VARYASYONLAR (Mutasyonlar)

10-    VARYASYONLAR

Aynı türe ait bireyler arasındaki farklılıklara varyasyon denir. Varyasyonlar kalıtsal olduğundan nesilden nesile aktarılabilir. Tür içindeki kalıtsal çeşitlilik mayoz bölünme, döllenme ve mutasyon gibi olaylar sonucunda artar. Mayoz bölünme sırasında meydana gelen homolog kromozomların rastgele dağılması ve krossing over olayları tür içinde yeni gen kombinasyonlarının ortaya çıkmasını sağlar. Gametlerin rastgele döllenmesi ile kalıtsal varyasyon olasılığı artar.

Varyasyonun diğer bir nedeni de mutasyonlardır. Kromozomlar üzerindeki genlerde meydana gelen değişimlere mutasyon denir. Mutasyonların çoğu ölümcüldür. Bunlara “öldürücü (letal)” mutasyon denir. Mutasyonların çok az bir kısmı yararlıdır. Radyasyon, ultraviyole, bazı ışınlar (X, gama, beta), nitrik asit, hardal gazı, formaldehit, uyuşturucular ve bazı ilaçlar mutasyona neden olabilir. Mutusyona neden olan faktörlere mutajen denir. Kromozom sayısı ve yapısındaki değişiklikler kromozom mutasyonları olarak adlandırılır.

A –   MUTASYON ETKİLERİ

Mutasyon: Genlerin yapısında yer alan DNA’nın eşlenmesinde oluşan hatadan dolayı kalıtım materyalinin değişmesi olayına denir.

Bir genin değişimi, meydana getireceği enzimin veya yapısal proteinin yapısının ve görevinin değişmesine neden olur. Değişik canlılarda genlerin mutasyona uğrama sıklığı incelendiğinde ortalama olarak bir gen 10⁵-10⁶ gamette bir kez mutasyona uğramaktadır. Bakterilerde ise, mutasyon oranı on milyar (10¹⁰) hücrede bire kadar düşebilir. Bu oranlara bakılınca mutasyonların çok sık olmadığı, mutasyonların genetik çeşitlilik sağlamakta yeterli olmadığı gibi bir kanıya varılabilir. Oysa bu oranlar, tek başına bir genin mutasyona uğrama sıklığıdır.

Bir organizmada binlerce gen bulunduğu dikkate alınınca mutasyona uğrama sıklığının daha fazla olacağı anlaşılır.

Örneğin bir canlıda 10000 gen bulunduğunu varsayalım. Böyle bir canlıda bir genin mutasyona uğrama sıklığı; 10⁵ olsa; her on gametten biri; 10⁶ olsa her yüz gametten biri mutasyona uğrayacak demektir.

Bir türde milyarlarca bireyin bulunduğu düşünülecek olursa, her yeni döldeki yeni mutasyonların sayısının çok olacağı anlaşılır. Dolayısıyla mutasyonların etkisiyle canlılar arasında çok sayıda kalıtsal çeşitlilik ortaya çıkabilir.

Mutasyonların fenotipe etkileri genel olarak iki şekilde meydana gelir;

a)      Fenotipte kendini gösteren mutasyonlar (görülebilir mutasyonlar)

Bir mutasyon dominant ise birinci dölde hemen kendini gösterecektir. Görünür mutasyonların çoğu çekiniktir, bu durumda birkaç döl sonra görülebilir. Daha doğrusu ana-babanın ikisinde de çekinik gen varsa, oğul dölde bu çekinik mutasyon açığa çıkar.

1.       Yararlı mutasyonlar: Bireyin yaşama ve üreme şansını arttıran mutasyonlardır.

2.       Zararlı mutasyonlar: Canlıların hayatsal faaliyetlerini olumsuz yönde etkileyerek, yaşama ve üreme şansını azaltan mutasyonlardır.

3.       Letal (öldürücü) mutasyonlar: Bu mutasyonlar embriyonik dönemde öldürücü etki gösterebilir. Bazıları dominant olup, hemen kendilerini gösterirler. Çekinik olanlar ise sonraki döllere taşınabilir ancak homozigot halde öldürücü etkileri görülür.

b)     Fenotipte kendini göstermeyen mutasyonlar (Nötral mutasyonlar)

Mutasyonların pek az bir kısmı bireye yaşam savaşında yararlar sağlayabilir. Bir kısmı da meydana geldiği zaman süreci içinde, bulunduğu canlıya ne yarar ne de zarar sağlar. Belki de değişen çevre koşulları bu mutasyonları olumlu ya da olumsuz kılabilir.

B –   MUTASYON ÇEŞİTLERİ

a-     Kromozom Yapısındaki Değişmeler

1-      Delesyon: Kromozomun bir parçasının koparak yitirilmesidir.

2-      İnversiyon: Kromozomdan kopan parçanın 180 derece ters dönerek tekrar aynı yere bağlanmasıdır.

3-      Duplikasyon: Bir kromozom CO sırasında belirli genleri vermeyip sadece alırsa o gen bakımından diploit olur.

4-      Translokasyon: Bir kromozomun parçasının homolog olmayan kromozoma taşınması şeklindeki değişimdir. Translokasyonun en yaygın tipi karşılıklı (resiprokal) olandır. Bu tür translokasyonda homolog olmayan kromozomlar arasında parça değişimi olur. Parça almadan parça verilmesinin gerçekleştiği karşılıklı olmayan (nonresiprokal) translokasyon da olur. Translokasyon yeni gen kombinasyonlarına ve hücrede DNA miktarının değişimine yol açarlar.

Kromozom yapısındaki değişimler insanlarda bazı hastalıklara neden olabilir. İnsan kromozomlarındaki çoğu kopma (delesyon), fiziksel ve zihinsel problemlere yol açar. Cri du chat (“cry of the cat” yani kedi miyavlaması) sendromu bu duruma örnek olarak verilebilir. 5. otozom kromozom üzerinde meydana gelen özel bir kopma bu duruma neden olur. Bu sendroma sahip çocukların sıradışı bir görünüme sahip olup kafa yapıları küçüktür. Ağlama sesleri kedi miyavlamasına benzer. Zekâ geriliği olan bu bireyler bebekken ya da çocukluk döneminin başında ölürler.

b-     Kromozom Sayısındaki Değişmeler

Mayoz bölünme sırasında ana hücredeki kromozomlar gametlere eşit olarak dağıtılır. Fakat bazen mayoz bölünmenin birinci veya ikinci evresinde kromozomlar birbirinden ayrılmayabilirler. Ayrılmama denilen bu olay ile gametlerdeki kromozom sayısı eşitliği bozulur. Bunun sonucunda kromozom sayısı bir fazla (n + 1) ya da bir eksik (n – 1) olan gametler oluşur. Bu olay genellikle mayoz I sırasında homolog kromozomların ayrılmaması sonucu oluşur. Nadiren mayoz II sırasında kardeş kromatidler de ayrılmayabilir. Ayrılmama olayı otozom ve gonozom kromozomlarda görülebilir.

1-      Gonozomlarda Ayrılmama

Mayoz bölünme sırasında gonozomların ayrılmaması sonucunda iki gonozom bulunduran veya hiç gonozom bulundurmayan gametler meydana gelir. Dişi bireylerdeki gonozomlarında (XX) ayrılmama meydana gelirse 22 + XX ve 22 + O kromozomlu gamtelerde meydana gelir.

Bu şekilde oluşan yumurtalar sağlam kromozomlu spermlerle birleşecek olursa aşağıdaki kalıtsal hastalıklar meydana gelir.

*        Süper dişi : 44+XXX genotipli dişilerdir. Bazıları normal ve doğurgan olabilir. Nadiren az gelişmiş ikincil eşey özellikler, zekâ geriliği ve kısırlık görülebilir. Eşeysel organları gelişir ama menstruasyon görülmez.

*        Turner Hastalığı (dişi) :  44+X0 genotipli kısır dişilerdir, yumurtaları gelişemez. Kısa boylu (genelde 155cm’den kısa), kısa ve küt parmaklar ve boyunlarının yanlarında deri kıvrımları karakteristik özellikleridir.

*        Klinefelter sendromu : 44+XXY genotipli her zaman kısır erkeklerdir. Testistleri oldukça küçük olup kısırdırlar. Bu sendroma sahip erkekler genellikle uzun boylu, dar omuzlu, uzun kollu ve bacaklı olup büyük el ve ayaklara sahiptirler. Göğüslerin hafifçe büyümesi yaygın olup, zeka düzeyleri sıklıkla normal değerin altındadır. Kısır bireylerdir. Kas yapısı zayıftır.

*        Jacobs Syndrome XYY zigotu : Spermatogenezde Mayoz II evresinde kromozomlarda ayrılmama meydana geldiğinde YY spermleri oluşur. YY sperminin normal bir yumurta ile döllenmesi sonucu XYY bireyi oluşur.

Turner dişiler kısa boylu, şişman, parmak uçları küt, boyunları kırışık, zeka düzeyi çok düşük ve kısa ömürlüdürler.

Klinefelter erkekler uzun boylu, omuzları dar, göğüs kafesleri öne doğru çıkık, kafatasları küçük, zeka seviyeleri düşük ve kısırdırlar.

2-      Otozomlarda Ayrılmama

Genellikle 13, 18, 21 ve 22. kromozom çiftlerinde görülür. En fazla ayrılmamaya 21. kromozom çiftinde rastlanır. Genelde 40 yaşın üstündeki kadınlarda bu kromozom çiftinin ayrılmaması sonucunda 24 ve 22 kromozomlu yumurtalar oluşur. 24 kromozomlu yumurtalar 23 kromozomlu normal bir spermle döllendiğinde 47 kromozomlu dişi ya da erkek çocuklar oluşur. Bu duruma Mongolizm (Down sendromu) denir. 22 kromozomlu yumurtalar normal bir spermle dölenmesiyle oluşan 45 kromozomlu zigot ise ölür.

Karyotip Hazırlama

Bir hücrenin sahip olduğu kromozomların büyüklüğüne ve şekline göre dizilmesi ile oluşturulan yapıya karyotip adı verilir. Karyotip hazırlama yöntemi ile Down sendromu ve Klinefelter sendromu gibi kromozom anormallikleri tespit edilebilir. Örneğin anne karnındaki fetüsten amniyosentez yöntemiyle alınan hücrelerin karyotipi çıkarılarak kromozom sayısındaki anormallikler önceden tespit edilebilir. Anne ve babanın isteğine bağlı olarak hamilelik sonlandırılabilir. Böylece sakat çocukların doğması önlenebilir. Aşağıda Kleinefelter sendromlu bir bireyin karyotipi verilmiştir.

Amniyosentez: Amniyotik boşluktan alınan sıvı fetüsün oluşturduğu ve belirli hastalıkların varlığını gösteren kimyasalların varlığı için hızlıca test edilebilir. Sıvıdaki hücreler başka hastalıklar açısından kontrol edilmeden önce ya da karyotip analizi yapmak için hızla kültüre alınmalıdır. Karyotip analizleri fetüsün kromozomlarının yapı ve sayıları açısından normal olup olmadığını gösterir.

NOT:

1.   Kromozom sayısı değişmeleri farklı canlılarda aşağıdaki şekillerde görülebilir.

c-     Gen (Nokta) Mutasyonları

Nokta mutasyonu DNA’da bulunan nükleotit dizisinin ya da bazların değişmesinden ileri gelir.

NOT:

2.   Normal genlerin çoğu baskın mutant genlerin çoğu çekiniktir.

ÖRNEK:

ATTGCC nükleotid dizisinde aşağıdaki hangi kodon değişimi daha önemlidir.

A) ATTGCG                    B) ATCGCC                    C) ATTGCA

                                         D) ATTCCCGCC                    E)   ATTTGCC

ÇÖZÜM:

A,B ve C şıklarında bir baz diğerinin yerini almıştır. Bu da bir amino asitlik değişimi ifade eder. D’de 3 baz eklenmiştir bu da polipeptid içerisine bir amino asit ekleneceği anlamına gelir.  E şıkkında ise genetik kodon içine bir baz alınmıştır. Bu da polipeptidin bundan sonraki tüm yapısını bozar. Bu nedenle cevap E şıkkıdır.