https://tr.pinterest.com/pin/506514289316911287/
23 Şubat 2015 Pazartesi
Mutasyonların Evrime Etkisi
http://www.evrimagaci.org/makale/507
Bir önceki yazımızda mutasyonların sandığımızdan çok daha hızlı ve fazla miktarda popülasyonlara dahil olduğundan bahsetmiştik. Hatırlayacak olursanız, türümüzde bile en kötü ihtimalle her nesilde ortalama 2 yeni mutasyonun popülasyona dahil olduğunu açıklamıştık. Peki bu mutasyonların evrime etkisi nedir? Bu yazımızda buna göz atacağız. Evrim ve genel olarak bilim karşıtları mutasyonlardan söz ederken "Mutasyonların hepsi zararlıdır." gibi bir argüman kullanmaktadır. Bunun ne kadar büyük bir hata olduğunu bir önceki yazımızda göstermiştik. Evrimsel biyologlar ise, bir doğa yasası olan evrimi ve bu yasanın mekanizmalarından biri olan mutasyonları anlatırken "Evrim mutasyonlarla olmaz. Mutasyonlar sadece çeşitlilik yaratabilir. Kendi başlarına evrime neden olamaz." derler. Biz de, Evrim Ağacı olarak bunu sıklıkla söyleriz. Peki bu ne demektir? Neden mutasyonlar evrime neden olamaz? Mutasyonların evrimdeki yeri nedir?
Zencilerde görülen mavi göz mutasyonu...
Uyum Başarısına Kısa Bir Bakış ve Mutasyonların Etkileri
Mutasyonların evrimle ilişkisini görmek için öncelikle evrimin "ölçü birimi" olarak düşünebileceğimiz uyum başarısı (fitness) kavramını anlamamız gerekiyor. Bunun matematiğine sonradan, özellikle seçilimin matematiksel analizini yaparken gireceğiz. Ancak şu etapta bilmeniz gereken, bir türün bir popülasyonu içerisinde yaşayan bir bireyin hayatta kalma ve üreme başarısının 0 ile 1 arasındaki (ya da yüzdelik dilimdeki) ifadesine uyum başarısı adını veririz. Uyum başarısı, hayatta kalabilme oranı ile üreme miktarına bağlı olarak hesaplanmaktadır. Bunların detaylarına daha sonradan gireceğiz. En temel düzeyde uyum başarısının, tüm popülasyon için hesaplanabileceğini bilmenizde fayda vardır. Bu tür uyum başarısına ortalama uyum başarısı adını veririz. Bir türün ortalama uyum başarısı ve bunun değişim miktarı, yönü ve hızı; o türün ne yöne doğru evrimleştiğini, yok olup olmayacağını, nesiller sonra gen frekanslarının neye evrimleşeceğini belirlemektedir. Dolayısıyla evrimin en temel kavramlarından birisi uyum başarısıdır.
İşte mutasyonlar, genleri değiştirerek yeni varyasyonlara neden olurlar. Bu varyasyonların her birinin uyum başarısı, öncekinden farklı olacaktır. Seçilim, bu farklı bireylerden en uyumluların seçilmesi demektir. Mutasyonlar olmasaydı, seçilimin etki edeceği çeşitliliği yaratmak mümkün olmazdı. Dolayısıyla mutasyonlar evrimin en önemli mekanizması olarak görülemeseler de, çeşitliliğin en temel mekanizması olması açısından büyük önem arz etmektedirler.
Mutasyonların çeşitliliğe etkisi...
Buradaki grafikte, mutasyonların (veya benzeri bir çeşitlilik mekanizması olan transpozonların) etki etmesinden önceki çeşitlilik ve sonraki çeşitlilik görülmektedir. Drosophila cinsi meyve sineklerinde yapılan bu deneyde, sineklerin karınlarında bulunan tüycükler sayılmaktadır. Mutasyonlar öncesinde bu tüycüklerin daha dar bir aralıkta çeşitlilik gösterdiği görülmektedir. Ancak mutasyonların etkisi altında, çeşitlilik artmakta ve daha önce hiç olmayan şekilde, 14 civarı tüycük ile 24 civarı tüycük olan bireyler bile var olabilmektedir. İşte eğer ki bu yeni özellik (tüycük sıklığı) avantaj sağlayacak olursa bu durum, seçilim mekanizmaları tarafından seçilerek nesiller içerisinde o bireylerin sayısının giderek artmasına, dolayısıyla evrime neden olacaktır.
Mutasyonların Çevreye Bağlı Değişimi
Mutasyonların türlerin evrimi üzerindeki etkisini anlamak için öğrenmemiz gereken bir diğer gerçek, mutasyon oranlarının evrensel olmadığı ve çevreden çevreye değişebildiğidir. Bu, deneysel olarak da gösterilmiş, yalın gerçeklerden biridir.
Yukarıdaki grafikte bu konuya yönelik 2004 yılında yapılan bir araştırmanın sonuçları görülmektedir. Kırsal ve kısmen daha temiz alanlara ve şehirleşmiş, endüstriyel kirliliğin bulunduğu alanlardaki farklı fare popülasyonları 10 hafta boyunca incelenmiştir. İki alanda da öyle veya böyle belirli kirlilik faktörleri vardır ve bunların başlıcaları civardaki çelik fabrikaları ile büyük otobanlardır. İki ortamdaki fabrikaların da bazılarında HEPA filtresi adı verilen koruyucu filtreler vardır, bazılarında ise yoktur. Bu filtreler, mutasyonlara neden olabilecek mutajen atıkların doğaya karışmasına engel olan filtrelerdir.
Grafikte, sol taraftaki 4 çubuk kırsal ve göreceli olarak temiz alanlardaki fare popülasyonlarını göstermektedir. Sağdaki 4 çubuk ise endüstriyel ve şehirleşmiş bölgelerdeki fare popülasyonlarını temsil etmektedir. Çubukların renkleri ise şöyledir:
- Mavi renkteki çubuklar HEPA filtresi olmayan fabrikaların civarındaki farlerin taşıdığı baba tarafından gelen mutasyon miktarını,
- Kırmızılar yine HEPA filtresi olmayan fabrikaların civarındaki farelerin taşıdığı anne tarafından gelen mutasyon miktarını,
- Yeşil renkteki çubuklar HEPA filtresi olan fabrikaların civarındaki farelerin baba tarafından gelen mutasyon miktarını,
- Turuncular ise yine HEPA filtresi olan fabrikaların civarındaki farelerin anne tarafından gelen mutasyon miktarını göstermektedir.
Yani bu araştırma birçok önemli bilgiye yer vermektedir. Bunlardan öğreneceğimiz çok kritik noktalar var, bunları sıralayalım. Grafikten de görebileceğiniz gibi:
- Kırsal alanlardaki (sol 4 çubuk) mutasyon oranları, ortalama olarak şehir alanlarındaki (sağ 4 çubuk) mutasyon oranlarından düşüktür. Bu, çevre temizliği ile ilgili bir durum olarak görülmektedir.
- Yoğun endüstrileşmenin bulunduğu şehir alanlarında, HEPA filtresi kullanmayan fabrikaların (soldan 5. ve 6. çubuk) çevresindeki farelerin taşıdığı yeni mutasyon oranları çok daha yüksektir. Kırsal alanlarda bu etki, çevrenin genel temizliği ile dengelenmektedir.
- Her koşulda, baba tarafından gelen mutasyonlar (1., 3., 5. ve 7. çubuk), anne tarafından gelen mutasyonlardan (2., 4., 6. ve 8.) bariz şekilde farklıdır. Bunun sebebi spermlerin yumurtalara göre çok daha fazla sayıda bölünmeden geçerek üretilmesi ve dolayısıyla kopyalama hatası olma ihtimalinin artmasıdır. Yani spermler, yumurtalara göre dikkate değer düzeyde fazla mutasyon taşımaktadır.
Dolayısıyla, çevrenin etkisinin mutasyon miktarlarını doğrudan değiştirebildiğini anlamak gerekmektedir. Yani bir türün evrimini analiz edebilmemiz için, öncelikle çevre koşullarını anlamamız gerekmektedir. Yaşam alanlarındaki ekolojik durumları anlamanın ne kadar önemli olduğunu, ilerleyen yazılardaki analizlerimiz de görebileceksiniz.
Mutasyonların Uyum Başarısına Etkisi
Daha önceden de belirttiğimiz gibi mutasyonlar, son derece avantajlı olabilecekleri gibi, son derece ölümcül de olabilirler. Genele baktığımızda, mutasyonların ezici bir çoğunluğu etkisiz (nötr) ya da neredeyse etkisizdir. Yararlı olanları genellikle vücudunda meydana geldikleri bireye çeşitli oranlarda katkı sağlarlar. Bazı mutasyonlar uyum başarısını sadece %1-2 gibi ufak miktarda arttırabilse de, bazı diğer mutasyonların tek seferde %1600 (16 kat) gibi devasa faydalar sağladığı bilinmektedir. Zararlı olanlar ise benzer şekilde %1-2'lik bir uyum başarısı düşüşüne neden olabileceği gibi, bireyin doğrudan ölümüne de neden olabilirler.
Görebileceğiniz gibi, yararlı mutasyonların katabilecekleri faydaların ucu yoktur, çoğu zaman ortalama %5-10 bir fayda sağlasalar da. Ancak zararlı mutasyonların belli bir sınırı vardır ve o sınıra çok hızlı ulaşılabilir: ölüm. Yani yararlı mutasyonlar, %1600 gibi devasa faydalara ulaşabiliyorken, zararlı mutasyon en fazla %100'lük bir uyum başarısı düşüşüne neden olabilirler. "%200'lük uyum başarısı azalması" diye bir şey olamaz, çünkü %100'de zaten canlı çoktan ölmüştür. Üstelik bu ölüm, vücuttaki faydalı mutasyonların da sonu demektir; yani zararlı mutasyonlar, yararlıları da beraberinde götürebilirler. İşte tam olarak bu sebeplerle, mutasyonların ortalama uyum başarısı üzerindeki etkisi, uyum başarısını azaltacak yöndedir. Belki de "Mutasyonlar zararlıdır." algısı bu sebeple yayılmıştır ve korunmaktadır. Ancak bu hatalı bir genellemedir; çünkü eğer ki zararlı mutasyon ölümcül değilse (ki hepsi değildir), canlı yaşamını sürdürebilir ve diğer yararlı mutasyonların etkisi altında üreyerek evrimsel bir avantaja erişebilir.
Mutasyonların uyum başarısına ortalama etkisi...
Grafikte, Drosophila cinsi meyve sinekleri üzerinde yapılan bir deneyin sonuçları görülmektedir. Üstteki kırmızı çizgi, ortalama uyum başarısıdır. Alttaki mavi çizgi ise genetik varyasyon (çeşitlilik) miktarıdır. Görüldüğü üzere nesiller ilerledikçe mutasyonlar birikmekte ve çeşitliliği arttırmaktadır. Bu durum, kırmızı çizginin giderek azalmasına, yani ortalama uyum başarısının azalmasına neden olmaktadır.
Bu tabloda anlaşılması gereken en önemli nokta, şu anda sadece ve yalın olarak mutasyonların etkisini inceliyor oluşumuzdur. Yani işin içerisinde seçilim mekanizmaları bulunmaz. Bu da, sonuçların bu şekilde çıkmasına neden olur. Eğer ki bu grafiğe seçilim etkileri de dahil edilecek olursa, uyum başarısının çok daha farklı davranacağını göreceğiz (ki bu, yazı dizimiz içerisindeki sonraki yazılarımızın konusu olacak). Mutasyonların ortalama etkisi, ortalama uyum başarısını azaltıyor olsa da, aynı zamanda çeşitliliğin artmasına da neden olmaktadır. Seçilim sayesinde, artan çeşitlilik içerisinde uyum başarısı yüksek olan bireyler seçilerek ürerler ve gelecek nesillerin uyum başarıları giderek artar. Unutmayın! Yukarıdaki kırmızı çizgi, her bir nesildeki ortalama uyum başarısıdır. O ortalamanın içerisinde seçilimin etki edebileceği yüksek uyum başarısındaki bireyler de bulunacaktır.
İşin Matematiği: Mutasyonlar Evrime Tek Başlarına Neden Olabilirler Mi?
Sorunun kısa cevabı hayır! Daha uzun cevabı neredeyse hayır. Daha da uzun cevabı içinse önceki bilgilerimizi kullanarak ufak bir analize ihtiyacımız var. Şimdi, Hardy-Weinberg Dengesi'ni bozmaya başlayalım:
Öncelikle, konuyu anlayabilmek için kısmen yüksek bir mutasyon oranı (μ) seçelim: 10-5 mesela. Bunu aklımızda tutalım. Yine alel olarak A ve a bulunan bir popülasyon hayal edelim. Hatırlayacak olursanız, dominant alel olan A'nın sıklığını p harfiyle, çekinik alel olan a'nın sıklığını ise q harfiyle ifade etmekteyiz. Şimdi, popülasyonumuzdaki alel frekanslarını belirleyelim. Diyelim ki:
p = 0.9 (%90)
q = 0.1 (%10)
Toplamlarının 1 olmak zorunda olmasına dikkatinizi çekeriz. Bu durumda, genotipleri kolaylıkla belirleyebiliriz. Hatırlıyor musunuz nasıl yaptığımızı? Basitçe şöyle:
AA = p2
Aa = 2pq
aa = q2
Bu durumda basit bir hesapla:
AA = 0.81 (%81)
Aa = 0.18 (%18)
aa = 0.01 (%1)
Yani eğer ki 100 bireyden oluşan bir popülasyonumuz olsaydı, birey sayısı aşağıdaki gibi olacaktı:
AA = 81
Aa = 18
aa = 1
Peki, buraya kadar sıradan Hardy-Weinberg Dengesi'nden söz etmiş olduk. Mutasyonları nasıl dahil edeceğiz? Mutasyon, tanımı gereği bir alelin bir diğerine dönüşmesi demektir. Dolayısıyla, A'nın a'ya dönüşmesi bir mutasyondur. Tam tersi de bir mutasyondur. Ancak bunlar, 2 ayrı tip mutasyon olarak değerlendirilirler. Şimdilik sadece tek bir tipe, yani A'nın a'ya dönüştüğü mutasyonlara bakalım. Mutasyon oranımızı yukarıda 10-5 almıştık. Bu durumda her nesilde, A alellerinin 0.00001 tanesi a'ya dönüşecektir. Bu popülasyonumuzu nasıl etkiler? Gen frekansını nasıl değiştirir? Şimdi buna bakalım:
1 adet nesil geçtiğinde frekansın nasıl değiştiğine bakalım. Her nesilde, sadece 0.00001 tane alel değişimi olacağından, 1 nesil sonundaki A alelinin frekansı şu şekilde azalacaktır:
p = 0.9 - (0.00001)*(0.9)
p = 0.899991
Neden böyle? Çünkü her nesilde, 0.9 sıklıkla bulunan alelin 0.00001 oranında değişmesi gerekiyor. Dolayısıyla bir sonraki nesil, 0.9'dan, 0.9 ile 0.00001'in çarpımı kadar az A aleli taşıyacak. Bu çarpım 0.000009'a eşit. Müthiş küçük bir sayı. Tabii bu oranda a aleli de artmış olacak. Yani benzer şekilde:
q = 0.1 + (0.00001)*(0.9)
q = 0.100009
Görebileceğiniz gibi A aleli, 1 nesil sonunda 10-5 oranındaki mutasyonlar nedeniyle 0.9'dan 0.899991'e düştü. Bu dikkate bile alınmayacak kadar ufak bir değişim; ancak yine de bir değişim. Aynı şekilde, a aleli de 1 nesilde, sadece mutasyonlar sebebiyle 0.1'den 0.100009'a yükseldi. Başlangıçta da, mutasyon ve nesil sonrasında da toplamlarının (p+q toplamının) 1'e eşit olduğuna dikkat ediniz.
Peki, bu şekilde 10 nesil, 100 nesil, 10000 nesil geçseydi frekanslar nasıl değişirdi? Bu formülü genellemenin bir yolu var mı? Evet ve oldukça basit de... Fark edebileceğiniz gibi, her nesilde yeni frekans (p1), bir öncekini frekansın (p0) mutasyon oranıyla (μ) çarpımı kadar eksiliyor. Dolayısıyla kaç nesil gitmek istersek, o kadar defa frekans ile mutasyon oranını çarpıp, ilk frekanstan çıkarmamız gerekiyor. Tabii her nesildeki çarpımda, önceki frekansın daha önceki nesillere göre daha da az olduğunu hesaba katmamız gerekiyor. Adım adım takip edelim.
- 0. nesilde: p = p0
- 1. nesilde: p1 = p0 - (p0*μ) veya p1 = p0*(1-μ)
- 2. nesilde: p2 = p1 - (p1*μ) veya p2 = p1*(1-μ) veya p2 = p0*(1-μ)*(1-μ) veya p2=p0*(1-μ)2
Dikkat ederseniz, 2. nesilde tek yaptığımız, aynı şeyi tekrar etmek ve sonrasında denklemde 1. nesli yerine yerleştirmektir. Dolayısıyla 2. nesilde en sağ tarafta verdiğimiz formül, 2. nesildeki A aleli frekansını, 0. nesildeki A aleli frekansına bağlamaktadır. İşte bunu sürekli sürdürecek olursanız, istediğiniz kadar nesil (n) sonrasını şöyle hesaplayabilirsiniz:
pn = p0 * (1-μ)n
ve
qn = q0 * (1+μ)n
veya
qn = 1 - pn
Bu denklemlerde "n", hesaplamak istediğiniz nesil sayısıdır. pn o nesildeki A aleli frekansıdır. p0 ise başlangıçtaki Aaleli frekansıdır. Fark edecek olursanız, bu hesaplama A'nın a'ya dönüşümü (p'nin azalıp q'nun artması) üzerine kuruludur. Eğer ki mutasyon ters etkiliyse (a'yı A'ya dönüştürüyorsa), formüldeki 1 ile μ arasındaki işaretler yer değiştirecektir.
Bazı Örnekler, Çıkarımlar ve Sonuçlar
Abartılı bir örnekle bunun etkisini görelim öncelikle. Diyelim ki mutasyon oranı 0.01 gibi çok çok yüksek olsun. Normalde 10-8 (0.00000001) gibi sayılar olduğunu hatırlayın. Ancak kolaylık olması açısından 0.01 diyelim. Başlangıçta, sadece A alelimiz olsun, hiç a olmasın. 10 nesil sonra, sadece A'yı a'ya dönüştüren mutasyonların etkisi altında popülasyonun nasıl evrimleşeceğini hesaplayalım. Bu durumda, yukarıdaki formülümüze koyacağımız değişkenler şöyledir:
p0 = 1
q0= 0
μ = 0.01
n = 10
Denkleme bu sayıları yerleştirecek olursak:
p10 = 1 * (1-0.01)10
p10 = 0.904382075
ya da yuvarlarsak:
p10 = 0.9044 (%90.44)
q10 = 0.0956 (%9.56)
Bu kadar devasa bir mutasyon oranı ile yola çıktığımızda, 10 nesil içerisinde popülasyon hızla evrimleşiyor. A'nın frekansı 1'den (%100'den), 0.9044'e inerken, a aleli hiç yokken (q=0 iken) 10 nesilde mutasyonlar sayesisnde 0.0956'lık bir frekansa erişiyor. İşte bu evrimdir!
Ancak... Normalde mutasyon oranları bu kadar yoğun olamıyor. Dolayısıyla gelin daha gerçekçi bir hesaplama yapalım. Mutasyon oranımızı gerçeğe yakın bir sayı olan 10-9 alalım ve 10 nesil gibi basitçe "hiç" olan bir süre yerine, evrimi gerçekten gözleyebileceğimiz kadar bir süreyi, 1000 nesli hesaplayalım. Başlangıçta yine A frekansımız %100, yani 1 olsun. Ortamda hiç a bulunmasın. Bakalım 1000 nesil sonra, sadece mutasyonların etkisiyle popülasyon nasıl değişecek? Değişkenlerimiz bu defa şu şekilde:
p0 = 1
q0= 0
μ = 0.000000001
n = 1000
Formülümüze yerleştirelim:
p1000 = 1 * (1-0.000000001)1000
p1000 = 0.999999
q1000 = 0.000001
1000 nesil geçmesine rağmen A aleli neredeyse hiç azalmadı. Çünkü mutasyon oranı o kadar küçük ki, genomdaki spesifik bir alelin değişmesi imkansıza yakın (ama imkansız değil). Çok ufak bir kıpırdanma oldu 1000 nesil sonunda; ancak yine de pratik olarak değişmediğini varsayabiliriz. Her 1.000.000 bireyden sadece 1 tanesinde mutasyon sonucu meydana gelen a aleli görülebilmeye başlandı. Bu, yine yok denecek kadar az bir sayıdır.
Görebileceğiniz gibi, mutasyonun direkt olarak evrime neden olma ihtimali yok denecek kadar azdır. Çünkü son verdiğimiz örnek, gerçekçi bir örnektir. İşte bu sebeple mutasyonların evrimin ana kaynağı olamayacağını söyleriz. Fakat mutasyonlar, çeşitlilik yaratmaya katkı sağlarlar, hem de ne katkı! Mutasyonlar olmasaydı, yeni aleller var olamaz, seçilimin seçeceği malzeme kalmaz ve evrim dururdu. Tür ya yok olur, ya da tamamen birbirine benzer bireylerden oluşur hale gelirdi (ki bunun da sonu yok oluştur). Dolayısıyla mutasyonların önemini küçümsememek; ancak evrim üzerindeki doğrudan etkisizliğini de anlamak ve algılamak gerekmektedir.
Ayrıca unutmayınız ki burada yaptığımız hesap sadece 1 alel için geçerlidir. Ancak şu anda vücutlarınızda 20.000 civarında gen vardır. Bunların her birinin değişme ihtimali vardır ve bunlar değiştikçe, evrimin de yönü değişmektedir.
Bu yazımızda mutasyonları Hardy-Weinberg Dengesi dahilinde nasıl analiz edeceğimizi öğrendik. Böylece, eğer ki belli bir popülasyonun sadece mutasyonların etkisi altında farklılaşma miktarını merak edecek olursanız, artık hesaplayabilirsiniz. Şu anda bu hesaplar size çok fazla anlam ifade etmiyor olabilir; ancak diğer mekanizmaları da işin içine katarak analizler yapmayı öğrendiğimizde, türlerin nesiller içerisinde nasıl değişeceğine dair tam bir kavrayışa erişeceğinizi düşünüyoruz.
Umuyoruz ki faydalı olmuştur.
Yazan: ÇMB (Evrim Ağacı)
Kaynaklar ve İleri Okuma:
- Evolutionary Analysis, Jon Herron ve Scott Freeman
- Evolution, Douglas Futuyma
- Organic Evolution for Advanced Students Ders Notları
Prokaryotlarda Hücre Savunması ve Evrimi: CRISPR-Cas Sistemi
http://www.evrimagaci.org/makale/521
Belki de mikrobiyoloji alanına yönelmiş bir öğrenci olmamdan kaynaklı, “Doğa bir savaş alanıdır.” sözü bana çayırlarda koşturan aslan ve geyiklerden çok bağışıklık sistemini hatırlatıyor. Moleküler düzeydeki evrimsel savaşın en serti patojenler (yani hastalık yapan organizmalar) ile konak canlıların bağışıklık sistemi arasında gerçekleşmektedir desek abartmış olmayız sanırım. Birlikte evrimin en güzel örneklerini görebileceğimiz bu çekişme aslında temel olarak bir organizmanın “ben ve diğerleri” ayrımını yapabilmesine dayanmakta. Patojenler için evrimsel başarı ise bu ayrımdan kaçabilmelerine bağlı.
Modern tıbbın önlenebilir hastalıklara karşı bağışıklık sistemimiz kadar iyi bir iş çıkardığını reddedemeyiz. Tedavi ve aşı yöntemleri sayesinde (ve tabi ki gıda, temizlik gibi birçok faktörün de birleşimi ile) insan ömrü 1900’lerin başından bu yana iki katına çıkmıştır. Fakat elbette bu bağışıklık sistemlerini araştırmayı bir kenara bırakacağımız anlamına gelmiyor. Henüz çare bekleyen birçok hastalığın yanında aslında bu sistemler birazdan da anlatmaya çalışacağım gibi hiç tahmin edemeyeceğimiz teknolojik yeniliklere yol açabilir ki zaten temel bilim çalışmalarının tamamı böyle değil midir?
Bağışıklık Sistemini Tanıyalım
Öncelikle kısaca bağışıklık sistemini tanıtmak faydalı olur. Bahsettiğimiz gibi bağışıklık sistemi bir organizmanın kendi hücrelerini yabancı hücreler ve maddelerden ayırabilmesi ve bunları etkisiz hale getirebilmesi adına özelleşmiş hücre, protein ve etki mekanizmalarının tümüne verilen addır. Bu sistemi temel olarak ikiye ayırabiliriz; doğuştan gelen bağışıklık ve edinilmiş bağışıklık. Doğuştan gelen bağışıklık evrimsel olarak daha eskidir ve tüm canlılarda bulunur. Bu sistemin elemanları, bakterilerde işgalci virüs DNA’larını kesen nükleaz enzimleri olabildiği gibi bizlerde vücuda giren yabancı maddeye ilk tepkiyi veren fagositler, mast hücreleri gibi hücreler de olabilir. Bu yazının esas konusu ve üzerinde daha detaylı duracağımız sistem ise edinilmiş bağışıklık sistemidir.
Edinilmiş bağışıklık sistemi üzerine küçük bir araştırma yapmak bile insanı heyecanlandırmaya yeter aslında. Bu sistemin özelliği ileri düzeyde özelleşmiş, neredeyse her patojeni tanıyabilecek potansiyele sahip hücrelerden ve bir sefer tanıdığı patojeni uzun zaman hafızasında tutabilecek (mekanik bir hafızadan bahsediyoruz) etki sistemlerinden oluşmasıdır. Bazı aşıların insan ömrü boyunca tek bir sefer yapılmasının yeterli olmasının sebebi de bu hafızadır. Edinilmiş bağışıklığın omurgalılara has bir sistem olduğu söylese de diğer canlılarda da bu tür benzer sistemlerin ipuçlarını görebiliyoruz, özellikle birazdan bahsedeceğimiz gibi.
İnsandaki ve daha genel anlamda omurgalılardaki edinilmiş bağışıklık sistemini biraz detaylandıracak olursak T ve B hücrelerinden bahsetmemiz gerekli. Bu hücreler birbirlerine oldukça benzeseler de bir enfeksiyon durumunda aktif hale geçmelerinin ardından önemli farklılıklar göstermeye başlarlar. T hücreleri patojen ile girdikleri doğrudan hücre etkileşimi ile savunmada görev alırlar. Kimi T hücreleri yardımcı olarak adlandırılır ve diğer savunma hücrelerinin enfekte olmuş bölgeye çağırılmasında görev alır, kimileri ise katil olarak adlandırılır ve bakterilerin veya enfekte olmuş insan hücrelerinin yok edilmesini sağlar. B hücreleri ise mutlaka bir şekilde duymuş olduğunuz antikor denilen maddelerin üretiminde temel görevi üstlenen hücrelerdir. Antikorlar Y şeklindeki proteinlerdir ve en önemli özelliği patojenlerin tanınmasına olanak sağlaması ve hatta bazı durumlarda bu patojenleri öldürebilmesidir. Bu noktada biraz teknik ayrıntıya girmek sistemin heyecan verici yanını anlamamıza yardım edecek. Antikorlar, antijen denilen ve bakteri ve virüslerin yüzeyinde bulunan maddelere bağlanarak işaretleme yaparlar. Antijenler özel maddeler olmak zorunda değildir, yani eğer bir antikor bakterinin yüzeyinde, bakteriye özgü herhangi bir proteine bağlanıyorsa artık o protein antijen olarak adlandırılır. Burada “herhangi” kelimesi önemlidir çünkü antikorların “herhangi” bir yabancı proteini tanıyabilecek çeşitlilikte olması gerekir. Bu çeşitliliğin kaynağı ise –evet, doğru tahmin ettiniz– mutasyonlardır. Bir B hücresinin olgunlaşması aslında bize evrim sürecinin minik bir sunumunu verir diyebiliriz. Olgunlaşmamış B hücrelerinin tamamı, diğer vücut hücrelerimizle birlikte aynı genetik yapıya sahiptir. Fakat olgunlaşma sürecinde özellikle antikorların antijen ile etkileşen kısımlarının üretiminden sorumlu gen bölgeleri yani VDJ genleri önemli değişiklikler yaşar. Bu değişimlerden biri somatik hipermutasyon dediğimiz süreçtir. Antikorların antijen ile bağ kurabilmesinin temeli, 3 boyutlu şekillerinin birbirlerine olan uyumudur, bunu bir anahtar-kilit analojisi ile anlamaya çalışmak en kolayıdır. İşte somatik hipermutasyon da bir antikorun antijen ile bağ kuran aktif bölgesini (yani bizim anahtarımızın tırtıklı yüzeyini) rasgele bir şekilde değiştirmeye yarar. İstatistiksel olarak somatik hipermutasyona maruz kalan bölgelerdeki mutasyon oranı, vücudumuzun diğer bölgelerine oranla 1.000.000 kat daha fazladır ki bu da her yeni B hücresinin birkaç adet mutasyon taşıdığı anlamına gelir. Bir diğer değişim ise VDJ rekombinasyonları veya somatik rekombinasyon denilen süreçtir. VDJ genleri olgunlaşmamış bir B hücresinde çok çeşitli sayıda bulunurken (VVVVV DDDD JJJJJJ gibi) hücrenin olgunlaşması sırasında rastgele bir şekilde seçilerek sayıları tek bir antikor üretebilecek kadar azaltılır (VVDJ). Bu iki süreç sonunda ise her bir olgunlaşmış B hücresinin farklı bir antikor üretebildiği bir hücre havuzu elde etmiş oluruz. Elimizdeki bu çeşitliliğin üzerindeki seçilim baskısı ise antijenler tarafından oluşturulur. Ürettiği antikor, bir antijene bağlanabilen B hücreleri seçilir ve bağışıklık hafızası dediğimiz mekanizma ile korunurlar. Aynı patojen ile tekrar enfeksiyon durumunda hızlı bir şekilde çoğaltılarak çok daha çabuk ve etkili tepki verilmesini sağlarlar. Diğer B hücreleri ise ömürlerini tamamlayana kadar vücutta dolaştıktan sonra yok edilirler. İşte size ekolojik anlamda kullandığımızın aynısı olmasa da sadece en uyumluların hayatta kaldığı bir evrimsel süreç örneği. Tabi burada bu süreçlerin somatik olduğunu yani vücut hücrelerinde gerçekleştiğini ve yavrulara aktarılmadığını belirtmek gerekir. Zaten bu sebeple edinilmiş bağışıklık sistemi, canlının ömrü boyunca karşılaştığı patojenlere karşı direnç sağlar.
Prokaryotların Dünyasına Yolculuk
Şimdi gelin üzerinde konuştuğumuz boyutu değiştirelim ve prokaryotların yani zarlı organel bulundurmayan tek hücreli canlıların dünyasına girelim. Evrimsel olarak canlılığı en temel düzeyde 3 gruba ayırırız. Bunlardan biri ökaryotlardır ki çevrenizde görebildiğiniz canlıların tamamı bu gruba dâhildir. Bir diğeri bakterilerdir, birçoğumuz bakterilere de aşinayız. Fakat 3. grup olan arkeleri çok tanıdığımız söylenemez. Bu aslında doğal çünkü uzun bir süre boyunca arkeler bakteriler grubuna dâhil edilmişti. Ta ki 1977 yılında, ünlü mikrobiyolog Carl Woose 16S ribozomal RNA benzerliklerini incelemesinin ardından onları ayrı bir grup olarak tanımlayana kadar. Geçen 35 yıl boyunca arkeler üzerinde birçok çalışma yapıldı ve bugün Carl Woose’un önerdiği 3 gruplu sınıflandırma sisteminin oldukça tutarlı olduğunu biliyoruz. Daha da önemlisi evrimsel açıdan arkeler ve ökaryotların birbirlerine bakterilerden daha yakın olduğunu da biliyoruz. Şöyle ki her ne kadar arkeler, prokaryot canlılar olsa da DNA eşleme, protein sentezi gibi işlevleri gerçekleştirirken kullandıkları proteinler bakterilerden çok ökaryotların proteinlerine benzemekte. Hatta bu benzerlik ve arkelerin etkili DNA tamir sistemlerinden faydalanarak bu canlıların kanser araştırmalarında kullanılması ile ilgili çalışmalar yürütülmekte.
Prokaryotlarda Hücre Savunması
Bu ön bilgiler eşliğinde daha fazla dağılmadan konumuza dönelim. Patojenlerin oluşturduğu sıkıntılar maalesef tek hücrelilerin dünyasını da sarmış durumda. İster insan bağırsağında yaşayan bir bakteri olun ister 75 derecede aşırı asidik ortamda yaşayan bir arke, başınız asla virüslerden kurtulmaz. Bu da doğal olarak tek hücreli canlıların da virüslere karşı bir savunma mekanizmasına sahip olmasını zorunlu kılar. Virüslerin etki mekanizmasını kısaca şöyle özetleyebiliriz: Virüslerin yüzey proteinlerini kullanarak hücreye tutunması, kendi genetik materyalini konak hücrenin içine aktarması, bu genetik materyalin, hücrenin protein sistemini kullanarak kendini eşlemesi ve sonunda oluşan çok sayıda yeni virüs sebebi ile konak hücrenin patlaması ve virüslerin yeni konaklar bulmak üzere dağılması. Bakteri ve arkelerin doğuştan gelen bağışıklık sistemi genellikle virüslerin tutunduğu reseptörlerin yapısını değiştirmek ve restriksiyon – modifikasyon enzimleri yardımı ile hücrenin DNA’sına girmiş virüs DNA’sını kesmek şeklinde işliyor. Ancak son zamanlarda yapılan çalışmalar ile bu canlıların bir de edinilmiş bağışıklık mekanizmasına sahip olduğu ortaya çıktı. Evet, yanlış duymadınız. Sadece omurgalılara özgü olduğunu düşündüğümüz edinilmiş bağışıklık sistemi, talihsiz bir şekilde “ilkel” olarak nitelendirdiğimiz prokaryotlarda da bulundu.
Bilinen arkelerin tamamına yakınında ve bakterilerin de yarısında bulunan bu sistem CRISPR-Cas sistemi olarak adlandırılıyor. CRISPR’ın açılımı “clustered regularly interspaced palindromic repeats”. Henüz bir Türkçe karşılığına denk gelmedim, o sebeple ilk çeviri önerisini burada sunup “düzenli aralıklarla bölünmüş palindromik tekrar kümeleri” diyebilirim. CRISPR denildiğinde kastedilen teknik anlamda canlının DNA dizisi üzerinde, CRISPR lokusunu tanımlayan gen dizileridir. Bunlar cas genleri, onu takip eden lider dizi ve sonrasında gelen tekrar (repeat) ve aralık (spacer) dizileridir. Tekrar dizileri bir canlı için tamamen aynı olmakla birlikte bu tekrarların arasındaki aralık dizileri birbirinden farklılık göstermektedir. Cas ise bu bağışıklık sisteminde görev alan proteinlerin genel adıdır.
CRISPR kümelerinin varlığı 1980’lerden beri bilinse de canlının savunma mekanizmasındaki rolü görece yeni kanıtlanmış durumda. Bu çıkarıma giden araştırmalar ise 2005 yılında CRISPR genleri üzerine çalışan 3 farklı grubun keşfi ile başladı. Bu grupların keşfettiği şey, CRISPR kümelerinde bulunan aralık genlerinin, o canlıyı enfekte eden bazı virüsler ile aynı diziye sahip olmasıydı. Ayrıca bir virüs DNA’sı ile aynı diziye sahip aralık genine sahip olmak o virüse karşı bir direnç veriyordu. Elbette buradan CRISPR sisteminin nükleik asit temelli bir bağışıklık mekanizması olabileceği hipotezi ortaya çıktı ve yapılan araştırmalar sonucunda bugün bu hipotezin büyük oranda doğrulanmış olduğunu söyleyebiliriz.
Genel hatları ile sistemi şu şekilde özetleyebiliriz: Öncelikle organizma bir virüs tarafından enfekte edilir. Ardından bu virüsün DNA’sı hücre tarafından parçalanır ve bu parçalar arasından bir ön-aralık (protospacer) geni seçilir. Seçilen bu gen çeşitli proteinler tarafından işlendikten sonra CRISPR lokusunda lider genin hemen sonrasına, yeni bir tekrar geni ile birlikte eklenir ve aralık geni adını alır. Bu da bize neden aralık genlerinin birbirinden farklı olduğunu anlatıyor; çünkü her biri farklı bir virüsten alınmış. Daha sonra bu tekrar ve aralık bölgelerinden sentezlenen CRISPR RNA’lar (crRNA) belirli Cas proteinlerinin de yardımı ile kesilir ve işlenir. İşlenmiş crRNA’lar başka Cas proteinleri ile birleşerek CRISPR ribonükleoprotein komplekslerini (crRNP) oluşturur. Hücrenin aynı virüs ile tekrar enfekte edilmesi durumunda ise virüsün DNA’sına karşılık gelen aralık dizisini taşıyan crRNP’ler virüs DNA’sını tanır ve Cas proteinlerinin nükleaz aktivitesi ile yabancı DNA parçalanır.
Cas proteinlerini de bu sisteme uygun olarak 4 gruba ayırabiliriz. İlki yeni karşılaşılan virüslerden aralık genlerinin elde edilmesini sağlayan nükleaz ve rekombinaz proteinleri. İkincisi crRNA işlenmesinde görev alan ribonükleaz enzimleri. Üçüncüsü olgun crRNA’lar ile bağ kurup crRNP oluşturulmasını sağlayan ve yabancı DNA’nın tanınmasında rol alan proteinler. Dördüncüsü de yabancı DNA’ların parçalanmasını sağlayan nükleazlar.
Araştırmalar bize CRISPR-Cas sistemlerinin temel olarak 3 gruba ayrılabileceğini gösteriyor. Tip 1, 2 ve 3 olarak adlandırılan bu sistemlerden Tip 1 ve 3 birbirlerinden filogenetik olarak oldukça uzak birçok bakteri ve arkede bulunmakla birlikte tip 2 sistemlere sadece bakterilerde rastlanmış. Ayrıca bazı plazmidlerde de CRISPR-Cas sistemlerini bulmak bize bu sistemlerin sıklıkla yatay gen transferi aracılığı ile paylaşıldığını gösteriyor. Tabi ki bu da sistemin kökenine ilişkin evrimsel çalışmaları oldukça zorlaştıran bir durum. Bir diğer ilginç nokta da Tip 3-B olarak adlandırılan sistemin DNA yerine RNA’yı hedef alması ve parçalaması.
Elbette burada akla gelen en önemli sorulardan biri şu ki nasıl oluyor da bu sistemler kendi DNA’larını parçalamıyor? Sonuçta virüsün DNA’sı ile bu DNA’dan elde edilen aralık geni birbirlerinin aynısı. Bu durumda oluşturulan crRNP hücrenin kendi aralık genini de bir yabancı DNA gibi algılayıp ve parçalamaz mı? İşte burada, daha önce bahsettiğimiz ve bir bağışıklık sisteminin temeli olan ben ve diğerleri ayrımını yapabilme yeteneği işin içine giriyor. Tip 1 ve 2 sistemlerde PAM (Protospacer Adjacent Motifs) olarak adlandırılan bir DNA dizisi, crRNP’lerin DNA parçalama aktivitesini tetikliyor. PAM dizisinin özelliği, ön-aralık dizisinden (yani işgalci DNA’nın crRNP tarafından tanınan parçası) hemen önce gelmesidir. İkinci bir özelliği ise bariz bir şekilde CRISPR lokusundaki tekrar dizilerinden farklı olmasıdır. Bunu gözünüzde canlandırmaya çalışırsanız bu hücrenin nasıl ben ve diğerleri ayrımını yaptığını fark edeceksiniz. Hücrenin kendi DNA’sında bir tekrar dizisi ve hemen ardından gelen aralık dizisi var. Yabancı DNA’da ise PAM dizisi ve hemen ardından gelen ön-aralık dizisi var (terimler aklınızı karıştırmasın, ön-aralık dizisi ile aralık dizisi birbirinin aynısıdır). PAM dizisine bağlanmak da crRNP’lerin nükleaz aktivitesini tetiklerken tekrar dizisine bağlanmak herhangi bir etki yaratmıyor. Tip 3 sistemlerde ise durum biraz farklı. Bu sistemlerde PAM motifleri kullanılmamakta fakat tekrar dizisine bağlanmak crRNP’nin inaktif hale gelmesine sebep olmaktadır.
Moleküler biyoloji ve özellikle genetik mühendislik tekniklerine aşina olan okurlar belki de CRISPR sisteminin sağlayabileceği avantajı fark etmiştir bile. Bunu çok daha önceden fark eden Dr. Jennifer Doudna ve ekibi 2012 yılında yayınladıkları bir dizi makale ile bu sistemler üzerinden geliştirdikleri tekniği nasıl genetik mühendisliğinde kullanabileceklerini gösterdiler. İşin güzelliği ise insanı hayrete düşürecek basitliğinde yatıyor. CRISPR sisteminin özelliği belirli bir DNA dizisi üzerinde işlemesidir. Bu da demektir ki herhangi bir DNA’yı yüksek hassaslıkta ve doğrulukta kesebilmemiz için bize gereken tek şey o DNA’nın baz dizisi ve hücre içinde crRNP oluşturabilecek, aktif bir Cas nükleaz proteini. DNA’nın baz dizisine karşılık gelen bir crRNA oluşturuyoruz, bu crRNAyı Cas proteini ile birleştiriyoruz ve hücrenin içine salıyoruz. Bundan sonra tek yapmamız gereken oluşturduğumuz crRNP kompleksinin gidip DNA’yı bizim belirlediğimiz yerden kesmesini beklemek. Bu sayede doğuştan gelen genetik hastalıklardan kansere ve AIDS’e kadar birçok hastalığın tedavisinde kullanılabilecek bir yol açmış oluyoruz. Birçok araştırmacı tarafından “insanın ağzını açık bırakacak” bir teknik olarak tanımlanan bu teknik şu zamana kadar insan kök hücreleri dâhil birçok canlıda denendi ve oldukça olumlu sonuçlar aldı. Hatta Science dergisi 2013 yılının en önemli bilimsel gelişmelerinden biri olarak bu tekniğin geliştirilmesini seçti. Elbette henüz tekniğin optimize edilmesi adına çok çalışmalar yapılmalı ancak yine de bu çok daha başarılı tedavilerin yakın olduğunu hissetmemizi engellemiyor.
Yazının sonunda Carl Sagan’ın beni çok etkileyen bir örneğinden bahsetmek istiyorum. Karanlık Bir Dünya’da Bilimin Mum Işığı kitabını okuyanlar aşinadır, bugünkü bilgi teknolojimizin ve paylaşımının temelini oluşturan, cep telefonlarımızdan uzay teleskoplarına kadar birçok aletin çalışmasına olanak tanıyan elektromanyetik dalgalar Maxwell’in çalışmaları ile çok daha açık bir şekilde anlaşılmıştır. Fakat Maxwell’in elektromanyetik dalgalar üzerine çalışırken bir cep telefonu düşlediği ile ilgili hiçbir kanıtımız yok. Lafın özü, temel bilim çalışmalarının bize ne gibi olanaklar sağlayacağını her zaman önceden kestiremeyebiliriz. Hazırlıklı olalım ki 10 yıl önce arkelerin edinilmiş bağışıklık sistemi üzerine çalışan ve belki de önemsenmeyen bir biliminsanı 10 yıl sonra birçok genetik hastalığa çare olabilecek bir teknik ile çıkageldiğinde şaşırmayalım.
Yazan: Onur Özer (Evrim Ağacı)
Kaynaklar ve İleri Okuma:
Korkularımız Beynimizi Değiştiriyor!
http://www.evrimagaci.org/fotograf/73/7162
Şimdi anlatacağımız, sıradan bir balayı değildi. 23 Ağustos 2001 akşamında yeni evli çift Margaret McKinnon ve eşi, Kanada’dan Portekiz’in Lizbon şehrine doğru uçmaktadır. Air Transat Havayolları’nın 236 numaralı uçağı Atlantik Okyanusu’nun ortasında uçmaktayken, McKinnon lavaboya doğru gider. Fakat lavabodaki hiçbir şeyin çalışmadığını görür bunun oldukça tuhaf olduğunu düşünmesine rağmen üzerinde fazla durmaz. Koltuğuna geri döndükten sonra kahvaltı servisi yapılır. Fakat sonrasında uçağın acil iniş yapacağı anons edilir. McKinnon, o anda Lizbon’a varmak için erken olduğunu düşündüğünü ve o anda ne söylendiğini tam olarak anlayamadığını söylüyor.
Fakat Mckinnon çok yakında ne olup bittiğini farkeder. Kabin görevlileri yolculara can yeleklerini giymelerini öğütlerken, uçağın ışıkları titreştikten sonra tamamen söner. Ardından kabinin basıncı da düşer ve oksijen maskeleri açılır. Uçağın sistemleri, felakete yol açacak ölçüde yakıt sızdırmasından dolayı çökmüştür. McKinnon bu anı şöyle anımsıyor:
“İnsanlar okyanusa çakılacağız diye bağrışıyorlardı. Yarım saat boyunca kendimi en kötüsüne hazırladıktan sonra uçakta birisi karaya indik diye bağırdı."
Uçağın iniş yapacağı yer, Portekiz karasularının yaklaşık 850 mil (1360 km) açığındaki Azor Takımadaları'dır ve pilotlar hem sivil hem askeri amaçlı kullanılan Lajes Hava Üssü ile irtibat kurar. 360 derece dönüşten ve irtifayı azaltmak için yapılan manevralardan sonra, kabin ekibi sıkı tutunun diye bağırırken uçak sonunda engebeli araziye iniş yapar. Uçağın tekerleklerinden ateşler çıkmaktadır.
Sersemlemiş yolcular ve kabin görevlileri acil durum kaydırağını indirir ve güvenli bir yere doğru, elleri silahlı Amerikan askerlerine koşarlar. Acil durum kaydıraklarından yapılan tahliye sırasında 2 yolcu ağır, 16 yolcu ise hafif olmak üzere yaralanır fakat 293 yolcu ve 13 kabin görevlisi kurtarılır.
Pek çok insan için bu uçuş orada bitmez. McKinnon da dahil olmak üzere bazı yolcular, bu dehşet verici olayı, kazadan sonraki aylarda da kabuslarında görerek ve istemsizce hatırlayarak defalarca tekrar yaşamışlardır.
Günümüzde bir klinik psikolog olan McKinnon’ın yaşadığı bu kaza, travmanın beyni nasıl etkilediğini, hatırladıklarımızı nasıl değiştirdiğini ve bazı insanların neden Travma Sonrası Stres Bozukluğu (TSSB) yaşadığını araştırmaya teşvik etmiştir. Son zamanlarda McKinnon ve bazı araştırmacılar, korkutucu etkisi olan deneyimlerin beyinlerimizde neden böylesine derin bir iz bıraktığını anlamaya çalışmaktadır. Eğer travmanın üstümüzde neden böylesine büyük ve uzun süreli bir etki bıraktığını anlayabilirlerse, belki de insanlara travma sonrasında yaşadıkları sorunlarla daha iyi başa çıkmaları için yardım edebilirler.
Dehşet Verici Bir Anı
Korku hissi ve bellek arasındaki bağıntı, araştırmacıların ve klinik uzmanlarının on yıllardır ilgisini çekmektedir, fakat elde edilen bilgiler çelişkilidir. McKinnon bu konuda şöyle söylemektedir:
"Bazı araştırmalar, travmatik olayların daha iyi hatırlandığını ortaya koymuştur. Bu anlar oldukça canlıdır ve insanlar zorluk çekmeden pek çok detayı hatırlarlar. Bunun üzerine yapılan başka araştırmalar ise travmatik olaylarla ilgili hatıraların oldukça zayıf, parça parça ve birbirine uymayan farklı detaylardan oluştuğunu ortaya koymaktadır."
Fakat az sayıdaki araştırma travmanın yaşanmakta olduğu o ana, özellikle de tek ve ortak bir olaya odaklanmıştır. Bu yüzden McKinnon, kendisiyle birlikte kazayı yaşamış olan Air Transat Havayolları’nın 236 numaralı uçuşundaki yolcuların hatıralarını incelemeye karar verir. AT 236’nın acil iniş yapmasıyla ilgili olarak şöyle söylüyor:
“Biz bu fırsatı deyim yerindeyse oldukça denetim altında olan bir olayı incelemek için kullanıyoruz.”
Bunu söylerken, "denetim altında" kısmında tuhaf bir şekilde gülüyor.
McKinnon ve meslektaşları, uçakta bu olayı yaşamış olan 15 yolcunun olay anı ile ilgili hatıralarını inceleyip, bu bilgileri benzer üç olayla karşılaştırmışlardır. Bunlardan ilki kendilerinin yaşadığı uçak kazası, ikincisi aynı yıl içinde olan fakat üzerlerinde duygusal bir etki bırakmamış olan bir kaza, üçüncüsü ise kendi kazalarından bir ay sonra gerçekleşen 11 Eylül saldırılarıdır. Konuyla ilgili görüşülen yolculardan altısında TSSB belirtileri gözlemlenmiştir. Araştırmacılar deneklerin anımsamalarını kolaylaştırmak için şöyle sorular yöneltmişlerdir:
“Olay hakkında hatırladığınız her şeyi açıklayın. O sırada ne düşündünüz? Ne hissettiniz? Olay anında uçaktaki ışıklar nasıldı?"
Deneklerin hatırladıkları ayrıntılar, olayların gerçekteki oluş sırasıyla ve anıları daha az travmatik olan bir kontrol grubuyla kıyaslanmıştır.
Elde edilen sonuçlara göre, TSSB’si olsun olmasın tüm yolcuların kazayı canlı ve ayrıntılı bir şekilde hatırladığı ortaya çıkmıştır. Bu sonuçlar da yaşanılan korkunun, anıların beyindeki depolanış şeklini değiştirdiği savını desteklemektedir. Olaydan sonra, TSSB yaşayan yolcular için de McKinnon şöyle belirtiyor:
“Bu yolcuların, sadece yaşadıkları travmatik olayla ilgili değil, aynı zamanda 11 Eylül saldırılarıyla ve aynı dönemde gerçekleşen ve üzerlerinde duygusal bir etki bırakmayan uçak kazasıyla ilgili de ufak tefek ve önem taşımayan ayrıntıları hatırladıklarını gözlemledik."
Bu durumdan, TSSB’si olan bireylerin hatırladıkları şeyleri bir düzene koymak ya da anımsadıkları olayı unutmak konusunda zorlandıkları çıkarımı yapılabilir. McKinnon kendi yaptığı çalışmanın küçük bir grubu temsil ettiğini kabul ediyor. Sonuçları genellemek konusunda çekimser olsa da elde edilen sonuçlar oldukça merak uyandırıcı. McKinnon bu konuda şöyle ekliyor:
"İnsanlar bu araştırmaya katılma konusunda doğal olarak çekimser davrandılar. Araştırmamıza katılan herkese minnettarız, çünkü yaşadıkları bu olayları anlatmaları zaten oldukça zor bir şey."
Peki eğer travmatik anılarımız diğer anılarımızdan daha canlıysa, bu travmatik anılar oluşurken beynimizde neler olmaktadır? Beynimizde farklı bellek sistemleri vardır. Bisiklete nasıl binileceğini öğrenirken fiziksel bellek kullanılırken şarkı söylemek için işitsel bellek kullanılır. Bir de işleyişinde hipokampüsün güçlü bir şekilde etkisi olan, daha özelleşmiş bir bellek çeşidi olan “bildirimsel bellek” sistemlerimiz vardır. Hipokampüs, arabamızı nereye parkettiğimiz ya da iki artı iki dört eder gibi bilgileri depolamaktadır.
Fakat korku ise farklı bir sistemi uyarır: Bedenimizin acil kontrol merkezi olan amigdalayı. Beynin medial (orta) temporal lobunun sağında ve solunda yer alan badem şeklinde bir yapı olan amigdala, korku gibi duygusal anıların ve aynı zamanda yemekten, seksten ve uyuşturucu etkisi bulunan ilaçlardan alınan hazla ilgili anıların işlenmesinde aktif rol oynar. Eğer bir anı özellikle etkileyici ve farklıysa, bu duygusal bellek sistemini tetikler.
Bu bilgiler ışığında, neden pek çok durumda söz konusu olayla ilgisi olmayan duyusal uyaranların bir anda duygusal anıları canlandırdığını kısmen anlayabiliriz. Belki de ilk öpücüğünüzü belli bir parfüm ya da kolonya kokusuyla ilişkilendirmenizin nedeni duygusal belleğinizin gücüdür.
Korkunç bir olay yaşadığımızda, hayatta kalma mekanizmamız devreye girer ve yaşadıklarımız bir anda aklımıza kazınır. Georgia eyaletinin Atlanta şehrindeki Emory Üniversitesi’nde psikiyatri ve davranış bilimleri profesörü olan Kerry Ressler bunu şöyle açıklıyor :
“Eğer bir aslandan bir kez kaçarsanız ya da bir başkasının aslan tarafından yenildiğini görürseniz, aslandan korkulması gerektiğini öğrenirsiniz. Bu durum kitaplardan edindiğimiz ve duygusal olarak bir uyarıcılığı bulunmayan bilgilerden çok farklıdır. Evrimsel olarak bu mekanizma mantıklı olabilir, çünkü gerçekten önemli olan şeylere öncelik vermek isteriz."
Bir şeyden korktuğumuzda, büyük bir adrenalin patlaması yaşarız ve önceden yaşadığımız benzeri olayları hatırlamamızı sağlayan bir süreç tetiklenir. Kanada’nın Montreal şehrindeki McGill Üniversitesi’nde psikoloji profesörü olan Karim Nader bu konuda şöyle belirtiyor:
"Korku mekanizması, kişiyi hayatta tutmak için evrimleşmiştir."
Flaş Bellek Teorisi
Edinilen korkunç deneyimler, her zaman olayların çok iyi bir şekilde hatırlanmasına sebebiyet vermeyebilir. 11 Eylül’e şahit olmuş insanların sözde “flaş anıları” yani olayla ilgili ayrıntıları hatırlamaları, New York Üniversitesi’nde psikoloji ve nöroloji profesörü Elizabeth Phelps’in ilgisini çekmiştir. Phelps bu konuda şöyle eklemektedir:
“Bu kişiler TSSB’si olan insanlar değiller. Tıpkı bizim gibi 11 Eylül saldırılarını yaşamış olan sıradan insanlar.”
Elizabeth Phelps ilginç bir şekilde, bu kişilerin anıları canlılığını korusa da sanıldığı kadar güçlü anılar olmadığını ve değiştirilebilecekleri sonucuna ulaşmıştır.
Phelps’in New York’da bulunan laboratuvarı kazanın olduğu yere çok yakınında bulunmaktaydı. 11 Eylül’den sonraki ilk birkaç hafta içinde, kazadan bir sene sonra, iki sene sonra ve on sene sonra yapılan araştırmalara göre, insanların hatırladıkları ayrıntılarının doğru olduğu konusunda kendilerinden emin oldukları gözlemlenmiştir. Araştırmaya katılanlar, sadece olayın meydana gelişindeki ayrıntılardan değil, aynı zamanda o sırada nerede ve kimle oldukları, olayın nasıl olduğu ve sonrasında neler yapmış oldukları gibi ayrıntılar hakkında da oldukça emindirler. Fakat aslında, olayla ilgili hatırlanan ayrıntılar üzerinden zaman geçtikçe değişmiştir. Phelps bu konuda şöyle belirmektedir:
"Eğer bu kişiler olayın yaşanmasına şahit olmuşlarsa, flaş anılar başka bir deyişle olayın ayrıntılarının hatırlanış şekli bu durumda, aynı kişilerin duygusal olarak daha az etkilendikleri bir olaydan daha farklıdır. Fakat bunun nedeni doğrudan şahit olunan olayla ilgili anıların beyinde daha çok yer etmesinden değil, bizim öyle olduğunu sanmamızdan kaynaklanmaktadır. Travmatik olaylarda, hatırlardıklarımızın inanılmaz bir şekilde doğru olduğunu düşünürüz. Fakat aslında doğru olduğuna inandığımız ayrıntıların büyük kısmı doğru değildir. Duygular diğer pek çok şeyi es geçerek, birkaç ufak detay üzerinde yoğunlaşmanıza neden olur."
Travmatik Anılara Veda Mı?
Peki travmatik anılar değiştirilebilir ve hatta de silinebilir mi? Belleğin anıları saklama ve hatırlama işlevleriyle ilgili yeni bir anlayışa göre, korkunç anıların beyine yer etme şeklini değiştirmek için pek çok fırsatımız var. Nader’in bu kobnuda şöyle eklemektedir:
"Anıların ilk olarak işlenişine müdahale edebilmek için altı saat gibi bir zaman aralığı vardır."
Yani kötü bir anının beyne işlenme şiddetini azaltmak için kullanılacak farmakolojik yöntemlerin bu kısa zaman aralığında uygulanması gerekmektedir. Gerçekten de kemirgenler ve insanlar üzerinde yapılan çalışmalardan elde edilen yeni bulgulara göre, eğer beta-blokerler hızlı bir şekilde uygulanabilirse daha sonra yaşanabilecek TSSB semptomlarında azalma sağlanabilmektedir. Nader bu yöntemin İsrail ordusu tarafından da kullanıldığını belirtmektedir. Fakat yeni bir araştırmaya göre, anıların beynimize tamamen ve kalıcı olarak işleneceği kısa zaman aralığından sonra dahi anıların tekrar değiştirilebileceği ve şiddetinin azaltılabileceği ortaya konmuştur.
Nader sıçanlar üzerinde deney yaparken, sıçanlara elektrik şoku verirken aynı anda belli bir melodi dinletmiştir. Daha sonra bu melodi tekrar dinletilince, koşullanan sıçanlar elektrik şokunun acısını hatırlamıştır. Bunun hemen sonrasında Nader sıçanlara beta-bloker uygulamıştır. Beta-blokerlar kandan temizlendikten sonra dahi, sıçanlar elektrik şokunu hatırladıklarında verdikleri "donma" tepkisini vermemişlerdir. Aynı deneyi küçük bir insan grubu üzerinde de yapan Nader ve meslektaşları şöyle bir sonuca varmıştır:
"Yaşanılan travmanın üzerinden yaklaşık on bir yıl geçmesine rağmen, beta-bloker kandan temizlendikten sonra, travma yaşamış kişilerin değerleri TSSB değerlerinin altına düştüğü gözlemlendi. Bu yöntemi uygulamak için henüz erken ve yöntemin verimliliği konusundaki araştırmalar da halen devam etmektedir."
Yine de, anıların tekrar uyandırılıp yeniden şekillendirilmesi konusundaki bildiklerimizi potansiyel bir terapi aracı olarak kullanılmasıyla, belleğin bir bakıma yeniden şekillendirilmesi mümkün gözükmektedir. Phelps bu konuda şöyle belirtiyor:
"Bizim burada yaptığımız, anıyı tamamen değiştirmek değil . Biz sadece anıların, bu anılara karşı verilen 'kaç ya da dövüş' tepkileriyle ilişkilendiriliş biçimini değiştiriyoruz. Yani ortada olmuş yaşanmış bir şeyi silmek gibi bir durum yok. Orası işin bilim kurgu boyutu."
Her Şeyin Başlangıcı
McKinnon, yaşadığı travmatik kaza her ne kadar oldukça canlı olsa da, pek çok ayrıntıyı hatırlayamadığını kabul ediyor ve AT 236’nın Lajes pistine doğru yaklaştığı anı hatırlayan McKinnon şöyle anlatıyor:
"Uçak tekrar okyanusa doğru manevra yaptığında adanın üstünde uçuyorduk. Gerçekten çok korkunç bir andı. O anda -buraya kadarmış- diye düşündüm. Adadaki evlerin çatısını gördüm ve uçağın düşerek oradaki insanları öldüreceğini düşündüm."
Fakat McKinnon kendisine uçak iniş yaparken havanın karanlık olup olmadığı sorulduğunda hatırlayamadığını belirtiyor ve ayrıca uçakta o anda pencere kenarında oturup oturmadığından da emin değil.
Korkunç anılar söz konusunda olunca belki de beynimiz ayrıntıların belleğe işlenmesi konusunda seçici olabilir. Bunun nasıl ve neden olduğunu öğrendikçe, yaşanan travmaların etkisini de azaltabilecektir.
Balayına giderken uçakta yaşadıkları bu olay evliliğe başlamak için gerçekten talihsiz bir başlangıç denebilir . Bu konuda McKinnon sözlerine şöyle devam ediyor :
"Gerçekten çok farklı ve beklenmedik bir başlangıçtı. Hayatım bu olayla pek çok bakımdan değişti. TSSB için bir tedavi yöntemi bulmak ve bu alanda araştırma yapılması gerektiğini böyle anlamış oldum. Kariyerimi de bu şekilde çizmem gerektiğini anladım ."
McKinnon’ın yaşadığı bu olay yeni bir kişisel ve bilimsel yolculuğun başlangıcı olmuştur. Zaman geçtikçe bu talihsiz olay daha az hatırlanacak, fakat kendisinin bilime bırakacağı miras yaşayacaktır.
Çeviren: Mert Moralı (Evrim Ağacı Okuru)
Kaynak: BBC
Kaydol:
Yorumlar (Atom)