Gregor Mendel ve Mendel Genetiği

Gregor Mendel'in Hayatı

22 Temmuz 1822 tarihinde, Habsburg hanedanlığına bağlı Silezya eyaletindeki Hyncice (Heizendorf) köyünde yaşayan çiftçi Anton Mendel ve karısı Rosine'in bir erkek çocukları oldu. Ona Johann adını verdiler. Tek erkek çocuk olan Johann, ileride kalıtım biliminin öncüsü olan bir botanikçi, doğa bilgini ve din adamı Gregor Mendel olacak ve Mendel Kalıtım Yasaları ile genetik bilimini yeni bir boyuta taşıyacaktı.

Anton Mendel, oğlu dünyaya geldiği sıralar küçük bir toprak parçasını ekip biçiyor, kendi ağaçlarında meyve yetiştiriyor ve arıcılık yapıyordu. Johann da küçük yaşta bahçe işleriyle ilgilenmeye başlamıştı.

Ülkenin birçok kentinde henüz okul yokken Hyncice'de bir köy okulu vardı ve Johann, yaşı gelir gelmez okula başlamıştı. Okulunun en temel ilkesi şuydu;

"Para ve mülk elimden alınabilir ama bilimsel bilgiye sahip olma sanatı, asla."

Bu okulda öğrenciler aynı zamanda meyve ağaçlarından binlerce tohum toplayarak nesli iyileştirecek fideler elde etmek üzerine görevlendiriliyor, bunlar üzerinde dersler görüyorlardı. Böyle bir ortamda yetişen Johann, çoktan botaniğe merak salmıştı ama onu asıl heyecanlandıran ve meraklandıran şey, aynı bitkinin farklı renkte veya şekilde türlerinin olmasıydı. Bunu gözlemledikçe Johann'ın botaniğe olan ilgisi artmaya başlamıştı. Öğretmenleri, Johann'ın ilgisini ve zekasını fark edince, onun Lipnik'te (Leipnik) daha iyi bir okula gönderilmesini sağladılar. Johann orada da çok başarılı olunca bir sonraki yıl Opava'da daha ileri düzeydeki Gymnasium'a (lise dengi bir okul) gönderildi.

Gymnasium, 1834
Gymnasium, 1834.

Mendel'i Gymnasium'a göndermek, ailesi için bir hayli zor oldu. Borçları vardı ve okulun masrafını ödeyemiyorlardı. Ama Mendel'in başarısı ailesini ikna etmişti ve babası, yaşlanmış olmasına rağmen, oğlunun tarlada çalışmasını istemek yerine kendisi çalışmaya devam ederek Johann'ın eğitimine daha fazla katkı sağlamaya çalıştı. Johann, kendi harçlığını çıkarmak için arkadaşlarına özel ders bile vermeye başlamıştı.

Mendel'in Gymnasium'daki eğitimi 6 yıl sürdü. Gymnasium'dayken yazdığı bazı dizeler ise bugün hala elimizde. Mendel bu satırlarda, yazıya dökülmüş sözün gücünden övgüyle söz ediyor ve bilimsel bilginin dünyayı boş inançtan kurtaracağı inancını dile getiriyor.

Şimdiki ile Mendelovo Gymnasium
Şimdiki adı ile Mendelovo Gymnasium

 

18 yaşında mezun olan Mendel eğitimini devam ettirmek istiyordu, bunun üzerine 1841 yılında Olomouc'taki Felsefe Enstitüsü'ne yazıldı ama parasal sıkıntı çektiği için zorlanıyordu. Ders verecek öğrenci de bulamamıştı. Kendisi hakkında üçüncü tekil kişi adılıyla yazdığı dizelerde şunları anlatmıştı;

"Bu baskıya daha fazla dayanması artık imkansız hale gelmişti. Bu yüzden, felsefe eğitimini tamamladığında, kendisini bu ağır varoluş mücadelesinden kurtaracak bir sığınak bulmak zorunda hissetti. Başvurusu üzerine 1843 yılında Brno'daki Augustinusçu Aziz Thomas manastırına kabul edildi."

Mendel 7 Eylül 1843 tarihinde, 21 yaşındayken rahip adayı olarak manastıra girdi ve geleneğe uygun olarak kendine yeni bir ad seçti: Gregor. Bugün de onu bu adla tanıyoruz. Kendini dine adamanın bazı işleri yoluna sokacağına dair umudu vardı.

Günümüzde çoğu kişi, rahip olarak manastıra giren birinin dünya işlerinden elini eteğini çektiğine inanır. Oysa Mendel, doğa bilimleriyle daha yakından ilgilenmeye başladı. Çünkü bu manastır doğa bilimlerine gereken önemi veriyor, tüm imkanları sağlayabiliyordu. Manastırdaki ilk yılında üstlerinin istekleri doğrultusunda klasik dersleri okudu. Daha sonra zamanının çoğunu doğa bilimlerine ayırma fırsatı buldu. Bu alana, tanıdıkça daha da derinleşen bir ilgi duyduğunu söylüyordu.

Öğretmen olmak istediği için devletin sınavlarına girme kararı almıştı ama yeterince teorik eğitim alamamıştı. Bu sebeple sınavı geçmesi zor oldu. Girdiği sınavın birinde jeolojiyle ilgili bir yazı yazmış, ancak önemli konuları yeterince ayrıntılı anlatmadığı için reddedilmişti. Charles Darwin'in evrim kuramını ortaya atmadan 8 yıl önce yazdığı bu yazıda dünyanın ilk zamanları hakkında şunları yazmıştı; "Bitkiler ve hayvanlar çoğaldı, yaşam çeşitlendi; ilk canlıların bir kısmı yenilere ve daha kusursuz olanlara yer açılması için yok oldular." Bir başka yerde de; "Ateşi yanmaya ve atmosferi hareket etmeye devam ettiği sürece yaratılışın tarihi de sona ermeyecektir." şeklinde anlatıyordu.

Mendel devletin öğretmenlik sınavını geçememişti ama başrahip ona tekrardan bir fırsat sunmak için, onu Viyana Üniversitesi'ne gönderdi. Başrahip, Mendel hakkında bir mektubunda şunları yazmıştı; "Peder Gregor Mendel'in cemaat rahibi olarak çalışmaya uygun olmadığı anlaşılmakla birlikte, kendisi doğa bilimleri alanında olağandışı zihinsel yeteneğe sahip ve dikkat çekici düzeyde çalışkan olduğunu göstermiştir. Bu alandaki övgüye değer bilgisi Kont Baumgartner tarafından da fark edilmiştir. Ancak bu yeteneklerinin tam anlamıyla gelişebilmesi için, öğrenimi açısından bütün fırsatlara kavuşabileceği Viyana'ya gönderilmesi gerekli ve uygun görülmüştür."

Mendel üniversitede, bitki fizyolojisi ve hücre bilim konularında uzman olan bilim insanlarıyla tanışma fırsatı yakaladı. Sonraki yıllar uzun uzun yazıştığı Karl Nageli'yi de bu sıralar tanımıştı. Mendel hakkında bildiğimiz bilgilerin en büyük kaynağı bu yazışmalardır. Mendel bu dönemle aynı zamanda fizik profesörü ve Doppler Etkisi'nin kaşifi Christian Doppler ile de tanıştı. Doppler ve Fizik Enstitüsü'ndeki diğer öğretmenlerle olan tanışıklığı onun doğa olaylarının matematiksel analiziyle de tanışmasını sağladı.

Mendel'in Bilimsel Çalışmaları

Mendel, Viyana Üniversitesi'nde eğitimini sürdürürken bitki melezleme çalışmalarına başlamıştı. "Başlangıçta, tartışmalı sonuçlara varmak istemiyorsak bu çeşit deneylerde kullanacağımız bitki grubunu çok dikkatli seçmeliyiz" diye yazmıştı. Araştırmalarına çok önemli bir bulguyla başlamış ve ondan yararlanmıştı. Bu bulgu, bitkilerin de bir cinsiyeti olduğuydu. O zamana kadar insanlar, bitkilerde üreme ve çiçeklenmenin kendiliğinden olduğunu düşünüyordu. Mendel öğrencilerine bu olayı anlattığında bazıları kıkırdardı. O ise, "Aptalca davranmayın, bunlar son derece doğal şeyler" derdi.

Mendel araştırmasının amacını açıklamak istiyordu. Daha sonraları bu amacı şu şekilde belirtti; "Özelliklerin bir kuşaktan diğerine nasıl geçtiğini kesin olarak belirlemek." Bunun, organik varlıkların gelişim tarihi açısından asla küçümsenmemesi gereken bir soru olduğunu yazmıştı.

İlk deneylerinde seçtiği bitkiler Pisum cinsinden bezelye çeşitleriydi. Bu seçiminin sebepleri; Pisum'dan birbirinden rahatlıkla ayırt edilebilen kısır olmayan melezler elde edilebilmesi, bu bitkide çapraz döllenmenin kolaylıkla önlenebilmesi ve hem bahçede hem de serada kolaylıkla yetiştirilebilmesiydi. Ayrıca çok hızlı yetişen bir bitki türüydü.

Mendel'in bitki melezleme deneylerini başlattığı bahçe bezelyesi, Pisum Sativum.
Mendel'in bitki melezleme deneylerini başlattığı bahçe bezelyesi, Pisum Sativum.

Mendel, deneylerinde iki alışılmadık yaklaşım benimsedi. Öncelikle, bitkileri, araştırdığı özelliklerin sabit olduğundan, yani kuşaktan kuşağa geçtiğinden emin olmak için iki yıl süreyle sınadı. Daha önce melezleme deneyleri yapan botanikçiler böylesi süreklilik testleri uygulamamıştı. İkincisi, Mendel özellikleri kuşaklar boyu değişmeden kalan sabit melezlerle, atasal özelliklerin bazı kuşaklarda değişiklik gösterdiği değişken melezleri birbirinden özenle ayırıyordu.

Mendel, Pisum bitkisinin değişik soylarının 7 özelliğini araştırdı. Bunlar arasında çiçeklerin sap üzerindeki konumu, sap boyları arasındaki farklılıklar, olgunlaşmamış kapçığın rengi, olgun tanenin biçimi ve tohum kabuğunun rengi vardı. En çok dikkat çeken çalışması, tanenin biçimi üzerindeki çalışmaları oldu.

Klasik bir deneyde Mendel, düzgün yuvarlak taneleri olan bir Pisum'u buruşuk taneli bir çeşitle çaprazladı. İlk kuşak ürünün (F1) tamamı düzgün taneliydi. Mendel ardından bu düzgün bezelyeleri tohum olarak kullandı ve bunlardan yetişen (F2) kuşağı bitkilerini inceledi. Sonuç olarak 5474 düzgün tane ile 1850 buruşuk tane elde etti. Bu yaklaşık olarak üçte birlik bir orandı. Mendel F2 kuşağının tohumlarını ektiğinde buruşuk tanelerden yetişen bitkilerin tamamının buruşuk olduğunu gördü. Düzgün tanelerden yetişenlerin ise üçte biri düzgün taneli, geriye kalan üçte ikisi buruşuk taneliydi. Bunların oranı da ilki gibi 3'e 1 şeklindeydi. Mendel her seferinde dikkate değer ölçüde benzer sonuçlar elde ediyordu.

Buraya kadar, Mendel'in çalışmalarının farklı bir yanı yoktu. Mendel'in asıl önemli çalışması bu bulguları matematiksel olarak analiz edip, yazıya dökebilmesi olmuştu. İşte tam bu noktada, Gregor Mendel genetik biliminin temelini atmıştı!

Düzgün ve buruşuk taneli iki Pisum çeşidinin çaprazlanması. Melez bitkilerin hepsi düzgün taneli ancak bunlar birbiri ile çaprazlandığında ortaya çıkan düzgün ve buruşuk taneli bitkilerin oranı 3'e 1.
Düzgün ve buruşuk taneli iki Pisum çeşidinin çaprazlanması. Melez bitkilerin hepsi düzgün taneli ancak bunlar birbiri ile çaprazlandığında ortaya çıkan düzgün ve buruşuk taneli bitkilerin oranı 3'e 1.

Düzgün tane özelliğine Mendel, "baskın olan" dedi. Bu terim sonra "dominant, baskın" olarak değişti. Pisum bitkisinin F1 kuşağında kaybolan ancak sonraki kuşaklarda yeniden ortaya çıkan buruşuk tane özelliğine ise "çekinik" dedi. Mendel, baskın özelliği büyük harfle, A şeklinde gösterdi. Çekinik özelliği de küçük a ile gösterdi. Böylece, iki baskın öğesi olan AA, bir baskın öğesi olan Aa, iki çekinik öğesi olan da aa şeklinde gösteriliyordu. Genetikçiler bugün de bu gösterimi kullanır.

Mendel Genetik Yasaları

Mendel deneyler sonucunda anne babaların ve döllerin her farklı özelliğinin ayrı ayrı öğeler tarafından belirlendiğini buldu. Bugün bunlara "gen" diyoruz. Her özellik için belirli bir öğe vardı. Bu saptama Birinci Mendel Yasası'nı, yani Ayrışma İlkesi'ni oluşturdu.

Mendel'in vardığı bir başka sonuç, genlerin ayrı ayrı, birbirini etkilemeden bir kuşaktan sonraki kuşağa aktarılıyor oluşuydu. Bu olgu da "Bağımsız Kalıtım Yasası" olarak, İkinci Mendel Yasasını oluşturdu.

"Melez bir bitkideki her bir farklı özellik, anne baba bitkilerdeki diğer tüm farklılıklardan bağımsızdır" diyordu. Örneğin; saç rengiyle ilgili gen ile göz rengiyle ilgili gen birbirinden bağımsız olarak sonraki kuşağa aktarılır.

Bu yasa daha sonra Amerikalı biyolog Thomas Hunt Morgan'ın gen bağlantısı (likaj) adı verilen olguyu keşfetmesi sonucunda geliştirildi ve iki ya da daha çok genin, aynı kromozomun (genleri taşıyan hücre yapısının) üzerinde birbirine çok yakın yer alması durumunda gen bağlantısının ortaya çıkabileceği ve yakın genlerin birlikte alınabileceği sonucu ortaya çıktı.

Mendel'in elde ettiği üçüncü sonuç, bir ögenin her zaman bir diğerine baskın olduğuydu. Göz rengi gibi atadan alınan bir özellik, biri anneden biri babadan gelen o özellikle ilgili iki genin etkileşimiyle belirleniyordu. Baskın olan gen, kendini dış görünüşte gösteriyordu.

Mendel'in bulgularını şu şekilde özetleyebiliriz;

  • Kalıtım yoluyla geçen her özellik bir gen tarafından belirlenir. Belirli bir özellikle ilgili farklı genler "allel" olarak adlandırılır. Örneğin; göz rengini belirleyen gen için anneden mavi göz alleli, babadan kahverengi göz alleli alınabilir. Baskın olan allel, gene baskın olarak etki eder ve yavrunun bu özelliği taşımasını sağlar.
  • Her birey, bitki veya hayvan; her özellik için birini annesinden ve birini babasından aldığı iki dizi gene sahiptir.
  • Genler, mutasyona uğramadığı sürece bir sonraki kuşağa olduğu gibi aktarılır. Her kuşağın özellikleri önceki kuşağın gen bileşimlerinin karışarak yeniden düzenlenmesi sonucu oluşur.
  • Gen allelleri baskın ya da çekinik olabilir. Bir özellikle ilgili iki baskın allel ya da tek baskın allel alan bireyde o baskın özellik ortaya çıkacaktır. Çekinik bir özelliğin ortaya çıkması için bireyin iki çekinik allel alması gerekir çünkü ortamdaki baskın allel, çekinik özelliğin hükmetmesine izin vermeyecektir. Çekinik özellik ancak ve ancak sadece çekinik allelerin bulunması durumunda ortaya çıkabilir.

mendel

Mendel bitkilerle deneyler yaparken bir yandan da öğretmen ve manastırın aktif bir üyesi olarak görevlerini yürütüyordu. Başrahip Napp'in ölümünden sonra başrahip oldu. Son yıllarını Viyana'daki yeni hükümetle arasında sürüp giden anlaşmazlık yüzünden sıkıntılı geçirdi. Yıllardır çektiği böbrek rahatsızlığı  da 1883'de şiddetlenmişti. Sonbaharda, manastırın bahçesine çıkamaz hale gelmişti. 20 Aralık'ta meteoroloji dersi verdiği eski bir öğrencisine yazdığı mektupla meteorolojik gözlemlerini sürdüremediğini belirterek şunları yazmıştı; "Bu dünyada bir daha görüşmemiz mümkün görünmediğinden, sana elveda demek istiyor ve meteoroloji tanrılarından seni kutsamalarını diliyorum."

Mendel'in durumu 4 Ocak 1884 günü ağırlaştı ve iki gün sonra sabahın erken saatlerinde öldü. Ölüm sebebi ise kronik böbrek iltihabı ve aşırı kalp büyümesi olarak kayda geçmişti.

Yerel gazetede Mendel için yayımlanan taziye yazısında şöyle deniyordu; "Ölümüyle yoksullar bir yardımseverden, insanlık da sıcak bir dost doğa bilimlerine düşkün ve örnek bir rahip olan soylu kişilikli bir adamdan yoksun kaldı."

Berfin Dağ

Kaynak
1. Gregor Mendel And the Roots of Genetics by Edward Edelson