Arkeaların Keşfi – Eğitimde Bilim Tarihi
1 Haziran 2018 admin 0 yorum Arkealar, Biyoloji Tarihi, Sınıflandırma, Woese
Mikro dünyanın keşfedilmesinin ardından bilim insanları neredeyse her gün çok sayıda bakteri türleri keşfediyorlardı. Keşfedilen organizmaların hangi ailenin üyesi olduğunun anlaşılması onların ne gibi özelliklere sahip olabileceklerini tahmin edilmesinde büyük önem taşımaktaydı. Linneaues’un sınıflandırma sistemi bakterileri sınıflandırmada ve birbirleri ile olan akrabalık ilişkilerini (filogeni) açıklamada yeterli olmuyordu. Bu nedenle bilim insanları bakterileri sınıflandırmak için yeni sınıflandırma sistemleri aramaya başladılar. Ancak bu görüldüğü kadar kolay değildi. Yoğun çalışmalar ve tüm çabalara rağmen bakterilerin her üyesini kapsayacak bir sınıflandırma yapılmasının imkânsız olduğu görüşü ağırlık kazanmaya başlamıştı. Ancak Carl Woese (Karl Vus) bakterilerin sınıflandırılmasının imkânsızlığına yönelik görüşe katılmıyordu. Onun aklında dâhiyane bir fikir vardı. Ona göre dünyadaki tüm organizmaların hepsinde bulunan ve canlılığın başlangıcından beri belki de en iyi korunmuş parçası olan rRNA’lar organizmalar arasındaki evrimsel ilişki hakkında en güvenilir bilgi kaynağını oluşturuyordu. 10 yıl boyunca 60 farklı bakteri türünün rRNA’larını analiz eden Woese incelediği bakteriler arasındaki ilişkiyi çözümlemişti. Bu sayede bakterilerin filogenetik sınıflandırılması artık mümkün görünüyordu.
1976 yılına gelindiğinde Ralph Wolfe isimli bir meslektaşı kendisine metan üreten bir bakteri kültürünü sınıflandırması için yolladı. Carl Woese elindeki kültürü incelediğinde oldukça şaşırmıştı. İlk bakışta bakterilere çok benzeyen bu mikroorganizmalar bakterilerden farklı olarak metan üretiyorlardı. Daha önce böyle bir bakteri türü ile karşılaşmamıştı. İşin diğer ilginç kısmı tüm diğer bakterilerde görülen rRNA özellikleri bu metanojenlerde görülmüyordu. Bu organizma bakteri değildi. İlk yıllarda (1977) Carl, yeni keşfettiği bu organizmayı “Archaea” (Arke)(Archaea= eski, tarihi) olarak tanımladı.
Carl Woese bu keşfinin ardından canlıları “Domain”’ler (okunuşu: domeyn = Alan) altında toplanarak incelenilmesinin birbirleri ile olan ilişkilerini daha iyi açıklayabileceğini düşünerek Yaşam Ağacını Arkeler, Bakteriler ve Ökaryotlar olmak üzere üç “domain”e bölmüştür. 3 domain içerisinde yer alan toplam 6 âlem halinde canlılar âleminin: Gerçek Bakteriler (Eubacteria), Arkeler (Archaebacteria), Protistler (Protista), Mantarlar (Fungi), Bitkiler (Plantae) ve Hayvanlar (Animalia) olarak incelenmesini önermiştir.
Woese’nin keşfinin bilim toplumu tarafından kabulü kolay olmamıştır. Birçok mikrobiyolog bu sisteme yabancı olduklarından böyle bir sınıflandırmaya karşı çıktı. Önerilen bu yeni sınıflandırmaya karşı yapılan itirazlar, Carol Bult isimli araştırmacının geleneksel sınıflandırmada hem ökaryot hem de bakteri olarak sınıflandırılabilen Methanococcus jannaschill isimli organizmanın aslında 3. bir kategorinin içinde olduğunu bulmasına kadar devam etti. Organizmaların genetik dizilimlerini inceleyen araştırmacının sonuçları arkelerin, bakteri ve ökaryotların her ikisinden de ayrı olduğuna dair Woese’nin teorisini desteklemekle kalmıyor ayrıca diğer iki önemli fikrini de destek sağlıyordu. Bunlar;
Bizimde dahil olduğumuz ökaryot organizmalar ile arkeler arasında ökaryotlarla bakteriler arasında olduğundan çok daha yakın bir evrimsel akrabalık ilişkisi bulunmaktadır.
Hem ökaryotlar hem de bakteriler, arkelere benzer ortak bir ata organizmadan köken almıştır.
Son dönemde yapılan araştırmalar oldukça sıradışı yaşam alanlarında (yüksek sıcaklıktaki bölgelerde, volkanik dağların etrafında yer alan sülfirik asit gölleri içerisinde vb. ) saptanan mikroorganizma kolonilerinin Arkeler domainine ait olduğunu göstermektedir. Woese’un bulguları ile başlayan arkelerin, bakterilerin ve ökaryotların kökenleri ve evrimi ile ilgili tartışmalar bugün halen bilim topluluğu içinde yoğun bir şekilde devam etmektedir.
Biyolojik çeşitliliği ve canlılar arasındaki evrimsel akrabalık ilişkilerini açıklama çabası bugün biyolojinin en önemli uğraşlarından birisidir. Biyolojinin bu alt disiplinine taksonomi (sınıflandırma bilimi) denilmektedir. Günümüzde taksonomi alanında yaşanan en önemli çalışmalar ve tartışmalar yeni bir canlı grubu olarak tanımlanan Archea üzerine odaklanmaktadır. Yukarıda verilen iki hikâyede bu grubun biyologlar tarafından nasıl tanımlandığı ve bugüne bu grup hakkında bilgilerimizin nasıl geliştiği anlatılmaktadır. Arkelerle ilgili konunun başında “Arkeaların Keşfi” isimli hikâye öğrencilere sunulabilinir. Bu hikâye bakteriler gibi mikroorganizmaların sınıflandırılmasında yaşanan sıkıntılarla başlamaktadır. Bu aşamada, önceki derslerde canlıların sınıflandırılmasındaki temel ilkeleri öğrenen öğrencilere bu kriterler ışığında bakteri gibi mikroorganizmaları sınıflandırmada çabalarının ne gibi zorluklarla karşılabileceği sorulabilir. Buradan sınıflandırmada moleküler yapıların bir kriter olarak kullanılmaya başlanmasının nasıl dersin konusu olan arke grubunun tanımlanmasına yol açtığından bahsedilebilir.
“Yıllar sonra” isimli hikâyede ise arkelerin keşfinin ve saptanan özelliklerinin canlıların sınıflandırılmasında yeni bir yaklaşımın benimsenmesine (domainler), bu grubun ökaryot ve bakterilerden farklı bir domain olarak kabul edilmesine ve bu grubun tanımlanmasının evrimsel soy ağacının yeniden yapılandırılmasına yol açtığı anlatılmaktadır. Canlıların sınıflandırılmasında Woese’nin ortaya attığı yeni kriter (rRNA’ların kullanılması) taksonomide bir paradigma kaymasına bir örnek olarak öğrencilere sunulabilir. Bu süreçteki gelişmeler (bakterilerin sınıflandırmasında sıkıntı yaşanması, bilim insanlarının yeni arayışlara yönlenmesi, yeni bir yaklaşımın ortaya atılması, başlangıçta bu yeni yaklaşıma karşı çıkılması, yeni yaklaşımın bilimsel delillerle destek görmesi ve bilimsel toplulukta kabul görmeye başlaması ve bu süreçte yeni yaklaşımla birlikte canlıların çeşitliliği ve evrimi konularındaki anlayışlardaki büyük değişim) bilimde değişim ve ilerlemenin paradigma kayması şeklinde gerçekleştiğini (BTTÇ5) öğrencilere anlatmakta kullanılabilir.
← Yerdeğiştirme ve Hız