Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-10-2012

EVRİMSEL SINIFLANDIRMA
Sınıflandırmanın ana amacıdır, fakat yüzde yüz oranında gerçekleştirilmesi olanaksız gibi görünmektedir

Çünkü evrimbilimin hipotetik yönü ağırlıklıdır, fakat bu sınıflandırmanın taksonominin bilimsel temellerine katkısı da yadsınamaz

Ancak ilksel canlılara doğru inildikçe filojenetik değerlendirme olanağı giderek azalır

Örneğin virüsler ile bakterilerin ilksel yapı açısından evrimdeki yerlerinin belirlenmesi, virüslerin bakterilere bağımlı yaşam devirleri oluşu nedeniyle karmaşık bir sorundur

Temeli Darwin tarafından atılan sınıflandırma ile evrimin ilişkileri günümüzde patristik ve kladistik olarak adlandırılan iki grupta toplanır

Patristik ilişkiler doğrudan soya dayanan kriterleri, kladistik olanlar ise grupların zamanla oluşumları ve kendi içinde evrimleşmelerine dayanan kriterleri esas alırlar

Patristik inceleme için aynı sınıftan evrimleşmiş olan alt sınıfları belirlemek yeterlidir

Kladistik evrimbilim ise bu altsınıfların akrabalık dereceleri, aynı olan atasoydan ve birbirlerinden ne kadar farklı oldukları, akrabalık dereceleri ile de ilgilenir

Her iki yaklaşım da morfolojik karakterlere dayanan fenetik değerlendirme yapar

Fosillerin sağladığı filojenetik verilerin fenetik olarak değerlendirilmesi ile benzerlikler ve farklar araştırılır

Sınıflandırmanın ayrıntılara inme düzeyi her iki yaklaşımda da çok sınırlıdır:
Patristik ilişkileri bulmak üzere peşinen gösterge olarak alınan filojenetik karakterler daha önceleri yapılmış olan fenetik sınıflandırma karakterlerinden seçilip ağırlıklı olarak değerlendirilir

Bu nedenle de risklidir, çünkü fenetik sınıflandırma gelişmişlik düzeyi, gelişme hızı gibi evrim ögeleri konusunda bilgi vermez

Çoğu taksonomik grupların benzer özellikleri üyelerinin müşterek atalarından gelenlerdir

Hipotetik olarak da çok sayıdaki karakterin incelemeye alınması ile yapılan gruplandırma ile bu müşterek kaynak grubun belirlenebilmesi mümkündür

Bu hipotez fenetik grupların bir yanları ile evrimsel gruplar olduğu bilgisi veya kanıtlarına değil inancına dayanır

Evrimleşme her zaman giderek farklılaşma - diverjans şeklinde olmaz, paralel evrimleşme veya benzerleşme-konverjans şeklinde de olabilmektedir

Fosillerden elde edilen kanıtlar olmadan da farklılaşma dışında kalan evrimleşmeleri belirlemek olanaksızdır

Örneğin kapalı tohumlu sınıflandırmasında benzerleşmenin örnekleri olan polifiletik gruplar sık görülür

Polifiletik karakterlerin çoğu da çiçeklerin yapısı ve biyolojik özellikleri gibi sistematikçilerin çok sık yararlandığı kaynakların incelenmesi ile elde edilmiştir

Bu yönde elde edilen kanıtlar Polypetale, Gamopetalae, Apetalae gibi büyük grupların ayırt edilmesinin yapay olduğunu göstermiştir

Ancak, alışkanlıkların ve eldeki hazır bilgi birikiminin doğurduğu pratik kolaylık nedeniyle kullanımına devam edilmiştir

Fitokimyasal karakterler de paralel veya benzerleşme yolu ile evrimleşme sırasında değişime uğramaktadır

Birçok kimyasal bileşik sınıfları sistematik açıdan çok farklı gruplarda bağımsız şekilde ortaya çıkabilmişlerdir

Örneğin asetilenli bileşikler Basidiomycetes ve Compositae gibi sistematik açıdan çok farklı iki grupta bulunmakta olup kaynakları ve yapıları da farklıdır

Bu tür bulgular da sistematikçileri taksonomide kullanılan karakterlerin homolog ve analog olup olmadıkları sorusuna götürmektedir

Morfolojik karakterlerden yararlanarak bu tür sorulara yanıt bulunması çok zordur, çünkü morfolojik özelliklerin yapısı ve gelişimi hakkında bilgi edinmek güçtür

Maalesef kimyasal karakterler için de aynı zorluk büyük oranda söz konusudur

Kladistik yaklaşımla tümüyle filojenetik bir sisteme ulaşılabilmesi için aynı atasoyundan gelen grupların nasıl farklılaştıkları ve evrimdeki yerlerinin anlamaşılması gerekir

Filetik ağırlıklar kullanarak karakterlerin değerlendirilmesi ve evrimleşmenin zaman içindeki gelişimi incelenerek bu sağlanabilir

Hangi grubun daha önce evrimleştiği anlaşılabilir

Fitokimyasal karakterler bu çerçevede önemli bilgiler sağlayabilen özellikler olarak değerlidir

En azından ve özellikle öngörülen bir sıralama içinde yer alan gruplardan bazılarının elenerek grup dışında bırakılması yönünde kullanılabilir

Morfolojik benzerlikleri desteklemeyen kimyasal karakterler gruplandırmaları netleştirir

Ayrıca bu bileşiklerin biyokimyaları ile biyojenetik olşum şekilleri de değerlendirmeye alınarak çok ayrıntılı bilgiler elde edilebilir

Bu konularda ilk olarak 1960’lı yılların ortalarında yayınlanan kitapta yer alan çalışmalar bitki bileşiklerinin biyosentez yollarına göre sınıflandırılarak taksonomik değerlendirmelerde kullanılmalarının yolunu açmıştır

Zamanla kimyasalların bitki taksonlarındaki dağılımından daha çok biyosentez yolları ve şekillerinin farklılık ve benzerliklerinin önemli olduğu anlaşılmıştır

Bu yaklaşım kimyasal karakterlerin fitojenetik önemini de vurgulamaktadır

Evrimin biyokimyasal mekanizmalarının anlaşılması ile soyu tükenmemiş canlılar incelenerek soyağaçları yanında evrimdeki gelişme süreçlerinin belirlenmesi sağlanabilmektedir

Farklı grupların birbirine oranla hangi evrim aşamasında bulundukları, evrimlerinin başlangıcının bağıl konumları kestirilebilmektedir

Filojenetik işaretleyicilerin öznelliğine karşın nesnel veriler sağlamak da fitokimyasal çalışmaların diğer yararlı yönüdür

Kullanılmakta olan sistemler fitokimyacılara bir çerçeve ve zemin, fon sağlamaktadır

Bulguların mevcut sistemi destekleyip, desteklemediğini sınayarak sonuca daha kolay varılması mümkün olmaktadır

Bu yaklaşım da çok önemli katkılar sağlayabilen bir çalışma şeklidir, çünkü özellikle büyük grupların sistematikçilerce ayırılması işlemleri evrim kuramının benimsenmesinden önce tamamlanmıştır

Günümüze kadar da doğrulukları pek sınanmadan kullanılmaları sürdürülmüştür

BİTKİSEL BİLEŞİKLERİN BİYOGENETİK SINIFLAMASI

Doğal ürünlerin kimyası üzerindeki çalışmalar ve bilgiler çok eskilere dayanırsa da ellilerde başlayan enstrumental kimyasal analiz, sitoloji ve moleküler biyoloji ve teknikleri konularındaki ilerlemeler sonucunda ortaya çıkan yeni bulgular ile farklı sınıflandırmaların gereği duyulmuştur

Biyogenetik sınıflandırma ilk olarak 1954 yılında Mentzer tarafından tanımlanmıştır

1964 yılında da bu araştırıcı ve ark

ları kitaplarında biyogenetik yöntemin taksonomiye yapabileceği katkıları belirgin şekilde ortaya koyarak kanıtlarını belgelemişlerdir

1966 yılında ise konusunun ilk önemli eserlerinden olan “Comparative Biochemistry” kitabında canlılardaki tüm doğal maddelerin basit veya karmaşık tepkime zincirlerinin ürünü olduğu belirtilmiştir

Bu maddelerin kimyasal yapılarının da biyogenetik proseslerin değerlendirilmesi gereken önemli ipuçları olduğunu vurgulanmıştır

Bu ipuçlarının değerlendirilmesindeki başarının artışı ile de canlılardaki maddelerin hiçbirinin bağımsız değişkenler olarak kalmayıp evrimdeki biyogenetik ilişkilerinin zamanla ortaya çıkarılacağı belirtilmiştir

Kitapta bir sübstrat, bir enzim ve seçiciliği = bir tepkime ile bir gen, bir enzim ilişkilerinin hücre fizyolojisi ve sitolojisi yanında canlılığının geçmişi ile bağlantıları yanında ikincil metabolit biyosentez devreleri arasındaki rekabeti ve sonuçta da ürünün yapısı ile miktarını belirlediği anımsatılmıştır

Bu ilişkilerin anlaşılmasında yetersiz kalındığında ise herbir maddenin ancak birer kemotaksonomik karakter olarak ve kısıtlı şekilde değerlendirilebileceği, genotipik ve fenotipik özelliklerin ayırt edilemeyeceği açıklanmıştır

10-10-2012	#3
Prof. Dr. Sinsi	Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya EVRİMSEL SINIFLANDIRMA Sınıflandırmanın ana amacıdır, fakat yüzde yüz oranında gerçekleştirilmesi olanaksız gibi görünmektedir Çünkü evrimbilimin hipotetik yönü ağırlıklıdır, fakat bu sınıflandırmanın taksonominin bilimsel temellerine katkısı da yadsınamaz Ancak ilksel canlılara doğru inildikçe filojenetik değerlendirme olanağı giderek azalır Örneğin virüsler ile bakterilerin ilksel yapı açısından evrimdeki yerlerinin belirlenmesi, virüslerin bakterilere bağımlı yaşam devirleri oluşu nedeniyle karmaşık bir sorundur Temeli Darwin tarafından atılan sınıflandırma ile evrimin ilişkileri günümüzde patristik ve kladistik olarak adlandırılan iki grupta toplanır Patristik ilişkiler doğrudan soya dayanan kriterleri, kladistik olanlar ise grupların zamanla oluşumları ve kendi içinde evrimleşmelerine dayanan kriterleri esas alırlar Patristik inceleme için aynı sınıftan evrimleşmiş olan alt sınıfları belirlemek yeterlidir Kladistik evrimbilim ise bu altsınıfların akrabalık dereceleri, aynı olan atasoydan ve birbirlerinden ne kadar farklı oldukları, akrabalık dereceleri ile de ilgilenir Her iki yaklaşım da morfolojik karakterlere dayanan fenetik değerlendirme yapar Fosillerin sağladığı filojenetik verilerin fenetik olarak değerlendirilmesi ile benzerlikler ve farklar araştırılır Sınıflandırmanın ayrıntılara inme düzeyi her iki yaklaşımda da çok sınırlıdır: Patristik ilişkileri bulmak üzere peşinen gösterge olarak alınan filojenetik karakterler daha önceleri yapılmış olan fenetik sınıflandırma karakterlerinden seçilip ağırlıklı olarak değerlendirilir Bu nedenle de risklidir, çünkü fenetik sınıflandırma gelişmişlik düzeyi, gelişme hızı gibi evrim ögeleri konusunda bilgi vermez Çoğu taksonomik grupların benzer özellikleri üyelerinin müşterek atalarından gelenlerdir Hipotetik olarak da çok sayıdaki karakterin incelemeye alınması ile yapılan gruplandırma ile bu müşterek kaynak grubun belirlenebilmesi mümkündür Bu hipotez fenetik grupların bir yanları ile evrimsel gruplar olduğu bilgisi veya kanıtlarına değil inancına dayanır Evrimleşme her zaman giderek farklılaşma - diverjans şeklinde olmaz, paralel evrimleşme veya benzerleşme-konverjans şeklinde de olabilmektedir Fosillerden elde edilen kanıtlar olmadan da farklılaşma dışında kalan evrimleşmeleri belirlemek olanaksızdır Örneğin kapalı tohumlu sınıflandırmasında benzerleşmenin örnekleri olan polifiletik gruplar sık görülür Polifiletik karakterlerin çoğu da çiçeklerin yapısı ve biyolojik özellikleri gibi sistematikçilerin çok sık yararlandığı kaynakların incelenmesi ile elde edilmiştir Bu yönde elde edilen kanıtlar Polypetale, Gamopetalae, Apetalae gibi büyük grupların ayırt edilmesinin yapay olduğunu göstermiştir Ancak, alışkanlıkların ve eldeki hazır bilgi birikiminin doğurduğu pratik kolaylık nedeniyle kullanımına devam edilmiştir Fitokimyasal karakterler de paralel veya benzerleşme yolu ile evrimleşme sırasında değişime uğramaktadır Birçok kimyasal bileşik sınıfları sistematik açıdan çok farklı gruplarda bağımsız şekilde ortaya çıkabilmişlerdir Örneğin asetilenli bileşikler Basidiomycetes ve Compositae gibi sistematik açıdan çok farklı iki grupta bulunmakta olup kaynakları ve yapıları da farklıdır Bu tür bulgular da sistematikçileri taksonomide kullanılan karakterlerin homolog ve analog olup olmadıkları sorusuna götürmektedir Morfolojik karakterlerden yararlanarak bu tür sorulara yanıt bulunması çok zordur, çünkü morfolojik özelliklerin yapısı ve gelişimi hakkında bilgi edinmek güçtür Maalesef kimyasal karakterler için de aynı zorluk büyük oranda söz konusudur Kladistik yaklaşımla tümüyle filojenetik bir sisteme ulaşılabilmesi için aynı atasoyundan gelen grupların nasıl farklılaştıkları ve evrimdeki yerlerinin anlamaşılması gerekir Filetik ağırlıklar kullanarak karakterlerin değerlendirilmesi ve evrimleşmenin zaman içindeki gelişimi incelenerek bu sağlanabilir Hangi grubun daha önce evrimleştiği anlaşılabilir Fitokimyasal karakterler bu çerçevede önemli bilgiler sağlayabilen özellikler olarak değerlidir En azından ve özellikle öngörülen bir sıralama içinde yer alan gruplardan bazılarının elenerek grup dışında bırakılması yönünde kullanılabilir Morfolojik benzerlikleri desteklemeyen kimyasal karakterler gruplandırmaları netleştirir Ayrıca bu bileşiklerin biyokimyaları ile biyojenetik olşum şekilleri de değerlendirmeye alınarak çok ayrıntılı bilgiler elde edilebilir Bu konularda ilk olarak 1960’lı yılların ortalarında yayınlanan kitapta yer alan çalışmalar bitki bileşiklerinin biyosentez yollarına göre sınıflandırılarak taksonomik değerlendirmelerde kullanılmalarının yolunu açmıştır Zamanla kimyasalların bitki taksonlarındaki dağılımından daha çok biyosentez yolları ve şekillerinin farklılık ve benzerliklerinin önemli olduğu anlaşılmıştır Bu yaklaşım kimyasal karakterlerin fitojenetik önemini de vurgulamaktadır Evrimin biyokimyasal mekanizmalarının anlaşılması ile soyu tükenmemiş canlılar incelenerek soyağaçları yanında evrimdeki gelişme süreçlerinin belirlenmesi sağlanabilmektedir Farklı grupların birbirine oranla hangi evrim aşamasında bulundukları, evrimlerinin başlangıcının bağıl konumları kestirilebilmektedir Filojenetik işaretleyicilerin öznelliğine karşın nesnel veriler sağlamak da fitokimyasal çalışmaların diğer yararlı yönüdür Kullanılmakta olan sistemler fitokimyacılara bir çerçeve ve zemin, fon sağlamaktadır Bulguların mevcut sistemi destekleyip, desteklemediğini sınayarak sonuca daha kolay varılması mümkün olmaktadır Bu yaklaşım da çok önemli katkılar sağlayabilen bir çalışma şeklidir, çünkü özellikle büyük grupların sistematikçilerce ayırılması işlemleri evrim kuramının benimsenmesinden önce tamamlanmıştır Günümüze kadar da doğrulukları pek sınanmadan kullanılmaları sürdürülmüştür BİTKİSEL BİLEŞİKLERİN BİYOGENETİK SINIFLAMASI Doğal ürünlerin kimyası üzerindeki çalışmalar ve bilgiler çok eskilere dayanırsa da ellilerde başlayan enstrumental kimyasal analiz, sitoloji ve moleküler biyoloji ve teknikleri konularındaki ilerlemeler sonucunda ortaya çıkan yeni bulgular ile farklı sınıflandırmaların gereği duyulmuştur Biyogenetik sınıflandırma ilk olarak 1954 yılında Mentzer tarafından tanımlanmıştır 1964 yılında da bu araştırıcı ve arkları kitaplarında biyogenetik yöntemin taksonomiye yapabileceği katkıları belirgin şekilde ortaya koyarak kanıtlarını belgelemişlerdir 1966 yılında ise konusunun ilk önemli eserlerinden olan “Comparative Biochemistry” kitabında canlılardaki tüm doğal maddelerin basit veya karmaşık tepkime zincirlerinin ürünü olduğu belirtilmiştir Bu maddelerin kimyasal yapılarının da biyogenetik proseslerin değerlendirilmesi gereken önemli ipuçları olduğunu vurgulanmıştır Bu ipuçlarının değerlendirilmesindeki başarının artışı ile de canlılardaki maddelerin hiçbirinin bağımsız değişkenler olarak kalmayıp evrimdeki biyogenetik ilişkilerinin zamanla ortaya çıkarılacağı belirtilmiştir Kitapta bir sübstrat, bir enzim ve seçiciliği = bir tepkime ile bir gen, bir enzim ilişkilerinin hücre fizyolojisi ve sitolojisi yanında canlılığının geçmişi ile bağlantıları yanında ikincil metabolit biyosentez devreleri arasındaki rekabeti ve sonuçta da ürünün yapısı ile miktarını belirlediği anımsatılmıştır Bu ilişkilerin anlaşılmasında yetersiz kalındığında ise herbir maddenin ancak birer kemotaksonomik karakter olarak ve kısıtlı şekilde değerlendirilebileceği, genotipik ve fenotipik özelliklerin ayırt edilemeyeceği açıklanmıştır