Organellerin Evrimsel Gelişimi

EUKARYOT ( ÇEKİRDEKSİZ HÜCRE )' LERİN EVRİMİ

Çekirdekli hücreler adım adım evrimleşerek değil, belirli kademelerde evrimleşmiş diğer hücrelerle simbiyoz yapmak suretiyle organizasyonlarını geliştirmişlerdirBunun için birçok kanıt ta vardırBu fikri ilk defa 1900 yıllarında Rus Botanikçisi MERESCHKOWSKY ortaya atmıştır

Çekirdekli hücreler, isminden de anlaşılabileceği gibi kalıtsal materyali hücre içinde belirli bir zarla çevrilmiş çekirdeğin içinde bulunan hücrelerdirKromozomları DNA 'lardan ve proteinlerden yapılmıştırMitozla bölünürlerStoplazmalarında karmaşık organeller taşırlar; Ribozom, Mitokondri, Golgi komplexi, Endoplazmik Retikulum, Lizozom, Kloroplast,

PROKARYOT'LARIN (ÇEKİRDEKSİZ HÜCRELERİN ) EVRİMİ

Bakteriler, mavi-yeşil algler, rikestsiyalar, antinomisetler ve miykoplazmalar bu gruptandırMavi-yeşil algler hariç, hepsi bir hücrelidirOrganeller ve karmaşık sitoplazma bu canlılarda yokturMavi-yeşil algler çekirdeksiz hücrelerin en gelişmiş kolunu oluşturur

Hemen hepsi kromozom olarak proteinle kuşatılmış çember şeklinde bir DNA zinciri içerirMitoz bölünme yokturKromozomlar açılarak ve hücrenin bir ucundan diğer ucuna hareket ederek kendilerini eşler Daha sonra hücre bölünürHer hücrede haploit olan tek bir kromozom vardır

Fosilleri olmadığından kesin bir yargıya varmamız olanaksız olmasına karşın, yaklaşık iki buçuk ila üç milyar yıl önce, kese şeklindeki ilkin hücrelerden prokaryotların evrimleştiği varsayılmaktadır

ÇEKİRDEK ZARININ EVRİMİ

Hücrenin beyni sayılan çekirdeğin, geçmişte fosil bırakmadığı için , nasıl oluştuğunu açıklamak oldukça zordurBüyük bir olasılıkla DNA taşıyan ilkin bir hücrenin, DNA taşımayan daha büyük bir hücreye girmesiyle meydana gelmiştirÇekirdeğin yaklaşık iki buçuk ila üç milyar yıl önce ortaya çıktığı var sayılmaktadırMitozun ortaya çıkması da yaklaşık bir milyar yıl önce olmuştur

KAMÇI VE SİLLERİN EVRİMİ

Bu değişiklikte bir kısım adrıbeslek hücre, klorofil taşıyanhücreleri tutsak edip onlardan geçinmeye başlarken , bir kısmı da avcılıkla geçinmeye başlamıştıUygunışık ararken değişik hücresel hareketlerle yer değiştirebilen pigmentli hücreleri ( özellikle yılankavi hareketlerle ) avlayabilmek için adribeslek yaşayan hücrelerin de hareket organellerini kazanma zorunluluğu ortaya çıkmıştırBaşlangıçta, daha önce birikmiş hareketsiz depo maddelerini yerken hareket organellerine gereksinmesi yoktu ; hücre zarı hareketleri yeterliydi Son durumda ise gerçek bir av-avcı ilişkisi ortaya çıkmıştı

Kamçı da bulunduğu hücrelerde kademe kademe gelişmemiş, dışarıdan hazır alınmıştırÖyleki, bugün Spirochaeta olarak bilinen, çekirdeksiz, küçük, tirbişon şeklindeki bakteriler, dönerek ve yılankavi kıvrılarak ileriye doğru hareket ederBu bakterilerin enine kesitleri incelendiği zaman,yapılarının bugün kü sillere çok benzediği, onlar gibi çevrede boyuna dokuz fibril taşıdığı görülürBu şekildeki bir bakteri, bir rastlantı sonucu böyle bir hareketsiz hücrenin üzerine yapışırsa, bu birlikten her ikisi de yararlanırBakteri, büyük hücreye hareket yeteneği verir; büyük hücrede bakteriyi yenmekten kurtarır ve aldığı besinlerden yararlanmasını sağlarBu simbiyozis, bir zaman sonra, birbirlerinden ayrılamayacak kadar gelişirBununla beraber kamçılar kendi otonom hareketlerini hala sürdürürler

ENERJI ELDE EDILME YONTEMLERININ VE MITOKONTRILERIN OLUSUMU

(Oksijenli Solunuma geçiş )

İlk oluşan canlı moleküller enerji kaynağı olarak ortamda bulunan fosforik asiti ve belki kısa dalgalı bazı güneş ışınlarını kullanmışlardır

ANARGANİK MADDELERDEN ENERJİ ELDE EDİLMESİ:

Ham maddeler bittikten sonra ilkin hücrelerin birkısmı fotosentez yapma yetenegini kazanırken , bir kısmı da hatta bir hücreliler enejilerini, demiri , kükürtü,Nitratı vs ortamda zenginleşmeye başlayan Oksijenle Oksitlemek suretiyle elde etmeyi başarmışlardırBunlara Fe,S,Nivs Bakteriler denir

Oksijen ortaya çıkmadan önce ortamda bulunan organik moleküller özellikle Glikoz ve benzerleri ilkin hücreler tarafında mayalanmayla parçalanarak bir miktar enerjiye dönüştürülüyorduBu yıkımın en genel şekli hemen tüm hücrelerde stoplazma içinde meydana gelen yaklaşık on tepkimeli kademeli GlikozdurBu stoplazmanın en ilkel enerji kazanma ortamı olarak zamanımıza kadar geldiğini gösterirYani stoplazma ilkel yapısını kısmen korumuşturGlikozun son ürünü Laktik asittirBaşlangıçta ortamda oksijen olmadığı için yıkılma bu kademeden ileriye götürülemez ve Laktik asit atık madde olarak dışarıya atılırBu evreye kadar olan parçalanmalar mayalanmanın (fermantasyonun) ilk evrelerine çok benzerlik gösterirBugün bu yolla oksijenle enerjilerini kazanan hücrelerin tepkimelerindeki ilk kademelerde (Glikoliz) keza bazı bakterilerde ve mayalarda hala oksijen kullanılmadan enerji elde edilmektedirGlikozda şeker içindeki enerjinin ancak 1/12 si kullanılır

Bu evreye kadar gelmiş ilkel hücrelerin bir kısmı, serbest oksijen oluşmadan önce bir kademe evrimsel gelişme daha yaparak mayaları meydana getirmiştirNitekim bu kademede bir miktar enerji daha elde edilerek Laktik Asit, Etilalkole (=ispirtoya) dönüştürülür ve ayrıca Karbondioksit çıkartılırEnerjinin büyük bir kısmı dışarıya atılan alkolde kalırAlkol ortalama %12’ye yükselince zehir etkisi yaparak kendisini meydana getiren hücreleri öldürürÇevrede besin olduğu sürece bu yöntemle enerji elde edilmesi başarıyla yürütülebilir

MİTOKONTRİLERİN OLUŞUMU

Oksijenli Solunuma Geçiş

Hammadde bitmiş su karbondioksit ve tuzlardan güneş ışığının etkisi altında kendi besin maddesini yapan klorofilli hücreler ortaya çıkmaya başlamıştırBu gelişmenin sonucu, canlıların o güne kadar karşılaşmadığı , canlılar için zehir etkisi olan serbest oksijen bir çeşit artık madde olarak ortama atılmaya başlamıştırOksijen ortamda bulunan biyomerleri ve polimerleri oksitleyerek yok ediyorduEğer oksijenden koruma mekanizması ortaya çıkmasaydı bir daha canlılık oluşmamak üzere tümüyle yok olacaktıÇünki ortamdaki polimerler bitiş yenilerinin meydana gelmesi de önlenmişti

Işte bu aşamada bakteri benzeri ilkin hücrelerden bazıları belkide tüm dünyada yalnız birtanesi oksijene karşı korumayı sağlayan enzim sistemine (sistemlerini) geliştirmiş; hatta onu metabolizmasının bir parçası olarak kullanmaya başlamıştırBu hücre ve onun dölleri onun tartışmasız bir üstünlük kurarken diğerleri bu doğal seçilimin sonucu tamamen yok olmuştuTahminen birkaç yüzbin sene içerisinde bu yeni formlar tüm dünyada hakim duruma gelmiştiÇünki sadece Laktik asite kadar (Bir kademe daha gelişme gösterenler etil alkole kadar) parçalanarak enerjisi alınmış (sadece 2 ATP) son ürünler bu yeni sistemde oksitlenerek SU ve Karbondioksite kadar parçalanıyor ve böylece çok büyük miktarlarda (36 ATP) enerji elde ediliyorduBu yeni özellik kazanmış bireyler çok büyük besin kaynaklarıyla karşılaşmıştıÇünki o güne kadar Laktik asiti daha ileri kademelerde parçalayan herhangi bir canlı oluşmamıştıGerçek ‘solunum’ deyimi bu aşamadan sonra kullanılmalıdırBazı yontemlerle Nitrit, Nitrat, Sülfür, Demir, Mangan, vs ‘den oksijenli ve oksijensiz (mayalar) enerji elde eden formlar hariç diğer tüm canlılar kamçılılardan insana kadar bu yeni gelişen hücrenin torunlarıdır

Bu yeni özelliği kazanan hücreler bugünki hücrelerde ; hücrenin enerji gereksinmesine göre belirli sayıda bulunan küçük oval şeklini işlevine göre değiştirebilen, yüzey ve enzim tepkimelerini yürüten; kendine özgü DNA taşıyan hücreden bağımsız olarak çoğalabilen; içi Lamel ya da tüp şeklindeki yapılarla bölünmüş MitokontrilerdirBugün oksijenli solunum yapan bakterilerin yapısı hemen hemen mitokontrilerin yapısını andırırMitokontrilerin zarı , bakterilerin zarına benzer ve bu zarla tepkimeleri benzer şekilde yürütürlerDNA ‘ları bakterilerde olduğu gibi çember şeklindedir

Oksijenli metabolizmaların bir kısmı olarak kullanılabilen bakteri benzeri bu hücreler büyük bir olasılıkla daha büyük yapılı hücreler tarafından yutularak ya da herhangi bir şekilde hücre içine alınarak ortak yaşamaya başlamıştırHücre stoplazma içerisinde (Bu günde hemen hemen tüm canlılarda olduğu gibi) oksijen kullanılmadan parçalanan maddeler (çoğunluk laktik asite kadar) bakteri benzeri hücreler yani ilkel mitokontriler tarafından alınarak oksijen kullanılmak suretiyle Karbondiokside ve suya kadar parçalanıyor; bu arada meydana gelen ATP’nin hepsi ( molekül başına net 36 ATP) kullanılmadığı için bir kısım artık maddeye ya da ara ürün olarak ortalama, yani hücrestoplazmasına veriliyorduBu maddeler yani ATP büyük hücrelerinin enerji gereksinmesini karşılıyorduBu ilişki bir zaman sonra tam bir simbiyozise dönüştü ve birbirlerine bağımlı olmadan serbert yaşama yeteneklerini yitirdilerDaha sonra ki tüm gelişmeler, bu simbiyont mitokontrilerin gereksinme duydukları oksijene mitokontrilere en iyi şekilde ileten sistemlerin gelişmesi yönünde oldu

Bu arada laktik asiti bir miktar daha işleyerek enerji elde eden hücrelerin (alkol meydana getiren maya hücrelerini düşünün) bazıları, oksijenli ortama daha değişik bir şekilde uyum yaparak sirke bakterilerini meydana getirmiştirBunlar, oksijen kullanmak suretiyle alkolü son ürünlerden , asetik asiti (=sirkeyi) elde ederler ve bir miktar daha enerji kazanırlarBu nedenle alkol (örneğin şarap) oksijenin giremediği kapalı kaplarda elde edilir; fakat açık bir ortamda belirli bir süre bırakılsa, sirke bakterileri faaliyete geçeceği için sirkeleşme ortaya çıkar

Yalnız burada henüz çözümlenemeyen bir sorun vardırMitokontriler bu parçalanmaları gerçekleştirirlerken belirli sayıda enzim kullanırlarBu enzimlerin bir tanesinin eksikliği tüm sistemin durmasına neden olurAyrıca oksijenli enerji kazanımı kademe kademe gelişerek bir sistem olarak da görünmemektedireksik sistemler elemine edilecektirTümü ancak bir işlev sistemi oluştururBu nedenle buraya kadar ilke olarak savunduğumuz kademe kademe gelişme yerine ister istemez çok az bir olasılık da olsa , mitokontrilerin oksijenli tepkimelerini yürütecek tüm enzimlerinin (Kreps enzimleri) bir defada, bir rastlantı sonucu bir hücreye girdiğini ya da bir defada o hücre içinde oluştuğunu kabul etmek zorundayızÇünki oksijeni tam olarakkullanamayan, yani ara kademede kalan tüm sistemler oksijenle temasa gelince yok olacaktıBu nedenle oksijeni sonuna kadar kullanabilen sistemlerin bir defada gelişmesi zorunludur

SONUÇ ;

Bu yaklaşımların tümü, canlıların, kendi dünyamız üzerinde oluştuğunu kesinlikle belirtmektedirEvrende bulunabilecek bir çok uyduda (bugüne kadar güneş sisteminin dışında, uydusu olan tekbir yıldız saptanmıştır) aynı koşulların olabileceği ve oralarda da yaşamın oluşabileceği düşünülebilirHatta birçoğunda bizim yaşam biçimimize uygun hayatın olabileceği genel bir kanıdırFakat onların gelişmişliği konusunda zaman konusunda büyük farkların olacağı kesindirInsandan daha gelişmiş bir varlık iki koşulda olabilirBirincisi zaman bakımından bizden çok daha önce meydana gelmiştir; dolayısıyla gelişmesi için bizden daha fazla zaman bulmuşturİkinci koşul ise büyük bir olasılıkla florla solunum yapan canlıların oluşmasıdırBiz oksijenle solunum yaptığımıza göre, evrendeki en aktif ikinci maddeyi oksitleyici olarak kullanıyoruz demektirFlor daha aktif bir oksitleyici olduğundan, floru kullananların metabolizması, oksijenle soluyanlardan daha etkili olacaktır; bu da onları daha gelişmiş yapacaktırFakat şimdiye kadar florlu atmosfere sahip bir gök cismi saptanmamıştırO halde bizden daha gelişmiş canlı, bugünkü bilgilerimizin ışığı altında, yalnız zaman bakımından olur

Diğer gök cisimlerinde bulunabilecek canlıların genetik kodu, uzak bir olasılıkla da olsa, karbon, hidrojen, oksijen ve azottan başka bir maddeyle de oluşmuş olabilir

Yukarıda anlatılmaya çalışılan tüm olaylar şöyle sıralanabilir;

1 Çevrenin fiziksel etkisiyle organikmaddeler oluşmuştur,

2 İç düzenlemeler ile daha komplex (karmaşık) maddeler, dolayısıyla çekirdek asitleri ve enzimler; sonunda kendi kendine çoğalabilen serbest gen sistemleri ortaya çıkmıştır,

3 Bu serbest genler birbirlerine eklenerek ya da mutasyona uğrayarak bugünkü bakterilere, belki viruslere benzer adrıbeslek (kendi besinini yapamayan) canlıları yapmıştır,

4 Mutasyonların birikmesiyle adrıbeslek canlılardan kendibeslek (kendi besinini kendisi yapabilen) canlılar oluşmuşturBu yaklaşımın çeşitli kısımları deneysel olarak kanıtlanmakla beraber, birçok kısmı hala tartışmaya açıktır

RİBOZOM'UN EVRİMİ

Çekirdekten gelen emirlere göre, protein sentezlenmesinin yapıldığı yerlerdir

Kural olarak evrensel yapıya sahiptirlerHer canlının kalıtsal kodunu, hatta yapay kodları okuyabilirlerUygun ortamlarda, canlı hücrelerin içinde olmasalar da protein sentezleyebilirlerBunların da bir çeşit simbiyont olarak hücreye dışarıdan girdikleri tahmin edilmektedir