Canlılarda formun oluşumu: DNA yaşam mı yoksa şablon mu?

DNA'dan proteinlerin oluşumunu, yaşamımız için "elzem" esansiyel amino asitler (EAA) kavramını, bilinen işlevlerini ve endüstriyel üretimdeki yerlerini geçen hafta inceledik, ama konunun içrek (Batını, ezoterik) kısmına giremedik. Yapılan onca çalışmaya karşın DNA hala anlam açısından bilinmemektedir. Çoğalan bütün hücrelerde vardır, eşlenmediği sürece çıplak değildir (histon adı verilen moleküllerle kapatılmıştır), hangi kısmının açılıp sentezleneceği dışarıdan gelen talebe bağlıdır (yediklerimiz de bunu etkiler). Bu talep histonlara ya da DNA'ya metil denen bir karbon ve üç hidrojenden yapılmış ekler takılarak belirlenir (tespihin tanelerine yandan boncuklar takılması gibi bir durum). Bir bölge metillenmişse etkinleştirilir. Yani işlev metilin kontrolündedir. Ancak genel sorun, geçen hafta dile getirdiğim gibi, "molekülün aklı mı var?" sorusunda düğümlenir. Sinyal DNA'nın her yerini etkileyebilecekken neden bir gen etkinleşmektedir?
Aynı şey embriyonun gelişimi için de söz konusudur, birkaç milimetre büyüklüğünde olsa da, hangi hücrenin neyi oluşturacağı bellidir. Omurgalılarda kol gelişimi araştırmaları da daha çok civcivlerde yapılmıştır. Civciv cenininin kol gelişiminden sorumlu "tomurcuğu" şerit biçiminde çıkartırsanız, kanadın ucu gelişmez. Bu deneyi zamana yayarsanız, şeridi ne kadar erken çıkarırsanız, kolun o kadar büyük bir parçasının gelişimini engellemiş olursunuz. Ama bu şeridin serçe parmak kısmını kesip (gen değil, hücre topluluğu) yeniden eklerseniz, "ayna simetrisinde tam bir el" daha gelişir (1). Bu durum genel şehir efsanesi, "piliç restoranları bu kadar kanadı nereden buluyorlar?" sorusunun bir açıklaması mıdır bilinmez, ama ayna simetrisinde ikinci bir kol gelişimi çok önemlidir. Çünkü bu model "hücre gruplarının önceden belirlenmiş yapıyı oluşturduklarını" anlatır. Bu özellik sinekten köpekbalığına pek çok hayvan embriyosunda denenmiştir, kural değişmez. Üstelik simetrik yeni kol gelişimi bazı kimyasal uyaranlar kullanarak da gerçekleştirilebilir. Oysa yine aynı sorunun yanıtı açıkta kalır: Bu gelişimde etkin olan molekülün aklı mı vardır ki ne zaman etkin hale geçeceğini bilmektedir? Evrimciler bu durumu olasılıkla "en uygun koşullar bu şekilde olduğu için" tadında gevrek bir açıklamayla karşılar. Oysa o açıklamaya göre "yeni nakledilen kolun susması" en uygunudur. Yok değilse, o halde dört kollu tavuk evrimsel açıdan piliç restoranlarında yer bulmak konusunda mı avantaj bulur? Kafa karıştırıcı değil mi?

Tek kodlu amino asitler, yaşamı başlatan metionin ve olgunlaştıran aromatikler

DNA ve proteinler açısından kavramsal bir çelişki de metionin ve triptofan gibi "tek kodla karşılık bulan elzem amino asitler" açısından söz konusudur. Her ikisi de çok çok önemlidir, peki neden tek kodla karşılanır? Birden çok kodla garantiye almak daha uygun olmaz mıydı? Bu durumda her iki amino asidin neyi karşıladığını gözden geçirmek gerekir. Metionin protein yapımında başlatıcı roldedir. Bütün proteinlerin sentezi metionin koduyla başlar, ancak sonrasında bu ilk metionin kesilerek çıkartılır. Metioninin protein sentezini başlatmak dışında çok önemli işlevleri de vardır. Genlerin etkinliklerinin düzenlenmesinden tutun (hangi genin aktif hale geçip, hangisinin kapatılacağı), histonların açılıp kapanmalarına dek bütün DNA işlevi metioninden aktarılan metil gruplarıyla gerçekleşir. Organik moleküllerin hemen hepsi metil grubu içerir, ama bunu aktarma becerisi özellikle metionine özgüdür. Triptofan ise sentezle ilgili bir rol oynamaz, ama ürünün sonucunda yer alır. Bitkiler ve hayvanlarda "aroma" denen karakteristik özellikleri veren bileşikler (sağlığımız için çok önemli flavonoidler) triptofandan sentezlenir. O halde metionin yaşamın başlangıcının, triptofan ise olgunlaşmasının göstergesidir. Metionin (ve bundan yapılan sisteinin) ortak özelliği sülfür grubu, tiptofanın özelliği ise aromatik yapı içermesidir. Lütfen bu yazının anlatım dili teknik detaylar içerdiği için beni bağışlayın, ama metionin (sistein) ve triptofanın bu kadar üzerinde durmam boşuna değildir, genel açıklamaya yönelik gelecek yazıların da temelini oluşturacaktır.

Genler ve yaşam süresi ilişkisi, kalori kısıtlamasının önemi

DNA kodlayıp eşlemek için vardır, genler büyük bir sistemin gereğinde başvurulacak hafıza yedeklemeleridir. Başvuru sadece ihtiyaca binaen olmaz, zamansal bir düzenlenmeyi de beraberinde gerekli kılar, yani canlıların doğma, olgunlaşma ve ölme süreçleri bir cins zamansal hafızayı da içinde barındırırlar. Bunun sonunda bizim "yaşlanma" olarak adlandırdığımız durum ve değişiklikler ortaya çıkar. Bugüne dek yapılan çalışmalarla, yaşam süresini uzatacak tek yöntemin kalori kısıtlaması olduğu sonucuna varılmıştır (hayattan alınabilecek toplam kaloriler önceden mi saptanmıştır?). İnsanlar ve hayvanlar ihtiyacı olduğu hesaplanan kalorinin altında kalırsa yaşam süresi uzar. Oysa çok sayıda araştırma, bunun sadece kalori ile değil, yenilen şeyin içeriği ile de ilişkili olduğunu göstermiştir. Ev sineklerinde yapılan araştırma, hayvanın kalori kısıtlaması dışında, bazı maddeleri tüketmeleri durumunda da yaşam sürelerinin arttığını göstermektedir (2). Her ne ise, bu anlattıklarımın hiçbiri formun oluşumunu açıklamaz. DNA ve gen araştırmaları canlının formunun oluşumu açısından bakıldığında çok kısırdır (kulak ya da burun geni yoktur). Madem öyle, yaşamda DNA daha çok yedek hafıza ya da gereğinde kullanılan şablondur. Benim anladığım, form daha çok "önceden belirlenmiş bir boşluğun içinin doldurulması" şeklinde ortaya çıkmaktadır. Bu bir yere kadar koşullar, kaynaklar ve dış uyaranlara bağımlıdır. Ancak moleküllerin aklı olmadığına göre (en az bir metreye ulaşan bir "auraları" da yoksa) formu oluşturmak için gereken ortamı yaratamazlar. Görünen o ki formun gelişimi farklı bir bakış açısını gerektirmektedir.

Kaynaklar: (1) Shubin N. İçimzdeki balık. İnsan vücudunun 3.5 milyar yıllık tarihine seyahat. NTV Yayınları, 2010. (2) Mair W, Piper MDW, Partridge L. Calories do not explain extension of life span by dietary restriction in Drosophila. PLoS Biol 2005; 3: e223.