MENDEL KANUNLARI
🎬 AnaArıcı yapay zekâ seslendirmeli video
Burası Mendel tarafından formüle edilen kalıtım yasalarının, ayrıntılı bir açıklaması için uygun bir yer değil. Sadece arı ıslahı ile doğrudan ilgisi olan noktalara değineceğim. Kalıtım ve genetik konusunun tüm yönleriyle ilgili, ilgilenen her okuyucunun kolayca başvurabileceği bir dizi mükemmel ders kitabı bulunmaktadır.
Mendel'in yasaları bal arısı da dahil olmak üzere, her türlü canlıyı kapsar. Ancak daha önce de belirttiğim gibi, hayvanların genel yetiştiriciliğinde karşılaşmadığımız partenogenez ve çoklu çiftleşme faktörleri, bal arısının genetiğinde belirleyici bir rol oynar. Dahası, evcil hayvanların yetiştirilmesinden alıntılanan örnekler (her zaman en iyi bilgilendirilmiş kaynaklardan olmasa da) partenogenez ve çoklu çiftleşme hesaba katılsa bile arı yetiştiriciliğinde geçerli değildir. Aşağıda kendimi bal arısının ıslahının özel durumuyla sınırlayacağım ve başa çıkmamız gereken sorunları, istisnaları ve zorlukları açıklamaya çalışacağım. Mendel'in bu alandaki kendi deneyleri (o bir arıcıydı) başarısızlığa uğradı, çünkü erkekler üzerinde hiçbir kontrolü yoktu. Muhtemelen, partenogenez etkisini fark etmemişti ve çoklu çiftleşmeye dair hiçbir fikri yoktu. Mendel'in çok hevesli bir arıcı olduğunu biliyoruz, ancak az önce de belirttiğimiz gibi, arıları melezleme girişimleri en başından itibaren başarısızlığa mahkumdu.
Öte yandan bezelyelerle yaptığı dikkatli deneyler ve doğal matematik dehası, kalıtımın genel yasalarının ortaya koymasını sağladı. Bulguları, kalıtımın dayandığı genlerin veya genler olarak adlandırılan faktörlerin, o zamana kadar genel olarak kabul edildiği gibi, sabitler olduğunu ve bir sıvı gibi karışabilir olmadığını açıkça kanıtladı. Günümüzde bile ara sıra kullanılan 'karışık kan' tanımının aslında hiçbir gerekçesi yoktur. Kalıtımda, bir karışım veya kan söz konusu değildir, ancak bir canlının özelliklerinin gelişimini belirleyen, bireysel genlerin bir alışverişi ve karşılıklı etkisi söz konusudur.
Kalıtım yasalarına, Mendel kanunları denir ve Mendelizm tanımı, kalıtımsal özellikleri yöneten ilkeye verilir. Çünkü Mendel, kalıtımın dayandığı bireysel genlerin nesilden nesile değişmeden kaldığını ilk belirten kişidir. Bu, yalnızca Doğanın yapabildiği sınırlamalara ve birçok varyasyona rağmen evrensel geçerliliğe sahip genel bir kuraldır. Bunu günlük deneyimde doğrulayabiliriz. Türlerinin tüm özelliklerini göstermelerine ve genellikle bir aile benzerliğini yansıtmalarına rağmen, tamamen aynı olarak tanımlayabileceğimiz iki insan, hayvan veya bitki yoktur. Mendel yasalarının temel unsurları, genetik ile ilgili tüm ders kitaplarında verilen klasik örneği alıntılayarak, en iyi şekilde kavranabilir. En basit örnek, 'Peru Harikası', Mirabilis jalapa bahçe çiçeğinin kırmızı ve beyaz çeşitleri arasındaki melezlemedir. Bu melezlemeden elde edilen ilk sonuçlar (F1) ne kırmızı ne de beyazdır, pembe rengindedir.
Mirabilis jalapa'nın iki çeşidinin melezlenmesiyle elde edilen, ara kalıtım gösteren bir melez. (Armbruster'dan alınmıştır)
Mendel, pembe ile pembe melezlendiğinde, ikinci nesilde (F2) ayrışmanın meydana geldiğini keşfetti. Dört bireyden ikisi yine pembe; biri kırmızı, biri beyazdır. Bu sonuncular kendi aralarında çaprazlandığında, yani akraba çiftleşmesinde, kendileri gibi, yani saf kırmızı veya saf beyaz yavrular üretirler. Öte yandan pembe renkli bireyler, kendi aralarında çaprazlandığında F2'dekiyle aynı oranda, yani iki pembe, bir kırmızı ve bir beyaz bireyler üretir.
Burada Mendelizm'in temel ilkelerini kısaca görüyoruz: F2'de ayrışma her bir özellik çifti için 1:4, 2:4, 1:4 oranında meydana gelir. Az önce verilen örnekte pembe renkli bitkiler, hemen melezleme olarak tanınırken, kırmızı ve beyaz bireyler akraba çiftleşmesinde her zaman saf kırmızı veya saf beyaz üretir.
Mendel, kalıtım faktörlerini harflerle belirtmiştir. Kırmızı faktörüne büyük harf 'R', beyaz faktörüne küçük harf 'r' verilmiştir. Saf kırmızı bir bitkinin tüm germ hücreleri her zaman 'RR' faktörlerini, saf beyaz bir bitkininkiler ise 'rr' faktörlerini içerir. Ancak melezleme, ya 'Rr' ya da 'rR' içerir. Bu melezlemede F1 bir tür ara oluşumdur, ne kırmızı ne de beyazdır, fakat pembe rengindedir. F1'deki bu ara fenotip değişmez bir olay değildir.
Başka bir örnek bu noktayı açıklığa kavuşturacaktır. Bantlı çizgili ve beyaz renkli bahçe salyangozları arasındaki bir melezleme, F1'de beyaz bir salyangoz üretir. Bu salyangozda beyaz renk faktörü, bantlı çizgili faktörüne üstün gelir ve dominant (baskın) olarak bilinir. Ayrışmanın F2'de gerçekleştiği bu durumda, sonuç üç beyaz ve bir bantlı çizgili bireydir. Resesif (çekinik) faktöre ve 'rr' formülüne sahip bu bantlı çizgili salyangoz tekrar ayrışmaz; her zaman saf olarak ürer.
İki salyangoz çeşidinin melezlenmesi, bu durumda beyazın bantlı işaretlere baskın olduğu bir örnek. (Armbruster'dan)
Üç beyaz salyangozdan ikisi, F1'dekiyle aynı oranlarda ayrılacak olan melezlemelerdir. Her zaman saf olarak üreyecek olan saf beyaz, yalnızca akraba çiftleştirmesi yoluyla belirlenebilir. Bu nedenle, Peru Harikası çiçeklerindeki üç renk yerine, burada dışarıdan tanınabilir iki renk desenine sahibiz. Oranlar 3:4 beyaz ve 1:4 bantlıdır. Ancak genler hala 1:4 'AA', 1:4 'aa' ve 2:4 'Aa'dır.
Şimdiye kadar Mendelizm'i yalnızca iki gen söz konusu olarak ele aldık. Şimdi daha karmaşık ancak çok öğretici bir örneğe, iki Antirrhinum çeşidi arasındaki bir melezlemeye geliyoruz. Ancak baskın faktörler, yalnızca bir çiftte. Her iki çeşit de renk olarak farklıdır, biri beyaz ve biri kırmızıdır. Ayrıca form olarak, biri normal ve diğeri tüp şeklindedir. F1'de, Peru Harikası'nda olduğu gibi bir ara çeşit ortaya çıkar, yani pembe renkli bir çiçektir ancak çiçeğin normal formu, boru şeklindeki forma baskındır.
Bu F1'den iç üremeyle diyagramda gösterildiği gibi, F2'de 16 torundan şu sonuçları elde ederiz: normal formda 3 kırmızı birey; 6 pembe ve normal; 1 kırmızı ve boru şeklinde; 2 pembe ve boru şeklinde; 3 beyaz ve normal ve 1 beyaz ve boru şeklinde. Bu torunlar arasında, her ikisi de saf olarak üreyen, kırmızı ve normal form ve ayrıca beyaz ve boru şeklinde form olmak üzere iki yeni kombinasyon bulunur. Dahası, iki orijinal form, değişmemiş orijinal saflıklarında görünür. Saf beyaz ve saf boru şeklindeki bireyler, pembe renge sahip çift melezlemeler gibi hemen tanınabilir. Ancak, yalnızca daha fazla akrabalı üreme, kırmızı veya beyaz renkli ve normal formdaki hangilerinin saf olarak üreyeceğini bize söyleyebilir. Bana öyle geliyor ki bu örnek, bal arılarının melezlenmesinde, aramamız gereken ayrımcılığın türünü çok açık bir şekilde ortaya koyuyor.
Antirrhinum-Bir yandan renk ve form baskınlığı, diğer yandan çekinikliğin ara kalıtım yoluyla aktarıldığı ilginç bir örnek. (Armbruster'dan)
Ve pratik deneyimler aslında bunun sadece basit bir teori olmadığını gösteriyor. Arı ıslahında, dış özelliklerin tekdüzeliği saf kalıtımın garantisi değildir. Sadece daha fazla çiftleşme, kendi aralarında saf üreyecek bireyleri üretebilir. Bu nedenle belirtilen tipleri elde etmek için, en az 16 adet olması kesinlikle gereklidir. F2'de daha karmaşık melezlemeler ve ayrışmalara dair birçok başka örnek verilebilir. Ancak burada bal arısının ıslahıyla ilgilendiğimizde, bunu yapmanın bir anlamı olduğunu düşünmüyorum.
Yukarıda verilen üç örnek, Mendelizm'in esaslarını ve pratik bilimsel yetiştirme için önemlerini açıkça göstermektedir. Mendel, elde ettiği rakamlardan bireysel faktörlerin oranlarının sabit kaldığını ve karışmadıklarını, ancak nesilden nesile bireyselliklerini koruduklarını göstermiştir. Dahası, pratik ıslah amacıyla özellikle önemlidir. Genel kural, bu bireysel faktörlerin gerçek ve birbirinden bağımsız olarak ürediği geçerli olsa da, bu her durumda gerçekleşmez. Bu nedenle, kalıtsal faktörlerin yeni kombinasyonlarına sahip bireyler yetiştirebiliyoruz. İki tür Antirrhinum örneğinde gördüğümüz gibi, kırmızı veya beyaz rengin normal veya boru tipli formla yer değiştirmesi ve birleştirilmesi mümkündür. Açıkçası bu olasılık yalnızca dış özelliklerle sınırlı değildir, çoğu kalıtsal yatkınlığa kadar uzanır. Tüm bunlar, uygun şekilde gerçekleştirildiğinde melezleme ile ıslahın, elimizdeki genleri isteğe göre sentezleme ve ayrıca bugün ihtiyaçlarımızı daha iyi karşılayan yeni kombinasyonlar üretme olanağı sunduğunu göstermektedir.
Ek olarak, bir melezlemede, faktör sayısı ne kadar fazlaysa, ayrışmalar o kadar çok olur. Farklı bireyler ve bunların dış formları arasında o kadar fazla çeşitlilik olur. Dörtlü bir melezlemede, F1'de üretilen ve 256 olası döllenme yolunu temsil eden, on altı farklı türde germ hücresi veya gamet elde ederiz. F2'de ayrılanlardan en az 16'sı saf olarak üreyen, tamamen yeni kombinasyonlardır. Böyle bir dörtlü çaprazlamanın olasılıkları, iki arpa çeşidi arasındaki bir melezlemenin klasik örneğiyle gösterilebilir.
Aşağıdaki şemada ortada F1 vardır. 1) sarkık, 2) başlıklı, 3) iki sıralı, 4) siyah kabuktur. Diğer gruplarda 16 homozigot vardır. Bunlardan 2'si orijinal çifti ve diğer 14'ü yeni kombinasyonları temsil eder. Akrabalı üreme, bize yeni karakter kombinasyonları yaratmanın anahtarını sağlayan F2'deki özelliklerin, yeniden gruplanmasını sağlar. Şu anda sahip olduğumuz sayısız değerli çeşidin, binlerce yıl boyunca ortaya çıkması bu şekildedir. Bunlar, her türlü yaşam biçiminde, hayvanlarda, bitkilerde ve çeşitli meyvelerde, ya planlamayla ya da şans eseri ortaya çıkmıştır. Aynı şekilde uzak geçmişte, yabani tahıl çeşitlerinin şans eseri melezlenmesi, şu anda sahip olduğumuz, orijinalleri artık mevcut olmayan çeşitleri üretmiştir. Bu çeşitlerin gelişiminin, milyonlarca yıllık bir süre boyunca ve sadece belirli bir anda gerçekleşmemiş olması muhtemeldir. Bu hatlarda daha fazla gelişme, bugün dikkatlice yapılan seçime dayalı ıslah yoluyla bizlerin elindedir.
14 farklı yeni kombinasyonla sonuçlanan klasik bir arpa melezlemesi örneği. (Armbruster'dan)
Şimdiye kadar en dikkat çekici başarılar, bitkiler arasında olmuştur. Burada yetiştiricinin elinde, sadece olası seçimler için neredeyse sınırsız sayıda örnek değil, aynı zamanda bir neslin diğerini hızla takip etmesi de vardır. Bu iki avantaj evcil hayvan dünyası için geçerli değildir. Ancak göreceğiniz gibi, bal arısı bir istisnadır (ne mutlu ki bizim yararımıza), ancak bitkilerdeki kadar değil.
Damızlıkçı adayının, bir F2'de mümkün olan tüm melezlemeleri kuşbakışı görmesinin kolay bir yolu, bir tür taslak tablosu oluşturmaktır. Üst kenara erkek gametler veya sembolleri, sol kenara ise dişi gametler veya sembolleri basılır. Karelere semboller veya harfler yazılabilir, önce tahtanın üst kenarından alınanlar ve sonra tahtanın sol kenarından alınanlar. Bu şekilde olası kombinasyonların hiçbiri göz ardı edilemez. Peru'nun Marvel çiçeği durumunda dört olası kombinasyon vardır: 'RR', 'rr', 'Rr' ve 'rR'. Son ikisi aynı genotipler olmalarına rağmen, farklı yavrular üretir.
İki çift özelliği içeren bir melezlemeye geldiğimizde 16 kareye; üç özellik için 64 kareye; dört özellik için 256 kareye ihtiyacımız var. Sol üst taraftan, sağ alt tarafa çizilen diyagonalde çift saf olan bireyler, diğer diyagonalde ise çift çaprazlanmış bireyler var. Bunlar, ayrımı tam olarak F1'deki gibi yapmak için, yalnızca kendi kendine döllenmeyi gerektirir.
Çevirmen Notu: Brother Adam'ın bahsetmiş olduğu tabloya, yaygın olarak "Punnet karesi" deniyor. Aşağıda 4×4 =16 kareye sahip bir örneğini paylaşıyorum.
Sürekli olarak insanların saf Karniyol'dan, saf bir İtalyan'dan ve bu yüzden bu ırkların saf olarak devam ettiğini bahsettiğini duyarız. Ancak Mendel'in yasaları ışığında bu saflığın, Peru Harikası çiçeğinin kırmızı ve beyaz özellikleri gibi nispeten az sayıda bireyde olduğu nettir. Bu tür canlılarda, basitçe saf bir ırk olarak tanımlanabilecek neredeyse hiç birey yoktur. Genlerin tamamı, kendi kendini yaymanın normal üreme yönteminde olduğu gibi, dokunulmadan aktarılır. Ek olarak, elverişli veya elverişsiz bir çevre, kalıtımın dayattığı sınırlar içinde bu formlarda gelişmeyi ve büyümeyi engelleyebilir veya destekleyebilir. Dolayısıyla bu basit yaşam formlarında, seçilim söz konusu değildir. Sadece kalıtsal olarak karmaşık yaşam formlarına sahip olduğumuzda, ihtiyaç duyduğumuz özellikleri yoğunlaştırmak, sabitlemek ve ayrıca istenmeyenleri ayıklamak için seçilim ve dikkatli çiftleştirmeden yararlanmamız mümkündür.
Tüm bunlardan, bitki ve hayvan dünyasında ilerleme kaydetmenin tek olası yolunun melezleme ile ıslah olduğu sonucu çıkar. Bu, ıslahımız için açıkça tanımlanmış bir amaç, buna karşılık gelen bir seçilim ve ardından hat ıslahı gerektirir. Yaşayan formların gelişim tarihi ve pratik deneyim bu sonucu doğrular.
Yine de, daha önce belirttiğimiz gibi, yüksek derecede ırksal saflık, neredeyse her zaman arılarda temel bir canlılık kaybına neden olur. Bununla bağlantılı olarak akılda tutulması gereken bir nokta, bal arısında çoklu çiftleşme nedeniyle aynı anda hem saf çiftleşmiş hem de karma çiftleşmiş ana arılara sahip olmamızdır. Bu tür karma çiftleşmiş ana arıların yavruları kısmen saf ve kısmen melezlenmiştir. Dolayısıyla dikkatli bir seçimle, farklı renkli torunlardan tamamen saf tipte ana arılar üretebiliriz. Bu sonuç teoriden türetilmiştir, ancak gerçek sonuçlarla doğrulanmıştır.
Kaynak: Pendore Blogu — çeviri/derleme. Hakan Bozkurt