Adaptasyon genetik potansiyel nispetinde gerçekleştiği ifade ediliyor. Peki, genetik yapı da hiç değişiklik olmaz mı? Portakal ağacı örneğinizi ele alırsak, tüylenmenin ancak genlerinde varsa olacağı ifade edilmiş. Böyle bir şey genlerinde yoksa bir daha | Sorularla Evrim
Canlıların genetik yapısı, çok karışık bir özelliğe sahiptir. Eğitim bakımından kolaylık sağlaması için, bu yapı basitleştirerek verilmektedir.
Bir diğer husus da, canlıların genetik özellikleri hakkında bilinen, belki yüzde yirmi bile değildir. Burada dikkat edilmesi gereken esas mesele, tür, bir fert değildir. Fertler topluluğudur. Bu fertlerin teşkil ettiği genetik yapı, gen havuzu olarak ifade edilir. Yani, türün her ferdi diğerinden farklı genetik özelliklere sahiptir. Mesela, insanların hepsi fotokopi gibi aynı genetik özelliğe sahip değildir. Söz gelimi, sizin gözünüzde, Hz. Âdem’den bu güne kadar geçen atalarınızın göz rengi karakterleri vardır. Bu karakterlerin kendi aralarında kombinasyonundan, değişik bir göz rengi ortaya çıkabilir.
Bir organizmanın DNA baz sırasında herhangi bir değişim olmaksızın genlerinin ifadesinde ve dolayısıyla bu organizmanın veya hücrelerinin fenotipinde meydana gelen kalıtsal değişimler ortaya çıkabilir. Bu değişim epigenetik olarak ifade edilmektedir. Epigenetik olaylarda organizmanın DNA’sının baz diziliminde herhangi bir değişim söz konusu değildir. Bunun yerine genetik olmayan bazı faktörler organizmanın genlerinin kendilerini farklı şekilde ifade etmelerini ve davranmalarını sağlarlar. Bunun sonucu olarak da organizmanın veya hücrenin fenotipinde farklılıklar görülür.
Moleküler temelleri çok karmaşık olan epigenetik olayların nasıl gerçekleştiği günümüzde bütün ayrıntısı ile tam olarak bilinmemektedir. En iyi bilinen epigenetik mekanizmaları şöyle ifade edebiliriz:
(a) Genellikle DNA’nın temel yapısına dokunmadan genlerin aktivasyonunda ve ifadesinde meydana gelen değişimler,
(b) DNA bazlarının metillendirilmesi gibi modifikasyonlar,
(c) Kromatin yapısında oluşan ve kromatinin yeniden şekillenmesini sonuç veren değişimler.
DNA metilasyonu, hücrelerde genlerin ifade şeklini değiştirir veya azaltır. Böylece hücreler organizmanın neresinde ve nasıl bir şekilde olmaları gerektiği şeklinde yönlendirilirler. Mesela embriyonik gelişme sırasında, pankreastaki hormon üreten hücre adacıkları olmaya programlanmış hücreler, organizmanın bütün hayatı boyunca, kendilerine bu şekilde kalmalarını söyleyecek sürekli bir sinyal almalarına gerek duymadan, hormon üreten adacıklar halinde kalırlar.
DNA metilasyonunun organizmalarda; genomik imprinting, X kromozomu inaktivasyonu, karsinogenesis ve tekrarlanan elementlerin baskılanması gibi anahtar olaylara sebep olduğu bilinmektedir.
Histon modifikasyonları, histon kuyrukları denilen N-uçlarını, yüksek seviyede modifiye etmektedir. Bu modifikasyonlar asetilasyon, metilasyon, ubikuitilasyon, fosforilasyon ve sumoylasyon şeklinde olabilmektedir.
Epigenetik değişimleri sonuç veren ve temelde DNA metilasyonu ve histon modifikasyonu sonucu oluşan birçok özel genetik süreç vardır. Bunlar:
Paramutasyon, işaretleyerek belirleme (bookmarking), genomik imprinting, gen sessizleştirilmesi, X kromozomunun inaktivasyonu, pozisyon etkisi, yeniden programlanma, transveksiyon, anneden gelen etkiler, kanser oluşumunun ilerlemesi, teratojenlerin etkileri, partenogenezi etkileyen teknik limitasyonlardır.
Epigenetik yapının önemi ve sonuçları
Özellikle DNA metilasyonu yoluyla ve histon modifikasyonları sonucu kromatinin yeniden şekillendirilmesi ile kazanılan somatik epigenetik yapı, çok hücreli eukaryot organizmaların gelişiminde çok önemli bir role sahiptir. Bu organizmaların genomları statik ve değişmez halde bulunurken, hücreler çok çeşitli tipler halinde başkalaşmakta ve farklı fonksiyonlar görecek hale gelmekte ve çevresindeki hücrelere ve hücreler arası sinyallere farklı cevaplar vermektedirler.
Bir organizmanın gelişimi süresince “morfojenler”olarak bilinen özel bir grup molekül epigenetik olarak kalıcı şekilde sessiz bir geni aktive edebilir veya aktif bir geni sessizleştirebilirler. Böylece hücreye bir hafıza kazandırırlar. Hücre hafızasının oluşumunda çeşitli epigenetik yapı sistemleri rol oynamaktadır. Bunların önemli olanları yukarda verilmiştir.
Çok hücreli organizmalarda epigenetik olaylar, farklılaşmanın bir sebebi olarak görülse de, bu organizmalar ürediklerinde epigenetik değişimler yeniden eski halini alır ve yavrulara aktarılmaz. Ancak epigenetik değişikliklerin nesiller boyu devam ettiğini gösteren bazı gözlem de vardır. Mesela mısırlarda görülen paramutasyon böyle kalıtsal bir epigenetik değişimdir. Bu tip epigenetik değişimlerin bir kısmı nesiller boyu aktarılırken, bir süre sonra kaybolma eğilimi göstermektedir. Epigenetik değişimlerin, çevresel etkilere cevap olarak oluştuğu söylenebilir.
Prokaryotlarda, bitki ve hayvanlarda bazı epigenetik değişim ve kalıtımın nesillere taşındığı bilinmektedir. Ancak, bu değişikliklerin tekrar eski haline dönmesi de mümkündür.
İnsanlarda görülen bazı anormallikler genomik imprinting sonucudur. Genomik imprinting memelilerde görülen ve anne ve babanın eşey hücrelerindeki özel gen bölgelerindeki genlerin farklı epigenetik özellikler taşımasından kaynaklanan bir durumdur. Genomik imprinting kaynaklı insan anormalliklerine en güzel örnek Angelman sendromu ve Prader-Willi sendromudur. Bu anormalikler, insanda genetik yapının iyileşmesine değil, bozulmasına doğru bir süreçtir.