Biyolojik Cinsiyet
Biyolojik cinsiyetler ne zamandır bizimle birlikte ve nasıl ortaya çıktı? Önceki yazıda temel olarak canlılığın ortaya çıkması ve çoğalma/üreme strajeilerinin gelişmesinden bahsetmiştik. Bu yazıda dişi ve erkek eşeylerinin oluşumundan bahsedeceğim.
Önceki yazı: Biyolojik Cinsiyetin Tarihi-1
Üreme ve değiş tokuş ekonomisi
Eee peki bunların cinsiyetin tarihiyle ilgisi nedir? Aslında her bir parça bütüne yaklaşmak için gerekli. Cinsiyetlerin kökeni de bu parçalardan biri ve üremeden bağımsız bir süreç değil. Kavramları kolay anlamak için basit tanımlarını bu noktaya kadar hatırladık.
Dünya’da ilk hücrelerin ortaya çıktığı dönemlere geri gidelim. Ortamda salınan bakteriler var. Üreme şekilleri ikiye bölünmek üzerine. İkiye bölünen bir bakteri, kabaca elindeki genetik materyali, DNA’yı iki kopya yapar ve diğer kopyayı yeni bakteriye verir. Birbirinin aynısı iki tane bakterimiz olur. Bu iki bakteri, uygun koşullardaysa ve yeterli besinleri varsa üreyerek daha yüksek sayılara ulaşabilirler. Ama hemen hemen çoğu birbirinin kopyası olan bakteriler olurlar. Diyelim ki yakınlardaki volkan patladı ve uygun koşullar bozuldu. Sıcaklık değişti, ortamdaki besin bozuldu. Bu bakterilerin yaşaması çevrelerindeki değişikliği tolere edebilecek genetik bilgilere sahip olmalarına bağlıdır. Bu genetik bilgiyi sadece rastgele mutasyonlarla edinmiş olan bireyler varsa hayatta kalabilirler.
Bu durumda sadece elinde bilgi olan bakteriler şanslı olur diğerleri ölür. Ancak bakteri dünyasında bu bilgileri edinmenin tek yolu rastgele mutasyonlar değildir. Eğer bu bakteriler birbirleriyle önceden sahip oldukları DNA bilgisini paylaşmış olurlarsa çok daha fazla bakteri hayatta kalabilir. Aslında burada çeşitlilik bu bakterilerin hayatını kurtarmıştır.
Çeşitlilik sadece belli grupların adaptasyonları, doğal seçilimleri ve avantajlı mutasyonlarıyla sağlanmaz. Kimi bakteriler kendi DNA’larındaki çeşitlilik bilgisini bir başka bakteriye aktarabilir. Yani birbirlerine DNA parçası verebilir ve alabilirler. Temel olarak rekombinasyon denen bu genetik madde aktarımları transformasyon, konjugasyon ve transdüksiyon olarak gruplandırılmıştır.
Konjugasyon olarak bilinen genetik madde değiş tokuşunda, birbiriyle temas eden iki bakteri arasında seks pilusu oluşur. Genetik maddenin geçiş yönü ise belirlidir. Yani iki hücreden biri alıcı biri vericidir. Bunu ise F(fertility) faktörü denen bir halkasal DNA parçası sebep olur. F faktörüne sahip olan bakteriler, F faktörü olmayan bakterilere genetik materyal verebilirler. F faktörü alan bir bakteri artık verici bakteri olabilir. İsmi her ne kadar fertilitiy (döllenme) olsa da burada bir döllenme olayı yoktur.
Yani çok çok eski zamanlarda, daha canlılık minik bakteri kolonilerinden ibaretken, canlılar hayatta kalmak için böyle değiş tokuşa dayalı çeşitlilik ve üreme stratejileri geliştirmişti.
Ama biz bakteri değiliz
Evet bakterilerden oldukça farklı kromozomlarımız da var. Tüm bilgilerin taşındığı, ürerken elzem noktayı oluşturan, hayatta kalmak için bilgi çeşitliliği sağlayan DNA’lar, kromozom denen uzun paketler içinde hücrede bulunurlar. Bir set kromozom, temel olarak hücredeki yaşam için gereken bilgileri içerir. Kimi hücrelerde iki set kromozom bulunur. Yani aynı bilgi ikişerli paket halinde yer alır. Böyle çift paket taşıyan hücrelere diploit ismi verilmiştir. Tek set olanlara ise haploit. Bununla birlikte canlılar sadece diploit ya da haploit kromozomlardan oluşmazlar. Kimi canlılar örneğin bazı bitki türlerinde çok sayıda aynı kromozom setlerinden nesiller boyunca birikebilir. Böyle kromozom setlerine poliployit denir.
Bu durum hücrelerin üremeleri sırasında önem kazanır. Tek set kormozomu olan bir bakteri basitçe bu tek set kromozomun bir kopyasını oluşturur ve bölünürken bu kopyayı yeni hücreye verir. Örneğin yukarıda bahsettiğimiz bakterilerin bölünmesinde böyle bir üreme gerçekleşir.
Çift set kromozomu olan diploit canlılarda ise işler biraz daha karışıktır. Örneğin insan diploit bir canlıdır. Yani her hücresinde aynı bilgiyi taşıyan iki set kromozomu bulunur. Şimdi mayoz bölünmeyi tekrar hatırlayalım. Mayoz bölünmede bir hücre önce ikiye bölünüyor, sonra da bu iki hücre tekrar iki hücreye bölünüyor ve böylece tek hücre toplam dört hücreye bölünüyordu. Ama bu bölünme sırasında mitozdan farklı bir durum oluşuyor. Nedir bu farklı durum, mitoz bölünmede her bölünme öncesinde hücre DNA’sını kopyalıyor ve bu kopyalara geçiriyordu. Mayoz bölünmede ise, ilk bölünmede hücre DNA’sını kopyalıyor ve iki set tam kromozoma sahip yavru hücre elde ediyor. Ancak ikinci bölünme sırasında bu hücreler DNA’larını kopyalamadan bölünüyorlar. Yani ellerindeki DNA miktarını iki eşit parçaya ayırıp ikişer hücreye pay ediyorlar. Böyle olunca nihai sonuçta elde edilen dört hücrede, başlangıçtaki hücreye göre yarımşar miktarda DNA kalıyor ve yavru dört hücre haploit oluyor. Bu durumda bu hücreler nasıl yaşayacak ya da üreyecek?
Öncelikle aslında başlangıç hücresi iki set kromozoma sahip. Yani diploit kromozomları var. Mayoz bölünmeden sonra ise oluşan her dört hücrede tek set kromozom kalmış oluyor. Ama yine de bu tek set kromozom tüm bilgiyi içersede yeterli değil. Mayoz bölünmenin sonraki aşaması olan döllenme bu noktada başlıyor. Mayoz bölünmeyle tek set kromozomu olan erkek üreme hücreleri, yine tek set kromozomu olan dişi üreme hücrelerine ulaşıyor ve bu iki hücre birleşip iki set kromozom içeren yeni canlıyı oluşturuyorlar. Yani aslında her canlıda bulunan bu iki set kromozomun bir seti dişi anneden, diğer seti erkek babadan geliyor. Bu kromozom bileşimi sırasında üçüncü bir bireyin olduğu durumları bilmiyoruz.
Dişi ve erkek bireylerin olduğu bu üreme çeşidine “eşeyli üreme” diyoruz. Bu tür canlıların toplumları dişi bireyler ve erkek bireylerden oluşuyor. Üreme yaşına erişen yavru bireyler cinsiyet karakterlerini sergiliyor ve üreme sürecine giriyor. Tespit edebildiğimiz eşeyli üremenin fosil kayıtları yaklaşık 1.2 milyar yıl kadar eskiye gidiyor. Eşeyli üremenin tam olarak nasıl evrimleştiğini ise bilmiyoruz. Ancak elimizde çeşitli teoriler de yok değil.
Kimi durumlarda ortamda sıcaklığın değişmesi, üreyen birey sayısının azalması, yiyecek kıtlığı vb durumlarda toplumu oluşturan bireyler oldukları cinsiyet durumundan çıkıp, kromozomlarında taşıdığı ama daha önce açmadığı karşı cinsiyet genlerini çalıştırıp cinsiyet değiştirebiliyor. Böyle canlılara hermafrodit diyoruz. Genelde bu durum dezavantajlı çevresel koşullarda bu canlı populasyonuna üreme avantajı sağlıyor. Örneğin erkek birey azsa ve sperm üretimi düşükse bunu arttırmayı sağlayabiliyor.
Hermafroditlik illaki çevresel değişkenlere bağlı bir durum da değil. Üreme stratejilerini hermafroditlik üzerine kuran canlılar da bulunuyor. Yani hem kadın hem erkek eşey karakterleri üzerlerinde taşıyor ve çiftleşirken de hermafrodit diğer bireyle bu karakterleri kullanıyorlar. Ancak bu hermafroditlik kadınlık ve erkeklik arası bir durum değil. Ayrı ayrı erkek ve dişi gametlerini üretebilen iki eşey karakterini aynı anda bulundurma durumu ve türün genel bir özelliği.
Hermafrodit kavramı, üreme stratejileri her iki gonadı taşımak üzerine kurulu olan canlılar için de, üreme sisteminde varyasyonla doğmuş insanlar için de kullanılıyor. Ancak bu iki kullanım aslında biyolojik olarak önemli farklar taşıyor. Populasyonlarda farklı fenotiplerin oluşması ve çeşitlilik bu populasyonların büyümesi ve kendini sürdürebilmesi için önemlidir. Bu çeşitliliğin önemini basitçe sorgulamıştık. Günümüzde de bu çeşitlilik önemini korur. Çeşitlilik sağlayan DNA bilgisi populasyonun varoluşuna genetik olarak katkı yapacaksa sonraki nesillere kalıtılabilir olmalıdır. Yani bu genetik varyasyona sahip bireyler, sahip oldukları çeşitliliği sonraki nesile aktarabilmelidirler. Bu aktarım gerçekleşmiyorsa, yani kalıtılamıyorsa doğal seçilim bu çeşitlilik üzerine işlemez. Hermafroditlik olarak adlandırılan üreme sistemi varyasyonalrına sahip insanların sahip oldukçarı bu genetik çeşitliliği üreme ile sonraki üreyebilen nesile aktarıp aktaramaması bu varyasyonların etkilerini belirleyen esas nokta oluyor.
Ancak şunu unutmamak gerek ki canlı toplulukları sadece genlerinden ibaret değiller. Genel olarak sosyalleşen canlılarda, populasyon içinde farklı rolleri olan farklı bireyler bulunur. Bu bireyler genetik özelliklerini sonraki nesillere aktarmasa da topluluğun bir parçasıdır. Örneğin bal arılarında kovandaki arı kalabalığının büyük kısmını oluşturan dişi işçi arılar, sadece bir set kromozoma sahiptirler, üreme yetenekleri yoktur. Ancak ana kraliçe arının bakımı, kovanın bakımı, kovanın beslenmesi, kovanın korunması gibi tüm görevleri bu dişçi işçi arılar yaparlar. Genetik olarak ana arının kopyası diyebileceğimiz bu işçi arılar ve bir arı kovanı sanki tek bir organizmasymışçasına davrandığını düşünmek de mümkündür.
Geçmişe gitmeden önce günümüzden baktığımızda eşeyli üreme aslında organizma için oldukça külfetli bir üreme şekli. Çok fazla emek ve yatırım gerektiriyor. Ayrıca popülasyon içindeki cinsel seçilim baskısını da aşmayı gerektiriyor. Ancak sağladığı avantajlara bakınca, 1.2 milyar yıl önce ortaya çıkıp günümüze kadar ulaşmış ve favori üreme biçimlerinden biri olması bizi şaşırtmıyor. Çeşitliliğin hızla artmasını sağlaması, zararlı mutasyonların maskelenebilmesi, adaptasyonun kolaylaşması gibi faydaları da bulunuyor. Tabi 1.2 milyar yıldan günümüze neler neler yaşanmıyor; çok hücreli organizmalar çeşitleniyor, dinozorlar ortaya çıkıyor, küçük memeliler ortaya çıkıyor, dinozorlar yok oluyor, kuşlar ortaya çıkıyor, küçük memeliler yaygınlaşıyor, tavuklar gıdaklıyor ve insanlar işe gidiyor. Bu süre boyunca bu çok hücrelilerin çoğunluğu “eşeyli ürüyor”, her bir cinsiyet birer set kromozomuyla yeni canlıya katkıda bulunuyor. Kimi türlerde bu yeni yavruya özenle bakmak, biberonla beslemek gerekirken, kimi türlerde bir kayalığın etrafına dökülen yumurta hücrelerinin üzerine serpilen spermlerle yeni yavrular oluşuyor ve okyanuslarda kendi başlarının çarelerine bakıyorlar.
Cinsiyetlerin oluşumunun temel nedeni günümüze ulaşan üreme stratejileri. Nasıl evrildiğine dair modeller ise çok çeşitli tezler ileri sürüyor. RNA dünyasında (hücreler oluşmadan önce) materyal transferiyle başladığını savunan tezlerden, prokaryotlarda birbiri üzerinden beslenen aynı türlerin genetik materyallerini sindirmeyerek korumasına dayandırana ya da bir çeşit simbyotik birlikte oluşla ortaya çıktığını öne süren pek çok teori bulunuyor. Her teori kendi özgün genetik materyal alışverişi mekaniğini biçimlendiriyor. Bunlardan hepsi geçerli olabileceği gibi hiçbiri de geçerli olmayabilir. Ancak üreme ekonomisi genel olarak alan taraf ve veren taraf etrafında şekillenmiş görünüyor. Bakteriyel “alış-veriş” günümüz “döllenme” olayından fazlasıyla uzak duruyor. Ancak günümüzdeki “döllenme” dediğimiz olayın gerçekleşmesi için “mayoz”, “gamet” gibi olaylar ve bu olayların gerçekleşmesini sağlayan yapıların da bulunması gerekiyor.
Cinsiyetleri evrimsel düşünmek
Günümüzden geriye doğru baktığımızda cinsiyetin kökenini bulmak için temel bir evrimsel kuralı takip etmek önemli. Bu kural iki organizma arasındaki ortak özelliğin köken altığı son ortak ataya bakmak. Günümüzdeki üreme stratejilerine göre canlıları gruplandırdığımızda, eşeyli üremede görünen “dişi” ve “erkek” bireylerin ve mayoz bölünmeyle oluşan “yumurta” ile “sperm”in böceklerden balıklara, bitkilerden insanlara yaygınlığına baktığımızda, eşeyli üremenin kökeninin gerçekten çok eski olduğunu öne sürmek zor değil. Tüm bu canlıların ortak özellikleri, hepsinin mitokondri taşıyor olması. Belki bu bize mitokondrinin endosimbiyozla ökaryot canlılarda yerini almasından sonra eşeyli üremenin ortaya çıktığını gösterebilir. İlginç bir ayırım noktasıysa, yeşil bitkilerde de mayoz bölünme ve eşeyler bulunuyor. Demek ki yine endosimbiyozla klorofilin ökaryot hücrede yerini almasından önce eşeyli üreme ortaya çıkmış olabilir.
Belki de cinsiyetlerin evrimini ararken bu üreme yaklaşımını daha detaylı incelemek farklı perspektifler sağlayacaktır. Bu üreme stratejileri ise canlı populasyonlarının kendilerini çoğaltabilmesi ve sürdürülebilir olması için geçmişten günümüze evrilmiş olaylar aslında. Biyolojik olarak kadın ya da erkek olmak demek üreme döngüsüne katılım durumlarını belirleyen özellikler. Tabi ki bu karakterler sadece üreme hücrelerini şekillendirmiyor. Türün varoluşundan itibaren avantajlı olan durumların seçilegelmesi nedeniyle sahip oldukları özellikleri de beliriyor. Bunların en yaygınlarından biri ise dimorfik karaktere sahip erkek ve dişi bireylerin bulunması. Yani farklı kas kütlesine sahip olmak, farklı yağ kütlesine sahip olmak gibi özellikler spermlerin gelişmesini sağlayan testosteron miktarı ya da yumurtanın gelişmesini sağlayan östrojen miktarıyla yakından ilişkili. Bununla birlikte, çok hüvreli organizmalarda üreme döngüsünü tamamlamış ve artık programlı ölümü bekleyen bireyler de bulunuyor. Özellikle sosyal canlıların populasyonlarında, populasyonu sürdürmek için döllenebilir yavrular üretmek tek başına yeterli olmayabiliyor. Sosyal yapılanma içinde farklı rolleri olan bireyler, populasyonun diğer ihtiyaçlarını karşılayan ama üremeyen bireyler de olabiliyor. O yüzden canlıların varoluşuna bakarak doğallıkla ilgili varsayımlarda bulunurken, salt genetik ya da salt fizyolojik özelliklerle onları kategorize etmek anlamlı olmayabilir. Ya da var olan biyolojik özellikleri redderek, olmayan bir doğallığı canlılara atfetmek ve bunlar üzerinden varlıklarını inşaa etmek yanlış kararlar almaya sebep olabilir.