Gregor Mendel ve Bezelyeleri: Genetik Biliminin Doğuşu

Genetik denilince, sanırız ilk akla gelenler, başta “insan klonlama” olmak üzere, çeşitli bilim kurgu çağrışımlardır. Bu, çok da yanlış olmasa gerek; çünkü genetik henüz oldukça yeni bir bilim dalı ve de çok önemli buluşlara gebe. Bunlardan ilk akla gelenler sağlıkla ilgili olsa da, genetik bilimi ya da mühendisliği, kimya endüstrisinden bilgisayarlara pek çok dalda çok önemli uygulama alanları bulmaya ve bu alanlarda köklü değişiklikler yapmaya aday.

Genetik ya da kalıtım bilimi denildiğinde akla gelecek ilk kişi ise kuşkusuz kalıtsal özelliklerin aktarımının temelini keşfeden, deneysel biyoloji metodolojisine olağanüstü bir anlayış getiren genetik biliminin öncüsü Avusturyalı rahip Gregor Mendel olacaktır.

Johann Mendel (Gregor ismini sonradan alacaktır) 1822’de, Habsburg hanedanlığına ait Silezya’nın Heinzendorf köyünde bir çiftçinin oğlu olarak dünyaya gelir. İlkokulda başarısıyla dikkatleri çeken Johann, daha iyi bir öğrenim için köylerine 25 km uzaklıktaki başka bir okula gönderilir.

Başarılarına burada da devam etmesi üzerine, yoksul ailesi için çok zor olsa da orta öğrenime devam etmesine katar verilir.

O dönemde, üniversiteye devam etmek isteyen orta öğrenim mezunlarının iki yıl felsefe eğitimi alması gerekmektedir. Genç Mendel, bu amaçla 1841’de Olomouc’taki Felsefe Enstitüsü’ne kaydolur. Buradaki öğrenimini tamamladıktan sonra, maddi durumunun üniversiteye devam etmesine el vermeyeceğini gören Mendel, 21 yaşındayken, rahip adayı olarak Brünn’deki Augustinusçu Aziz Thomas Manastırına girer ve geleneklere uygun olarak adını Gregor olarak değiştirir.

Manastır Mendel’in Deney Alanı Oluyor

Mendel, manastırda elbette ki dünyaya kendini kapamış bir rahip hayatı yaşamayacaktır. Tersine, manastır onun doğaya olan merakını doyurabilme yönünde çalışmalarını yürütebilmesi için hiç de fena bir ortam sunmaz Mendel’e.

Öncelikle manastırın büyük bir kütüphanesi bulunmaktadır. Bunun yanında, botanik ve mineral koleksiyonları ve ender bulunan bitkilerin yetiştirildiği bir deney bahçesi bulunmaktadır ki, Mendel kendisini tarihe geçirecek deneylerini, ilerleyen yıllarda burada yapacaktır.

Mendel 1847’de rahip olur. Manastırdaki rahiplerin çoğu bölgedeki orta öğrenim kurumlarında ya da Felsefe Enstitüsü’nde öğretmenlik yapmaktadır. Mendel de 1849’da, Brünn yakınlarındaki bir okulda geçici Yunanca ve matematik öğretmeni olarak işe başlar. Ancak öğretmenliği devam ettirebilmesi için devletin düzenlediği öğretmenlik sınavını geçmesi gerekmektedir.

Çalıştığı okulun müdürü tarafından öğretmenliği takdir edilse de, sınava yeterince hazırlanamayan Mendel, bu öğretmenlik sınavını geçemez. İlginçtir, doğa bilimlerine küçük yaşlardan itibaren tutkun olan Mendel, sınavda en düşük notları biyoloji ve jeolojiden almıştır…

Manastırın başrahibi Napp’ın da desteğiyle Mendel, 1851-1853 arasında Viyana Üniversitesi’nde fizik ve botanik öğrenimi görür. Bir sonraki yıl Brünn’de bir teknik lisede öğretmenliğe başlayan Mendel, 1855’te öğretmenlik sınavına tekrar girer. Ancak bu kez de hastalık sebebiyle sınavı veremez. Mendel buna rağmen öğretmenlik yapmaya devam etse de, sınavı veremediği için maaşını eksik alacaktır.

İnsanoğlunun yüzyıllardır ilgisini çeken kalıtım konusundaki çalışmalar, Eski Yunanlı ünlü tıp bilgini Hippokrates’e kadar uzansa da, aradan geçen sürede kayda değer bir gelişme yaşanmamıştır.

Yedinci yüzyıldan itibaren doğa bilimlerinde bir gelişme yaşanmıştır; ancak bu gelişme, Mendel’in aradığı yanıtları verememiştir. Öyle ki, bitkilerde çiçeklenme ve üremenin kendiliğinden olduğu düşünülmektedir. Yalnız, 18. yüzyılda yaşayan ve türün saptanmasında bitkilerin cinsiyetini temel alarak yeni bir sınıflandırma sistemi geliştiren botanikçi Carolus Linnaeus, Mendel’i etkiler.

Mendel ve Bezelyeleri

Mendel bir süredir üzerinde düşünmekte olduğu kalıtımla ilgili çalışmalarına manastırın bahçesinde başlar. Bir yandan bitki yetiştirirken, öte yandan konuyla ilgili kitaplar okuyarak kendini geliştirir ve diğer yandan da Brünn’deki Doğa Bilimleri Derneği’ne girerek çalıştığı konudaki bilimsel gelişmeleri yakından takip eder.  Mendel ilk denemelerinde kullandığı bitkiler olan mısır, aslanağzı ve menekşeden istediği sonuçları alamaz. Yine de vazgeçmez ve 1856’da bezelyeler üzerine yoğunlaşmaya karar verir. Mendel’in deneylerinde bezelye kullanmasının nedenleri vardı:

• Yetiştirilmesi oldukça kolaydı,
• Yapay olarak hibridizasyonun kolaydı,
• Kısa zamanda ve çok defa döl verebiliyordu,
• Hermafrodit özellikli bezelye çiçeğinde stamen ve karpel adı verilen hem erkek hem de dişi organları bulunması ve başka bezelyelerinin çiçekleri ile tozlaşma yapmaması,
• Bezelyelerin dışarıdan kolayca gözlemlenebilen ve ayırt edilebilen zıt özelliklerinin olması.

Mendel bezelyelerle yaptığı ilk deneylerinde saf döl olup olmadığını araştırdı. Bu amaçla aynı bitkiyi birkaç kez arka arkaya tozlaştırdı. Bunun sonucunda yedi farklı saf döl elde etti.

Mendel bezelyeler üzerinde yürüttüğü uzun çalışmalar sonucunda, bitkinin uzun ya da kısa, çiçeklerinin ve yaprak koltuklarının renkli ya da renksiz, tohumlarının sarı ya da yeşil, düzgün ya da buruşuk olması gibi karşıt özelliklerden birini kuşaklar boyu taşıyan saf soylar elde etmeyi başarır.

Bunları birbiriyle çaprazlayan Mendel, alternatif özelliklerin saf soylar ve melez döllerde temel kalıtım birimleri ( bunlara daha sonra gen adı verilecektir) aracılığıyla ortaya çıktığını ve her özellik için bir çift kalıtım birimi olduğu sonucuna varır.

Mendel bulgularını değerlendirirken, bunların matematiksel analizini yapar ve bunlarda basit istatistiksel yasaların geçerli olduğunu görür. İşte Mendel’in çalışmalarını asıl önemli kılan da, çalışmalarının sonuçlarını açıklarken kullandığı bu bilimsel dildir. Mendel matematik eğitimi de almış olduğundan, çalışmalarının tüm sonuçlarında olasılık ilkelerinden faydalanmış ve başarıya ulaşması çok daha kolay olmuştur. Mendel’in başarısının sırrı yalnızca istatistiki verilerden yararlanması değildir. Deneyleri için uygun organizmayı seçmiş olması, bütün deneylerini az sayıda zıt karakter çifti kullanımı ile sınırlamış olması, yedi adet gözlemlenmesi kolay özellik belirlemiş olması ve tüm deneylerinin nicel kayıtlarını eksiksiz ve titizce tutması onu başarıya ulaştırmıştır.

Genetik Biliminin Doğuşu

Öne sürdüğü temel kalıtım yasaları ise günümüzün diliyle özetle, genlerin birbiriyle karışmadan bütünlüklerini koruduğunu; öğelerin bazıları baskın (dominant), bazıları ise çekinik (resesif) olduğunu, çiftleşen bireylerin bir sonraki kuşağın her üyesine kalıtım öğelerinin yalnız yarısını geçirdiğini ve anne ile babadan oluşan farklı bireylerin genetik yapısının farklı olduğunu söyler. Mendel sonuçlarını 1865’te Brünn’deki Doğa Bilimleri Derneği’ne sunar. Ertesi yıl bu sonuçlar “Bitki Melezleri Üstüne Deneyler” adlı bir makaleyle derneğin dergisinde yayımlanır.

Ne var ki, belki adı duyulmayan sıra dışı bir bilim insanı olduğu için, belki de bulguları çağın ilerisinde olduğu için makale dikkat çekmez. Mendel buna rağmen çalışmalarına devam eder. Üstelik uğraşı yalnız bununla sınırlı değildir.

1868’de manastırın başrahipliğine atanır. Meteoroloji, astronomi ve arıcılıkla ilgili çalışmalar yapar. Ulusal Arıcılık Birliği onursal üyeliği, Bahçıvanlar Birliği madalyası, İtfaiye Birliği onursal üyeliği gibi ödüller, Mendel’in çalışmalarının ne kadar farklı alanlara yayıldığının birer kanıtıdır…

Mendel çalışmalarının bir gün fark edileceğinden kuşku duymamaktadır. 4 Ocak 1884’te böbrek yetmezliğinden yaşama veda eden Mendel’in son sözlerinden bazıları, rahip arkadaşı Franz Barina’ya göre şunlar olmuştu:

Yaşamım süresince birçok sıkıntı verici durumla karşılaşmış olmama rağmen şükranla itiraf etmeliyim ki, hep iyi ve güzel galip geldi. Bilimsel çalışmalarım bana büyük bir doyum sağladı. Bunların kısa zamanda tüm dünyada kabul göreceğinden eminim.

Nitekim 1900’de üç botanikçi, Carl Erich Correns, Erich Tschermak von Seysenegg ve Hugo de Vries, birbirlerinden habersiz olarak yürüttükleri çalışmalarda Mendel’inkilere yakın bulgular elde edince, Mendel tanınmaya başlanır. Kromozomların işlev ve davranış özelliklerini araştıran genetikçiler, Mendel’in önermelerinin değerini anlar. Mendel’in temellerini attığı genetik bilimindeki en önemli dönemeç, 1951’de Rosalind Franklin’in DNA’nın helis yapıda olduğunu gösteren X ışını fotoğraflarını çekmesinin ardından, 1953’te Watson ve Crick’in Nature dergisinde yayımladıkları makaleyle, DNA molekülünün çift sarmal yapısını açıklamaları ile dönülür. 1997’de lan Wilmut ve ekibinin “Dolly” adlı koyunu kopyalamaları ve 26 Haziran 2000 tarihinde İnsan Genom Projesi’nin ilk ayağının tamamlandığının dünyaya ilan edilmesi genetik biliminin hangi boyutlara ulaştığını gözler önüne sermektedir.

Mendel’in çalışmaları evrim kuramından tıbba, tarımdan biyokimyaya, pek çok alanda önemli bir katkı sunar. Yazımızı, B. L. Astaurov’un sözleriyle noktalayalım:

Mendel’in keşfettiği olguların özünü kavrayabilmek, biyolojinin düşünce yapısında öylesine köklü bir değişiklik gerektiriyordu ki, bu ancak Newton mekaniğinden günümüzün kuantum fiziğine geçişle kıyaslanabilir.