse kanalının bu videosunu orijinal dilinde ve İngilizce alt yazılı olarak buradan seyredebilirsiniz: