Gördüklerimiz yaşam oyununun gerçek oyuncuları değildir; biz sadece onların oyunda kalma stratejilerinin sonuçlarını görüyoruz.
Itai Yanai & Martin Lercher
Çeviren: Okan Nurettin Okur & Emine Öykü Güner
İnsan son derece ilginç bir canlıdır; benzersiz ve son derece karmaşık özelliklerimiz genom denilen geniş bir DNA dizisi tarafından kodlanmıştır. Daha da ilginci ise bilim, genomumuzun büyük bir kısmının biyolojik olarak işlevsiz olduğu yönünde kafa karıştırıcı bir paradoks ortaya koymuştur.
Peki genomumuzun büyük bir kısmını oluşturan bu gizemli ‘karanlık madde’ gerçekten işlevsiz midir?
Genomumuzda, nesiller arasında büyük ölçüde değişmeden aktarılan nispeten istikrarlı DNA uzantıları olan 20.000’den fazla gen bulunmaktadır. Bu genler, vücudumuzun ana yapı taşları olan moleküller, özellikle de proteinler için planlar içerir. Fakat ilginç olan şudur ki, protein yapıları kodlayan DNA, genomumuzun sadece yüzde 3’ünden fazlasını oluşturur. Peki ya diğer yüzde 97’si? 2001’de insan genomunun ilk taslağının yayınlanmasıyla birlikte bu karanlık bölgenin farkına vardık. DNA’mızın kabaca yarısının tekrar eden uzun harf dizilerinden oluştuğu ortaya çıktı. Peki tüm bu tekrarlar gerçekten işlevsiz midir?
Bu soruyu yanıtlamak için dünya çapında yüzlerce bilim insanı DNA Elementleri Ansiklopedisi ya da ENCODE adı verilen devasa bir bilim projesine katıldı. Neredeyse on yıl boyunca yoğun bir şekilde çalıştıktan sonra, 2012 yılında ENCODE şaşırtıcı bir sonuca vardı: İnsan genomunun yüzde 80’i sanılanın aksine, aslında işlevseldir. ENCODE, genomu sistematik olarak belirli işlevler için inceledi. İşlevlerinden biri proteinleri kodlamak; diğer işlevi ise genlerin çalışmasını düzenleyen ‘moleküler bir anahtar’ olarak hareket etmek olabilir sonucuna ulaştı. Örneğin bir deneyde ENCODE, diğer genleri harekete geçirdiği bilinen proteinler olan ‘transkripsiyon faktörleri’ tarafından bağlanan DNA için tüm genomu araştırdı. Böylece ENCODE, insan genomunun tüm genlerini oluşturan 3 milyar nükleotidin yüzde 80’i için işlevsel bir ipucu sağlayan kapsamlı bir katalog derledi. ENCODE sonuçları, genomumuzun gerçekten de düzenli bir plan olduğunu; insan genomunun neredeyse her parçasının bir nedenle orada bulunduğunu ve genetik mirasımızın önemsiz bir yığından ibaret olmadığını doğruluyor gibiydi.
Eskiden önemsiz olarak sınıflandırılan bir DNA dizisi olan ‘LINE-1 elementlerini’ düşünün. Genomumuz, ‘bencil gen’in tam tanımı olan kendi kopyalarını çoğaltmaktan başka bir şey yapmayan bu 6.000 harflik dizinin 500.000 kopyasıyla doludur. ENCODE’a göre, bu LINE-1 elementleri biyokimyasal olarak aktif oldukları için işlevseldir. Ancak bu hayati bir işlev gördükleri anlamına mı gelir?
Muhtemelen hayır. ‘İşlev’ bakış açınıza göre değişen bir kelimedir ve ENCODE çok kapsayıcı bir tanım seçmiştir. ENCODE’a göre işlev, genomun belirli bir biyokimyasal faaliyetle ilgili herhangi bir kısmına atfedilebilir. Ancak bu tür bir kapsayıcılık hatalı sonuçlara yol açabilir. Gerçekten de ENCODE’un yüzde 80’lik ‘işlevsel öğelerinin’ birçoğunun insanın hayatta kalmasına ve insan genomlarının çoğalmasına katkıda bulunması olası değildir; işlevi bir insan planı perspektifinden ele alırsanız bu tür yanılsamalar kaçınılmaz olacaktır.
Genomu bedeni inşa etmek için hassas ve düzenli bir plan olarak görmek çok önemli bir gerçeği gözden kaçırmamıza neden olur. Aslında genomumuz biz insanlara hizmet etmek için bulunmuyor, aksine bizler, çok eski zamanlardan beri nesiller boyu atlayarak hayatta kalan bir genler topluluğu olan genomumuza hizmet etmek için varız. Bu genler ‘hayatta kalma makineleri’ yani insanları inşa etmek üzere evrimleşmiş araçlar olarak programlanmıştır. Biyolojik gerçekliğin soğukkanlı bakış açısına göre, bizler yalnızca genomlarımızdaki bu yolcuların hayatta kalmasını sağlamak için varız.
Richard Dawkins’in dönüm noktası niteliğindeki kitabı Bencil Gen’in (1976) ana fikri budur ve bakış açısındaki temel değişimi kabul etmek, güneşin bizim etrafımızda değil, dünyamızın güneşin etrafında döndüğünü kabul etmek kadar zor olabilir. Bencil gen metaforu, genomumuzla ilgili en önemli metafor olmaya devam etmektedir.
Charles Darwin’den bu yana kuşaklar boyu biyologların çalışmalarını temel alan Dawkins, evrim teorisini mantıksal bir ilke olarak inceledi. Darwin’in bilime en büyük katkısı doğal seçilim kavramıydı yani bir popülasyonun kaçınılmaz olarak yavaş yavaş çevresine uyum sağlamasına neden olan temel mantıksal ilke. İlk olarak, genler zaman içinde rastgele mutasyona uğradıkça bireylerde çeşitlilik ortaya çıkar. Daha sonra, doğal seçilimin akılsız süreci sayesinde, bazı bireyler genlerindeki farklılıklar nedeniyle hayatta kalma ve üreme görevinde diğerlerinden daha başarılı olur, böylece bu farklılıklar aktarılır.
Gördüklerimiz yaşam oyununun gerçek oyuncuları değildir; biz sadece bu oyuncular oyunda kalmak için strateji geliştirirken ortaya çıkan sonuçları görürüz.
Darwin, basit bir mantıksal ilkenin, daha önce bir tanrının suretinde özel olarak yaratıldığına inanılan insanoğlu da dahil olmak üzere çevremizdeki tüm muhteşem canlı tasarımına yol açabileceğini gösterdi. Doğal seçilim mantığı türlerin evriminin çok ötesinde geçerlidir. Kendini kopyalamakta iyi olan her şey teknik olarak hayatta kalmaya devam edecektir.
Genomu bedeni inşa etmek için hassas ve düzenli bir plan olarak görmek çok önemli bir gerçeği gözden kaçırmamıza neden olur. Aslında genomumuz biz insanlara hizmet etmek için bulunmuyor, aksine bizler, çok eski zamanlardan beri nesiller boyu atlayarak hayatta kalan bir genler topluluğu olan genomumuza hizmet etmek için varız.
Genomlarımız, her nesilde ebeveynlerimizin genomlarında bulunan genlerden yeniden bir araya getirilir. Anneniz ve babanız size aktarılan DNA’yı hazırlarken, kendi ebeveynlerinden miras aldıkları genom kopyalarını yeni kombinasyonlar halinde yeniden birleştirir. Doğal seçilim açısından bakıldığında, her gen uzun ömürlü bir çoğaltıcıdır ve temel özelliği kopya üretme yeteneğidir. Kopyalar üretebilmek için birçok gen, içinde bulundukları organizmanın hayatta kalması için önemli işlevler geliştirmiştir. Kopyalamada başarısız olan genler artık ortalıkta görünmezken, iyi olanlar bile diğer kopyalayıcıların acımasız rekabetiyle karşı karşıya kalır. Yalnızca en iyiler kendilerini çoğaltmak için gereken kaynakları güvence altına alabilir.
Genom; doğada nesilden nesile atlayan ve bizi (ya da başka herhangi bir türü) hayatta kalma makineleri olarak kullanan çoğaltıcılardır. Genomumuza baktığımızda, insan bedenini inşa etmek için bireysel genlerin nasıl işbirliği yaptığına şahit olabiliriz. Ancak insan vücudunun yapımında ve korunmasındaki işbirliği, esas gaye olarak bencil genlerin aktarımı için oldukça başarılı bir stratejidir.
Öyleyse neden biyolojide önemli olanın genler değil de insanlar (hayvanlar veya bitkiler) olduğuna inanarak kandırılıyoruz? Bu tamamen bakış açısıyla alakalıdır. Görebildiğimiz dünya; genomları fark edemeyeceğimiz kadar büyüktür ve yaşam süremiz, tek tek genlerin nasıl ortaya çıktığını, değiştiğini ve tekrar yok olduğunu, milyonlarca yıl boyunca gelişen süreçleri göremeyecek kadar kısadır. Gördüklerimiz yaşam oyununun gerçek oyuncuları değil; biz sadece onların oyunda kalma stratejilerinin sonuçlarını görüyoruz.
Genomlarımızdaki pek çok gen, daha iyi hayatta kalma makineleri yapmaya katkıda bulundukları için aktarılabilmiş ve bugüne ulaşabilmiştir. Peki ya sözde önemsiz olanlar, örneğin 500.000 LINE-1 elementi ne olacak? Cevap son derece basit. Her bir LINE-1 elementi bir dizi genden oluşur. Bütün bunlar birlikte, genoma kendisinin ek kopyalarını yerleştiren moleküler bir program yürüten proteinleri kodlar. Yani böylece görkemli bir kopyala-yapıştır stratejisi ortaya çıkar. Bunların 500.000 kopya olması, başarılı çoğalma programlarının bir kanıtıdır. LINE-1’ler kendilerini genoma tekrar tekrar kopyalayarak hayatta kalma makinesini oluşturan genlerle ilişkili kalmalarını sağlar.
Çok sayıda LINE-1 kopyası çıkarılsa, kaybolsa veya mutasyonlar nedeniyle hasar görse bile, genomun başka bir yerinde her zaman daha fazla kopya bulunacaktır. Bu, LINE-1’lerin varlığını sürdürmesini haklı çıkarmak için tek açıklamadır. İnsan açısından ise son derece işlevsiz biyolojik bir yığından ibarettir. Bununla birlikte ENCODE, bu DNA segmentlerinin transkripsiyon sürecine katıldıkları için işlevsel olduklarını, böylece genin moleküler bir şablonun aynısından daha fazlasını üretmek için çalıştığını düşünmektedir. Dolayısıyla, LINE-1’lerin çoğu artık protein üretme kapasitesine sahip olmasa da, ENCODE bunların insan planının bir parçası olduğu sonucuna varacaktır.
Bu noktayı vurgulamak için genomdaki bir başka çöp türü olan yaklaşık 300 harf uzunluğundaki ‘Alu’ elementini düşünün. Genomunuzun her bir yarısı bu genin 1 milyon kopyasını içerir. Bu gen ne işe yarar? Alu’nun dizilimine bakıldığında çok ilginç olmayan bir gen ortaya çıkar. Tek istisna, dizisinin son kısmıdır: LINE-1 elementlerinin son bölümüyle tam olarak eşleşir. LINE-1’lerde bu harf dizisi bir sinyal olarak kullanılır, böylece LINE-1 proteinleri hangi diziyi başka bir genomik konuma kopyalamaları gerektiğini bilirler. Aynı sinyale sahip olan Alus, etkili bir şekilde LINE-1 elementleri gibi davranarak LINE-1 mekanizmasını kandırıp onları genoma kopyalayıp yapıştırır.
O halde, en temel düzeyde, genomumuz insan yapmak için bir plan değildir. Bunun yerine, kendilerini çoğaltmaya çalışan, insanları aracılar yapan ve kullanan bir dizi gendir. Genomumuz elbette bir insan planı içeriyor, ancak bizi inşa etmek genomumuzun hayatta kalmak için kullandığı stratejilerden sadece biri. Yavru bırakma konusundaki bencil arzularıyla genlerimiz, birlikte verimli bir şekilde çalıştıkları, her birinin bir sonraki nesle ulaşmasını sağlamak için iş bölümü yaptıkları bir toplum oluşturacak şekilde evrimleşmiştir. Adam Smith’in görünmez eli gibi, bu toplumdaki genler de adalet ya da tasarım duygusuyla değil, sadece kendi hayatta kalmalarını en üst düzeye çıkarmak için birbirleriyle işbirliği yaparlar. Bu karmaşık toplumdaki genlerin sayısız etkileşiminden, canlılar dünyasında gördüğümüz çarpıcı biyolojik adaptasyonlar ortaya çıkar.
Çöp, sadece bir çöp değildir. İşlevi bu olmasa bile bir noktada işe yarayabilir.
Genomumuz, ona tutunmayı başaran işlevsiz (!) bölümlerle (herhangi bir katkısı olmadığı düşünülen DNA ile) doludur. Bunun nedeni, verdikleri hasarın diğer genler için ayıklamaya değecek kadar büyük olmamasıdır. Bir başka sebep ise hayatta kalma stratejilerinin işbirlikleri nedeniyle onları dışarı atmanın zor olmasıdır.
ENCODE insan genomunun yüzde 80’inin işlevsel olduğunu belirtti. Ancak genomun yüzde 97’si, insan yaşamını destekleyen proteinleri ya da diğer molekülleri kodlamadı. Bütün bu DNA sadece önemsiz bir çöp mü? Tabii ki değil. Şüphesiz ki henüz işlevini kavrayamadığımız pek çok molekül var. Ayrıca bir plan tek başına bir şey inşa etmek için yeterli değildir. Aynı zamanda montaj talimatlarına ve inşaat sürecini düzenleyen bir zaman planına da ihtiyacınız vardır. Genomun bu organizasyonel başarıdan sorumlu olan kısmı, planda olan yüzde 3’lük kısma muhtemelen yüzde 7 civarında bir değer daha ekliyor. Bu durum da bilim adamlarının, genomun insandaki işleyişini belirlemek için genomun yaklaşık yüzde 10’una gerçekten ihtiyaç duyulduğundan şüphelenmesine yol açıyor.
Bu yüzde 10’luk bölümün iyi bir kanıtı var. Kendi genomumuzu diğer memelilerin genomuyla karşılaştıracak olursak, genomun yüzde 90’ının rastgele mutasyonlar yoluyla serbestçe değişebildiğini görürüz. Görünüşe göre bu DNA harfleri (yaşamın dili olan DNA’nın alfabesi sadece 4 harften oluşur: A, T, G ve C. Bu harfler, DNA molekülünü oluşturan nükleotid adı verilen kimyasalları temsil eder) hayatta kalma makinesinin verimliliğine bir katkıda bulunmuyordu. Buna karşılık, geri kalan yüzde 10’daki mutasyonlar doğal seçilim tarafından ayıklandı. Çünkü bu mutasyonlar ya hayatta kalma makinesinin işleyişine zarar vererekti ya da dizilerin serbest yükleme kapasitesini azaltarak DNA dizilerinin yayılma yeteneğini tehlikeye atacaktı. Bu durum geleneksel olarak evrimci biyologlar ve bilim felsefecileri tarafından kullanılan bir fonksiyonun tanımıdır. Eğer bir şey doğal seçilim tarafından korunuyorsa, o zaman işlevseldir. O halde fonksiyon, belirli bir DNA dizisinin yayılmasını veya korunmasını sağlayan özellik olarak tanımlanır.
Çöp çöp değildir ve Nobel ödüllü ve genetik öncüsü Sydney Brenner’ın işaret ettiği gibi, işlevi bu olmasa (DNA dizisinin yayılması veya korunması) bile bir noktada işe yarayabilir. DNA’nın herhangi bir kısmı kazara genomun yayılmasına ve hayatta kalmasına katkıda bulunacak bir yapıya dönüşebilir. Örneğin eklendiği komşu genlerin ifadesini olumlu yönde değiştiren bireysel LINE-1 veya Alu dizileri. Gen topluluğunun bu az sayıdaki üyesi fiilen taraf değiştirdi ve insan yaşamının planını sağlayan (vücudunun düzenlenmesi ) gen toplumunun bir parçası oldular.
Genomumuzun insan yaşamının planını kodladığı yönündeki yanlış anlaşılma hala devam ediyor. Plan analojisi genomumuzun çoğunluğu için geçerli değildir. Bunun yanında plan dışı bileşenler de işe yaramaz bir çöp değildir. Birisi ya da bir şey bu genetik kodun çoğundan yararlanır, ancak değeri belirleyen bakan gözdür. Alu ve LINE-1 gibi işlevsel tekrarların çoğunluğundan yararlananlar yalnızca kendileridir. Anlaşılan odur ki, evrimsel süreçte çok uzun bir zaman boyunca, ilk kopyalayıcılara kadar uzanan birçok DNA dizisi genomumuzda hayatta kalmıştır.
Kaynak: https://aeon.co/essays/our-genome-is-not-a-blueprint-for-making-humans-at-all (son erişim tarihi: 17.08.2024).
