DNA nedir? Kalıtım, genler ve göz rengi nasıl aktarılır

“Gözleri annesine, burnu babasına çekmiş.” Bu cümleyi bir bebeğin yanında mutlaka duymuşsunuzdur. Peki bir özellik anneden ya da babadan çocuğa nasıl “çekilir”? Neden kardeşler birbirine benzer ama tıpatıp aynı değildir? İki kahverengi gözlü ebeveynin mavi gözlü bir çocuğu nasıl olabilir? Bu soruların cevabı, hücrelerimizin içindeki bir molekülde saklıdır: DNA. Bu yazıda DNA’yı, genleri ve kalıtımın temel kurallarını anlatacak, göz renginin okul kitaplarındaki basit örneklerden neden daha karmaşık olduğunu da göstereceğiz.

DNA nedir?

DNA (deoksiribonükleik asit), canlıların yapısını ve işleyişini belirleyen kalıtsal bilgiyi taşıyan moleküldür. Vücudumuzdaki hücrelerin çoğunun çekirdeğinde bulunur.

DNA’nın şekli, 1953’te James Watson ve Francis Crick tarafından, Rosalind Franklin ve Maurice Wilkins’in röntgen kırınım verilerinden de yararlanılarak ortaya kondu: Çift sarmal. Kendi etrafında dönen bir merdiven düşünün. Merdivenin iki kenarı şeker ve fosfattan oluşur. Basamaklar ise dört farklı bazdan oluşur:

• A — Adenin
• T — Timin
• G — Guanin
• C — Sitozin

Bu bazlar her zaman aynı şekilde eşleşir: A ile T, G ile C. Bu eşleşme kuralı sayesinde DNA kendini kopyalayabilir. Merdiven ortadan ikiye ayrıldığında her yarı, eksik olan tarafın şablonu olur.

DNA’daki bilgi, bu dört harfin sırasıyla yazılmıştır. Bilgisayarların her şeyi 0 ve 1 ile kodlaması gibi, canlılar da talimatlarını A, T, G ve C dizilimiyle kodlar. İnsan DNA’sı yaklaşık 3 milyar baz çifti içerir.

Gen, kromozom, DNA: Farkı ne?

Bu üç kavram sık karıştırılır. Bir kütüphane benzetmesi işimizi kolaylaştırır:

• DNA, kitapların yazıldığı dildir, yani harflerin dizilimidir.
• Gen, belirli bir iş için talimat içeren DNA parçasıdır; kitaptaki bir tarif gibi. Genlerin çoğu, hücrenin üreteceği bir proteinin tarifini taşır.
• Kromozom, DNA’nın proteinler etrafında sıkıca paketlenmiş hâlidir; kütüphanedeki bir cilt gibi.

İnsanların vücut hücrelerinde 23 çift, yani 46 kromozom bulunur. Her çiftin bir üyesi anneden, diğeri babadan gelir. Bu yüzden her genin genellikle iki kopyası vardır. Aynı genin farklı versiyonlarına alel denir.

Mendel ve bezelyeler: Kalıtımın kuralları

Kalıtımın kurallarını ilk sistemli olarak inceleyen kişi, 19. yüzyılda yaşamış Avusturyalı keşiş Gregor Mendel’dir. Mendel binlerce bezelye bitkisini çaprazladı ve tohum rengi, tohum şekli gibi özelliklerin nesiller boyunca nasıl aktarıldığını saydı.

Mendel’in bulduğu temel fikir şuydu: Bazı aleller baskın, bazıları çekiniktir. Baskın alel varsa özellik onun yönünde ortaya çıkar. Çekinik özellik ancak iki alel de çekinikse görünür.

Bezelyede sarı tohum rengi (Y) baskın, yeşil (y) çekiniktir. İki ebeveyn de Yy ise olası çocuklar şöyle bulunur:

Bu tabloya Punnett karesi denir. Sonuç: Yavruların yaklaşık dörtte üçü sarı, dörtte biri yeşil tohumlu olur. Mendel deneylerinde gerçekten de 3’e 1’e çok yakın oranlar buldu. Dikkat: Bu oranlar olasılıktır. Dört yavrudan tam olarak birinin yeşil olacağı garanti değildir; çok sayıda yavruda ortalama olarak bu orana yaklaşılır.

Göz rengi: Sanıldığı kadar basit değil

Okullarda uzun yıllar boyunca göz rengi, “kahverengi baskın, mavi çekinik” diye tek genli basit bir örnek olarak anlatıldı. Bu anlatım bir başlangıç modeli olarak işe yarar, ama gerçek tablo daha karmaşıktır.

Göz rengini belirleyen, gözün renkli kısmındaki (iris) melanin pigmentinin miktarıdır. Çok melanin kahverengi, az melanin mavi görünüm verir. Yeşil ve ela gibi ara renkler ise melanin miktarı ve ışığın iriste saçılmasının birleşiminden ortaya çıkar. Bu arada mavi gözde mavi bir pigment yoktur; mavi görünüm, ışığın iris dokusunda saçılmasından kaynaklanır.

Melanin miktarını etkileyen birden fazla gen vardır. 15. kromozom üzerindeki OCA2 ve HERC2 adlı genler en büyük etkiye sahiptir, ama başka genler de katkı yapar. Bu yüzden göz rengi çok genli (poligenik) bir özelliktir. Sonuçları:

• İki kahverengi gözlü ebeveynin mavi gözlü çocuğu olabilir.
• İki mavi gözlü ebeveynin çocuğu çoğunlukla mavi gözlü olur, ama nadiren daha koyu gözlü bir çocukları da olabilir. Bu durum basit tek gen modeliyle açıklanamaz, ama çok genli modelle mümkündür.
• Göz rengi “kahverengi” ve “mavi” diye iki kutuya ayrılmaz; geniş bir yelpazede değişir.

Bebeklerin göz renginin ilk aylarda ve yıllarda değişebilmesi de iristeki melanin üretiminin zamanla artmasındandır.

Sık yapılan yanılgılar

“Her özellik tek bir genle belirlenir.” Boy, ten rengi ve göz rengi gibi birçok özellik çok sayıda genin ve çevrenin ortak etkisiyle belirlenir.

“Baskın alel, toplumda daha sık görülen aleldir.” Hayır. Baskınlık, bir alelin bireyde nasıl ortaya çıktığını anlatır; toplumdaki sıklığıyla doğrudan ilgisi yoktur.

“Spor yaparak geliştirdiğim kaslar çocuğuma geçer.” Yaşam boyunca kazanılan özellikler, DNA dizisini değiştirmediği için genellikle çocuklara aktarılmaz.

“Kardeşler aynı genleri taşır.” Tek yumurta ikizleri dışında kardeşler, her ebeveynden alellerin farklı birleşimlerini alır. Bu yüzden benzer ama farklıdırlar.

Evde dene: Çilekten DNA çıkar

Bu deneyle DNA’yı çıplak gözle görebilirsiniz. Alkol kullanıldığı için bir yetişkinle yapın ve ateşten uzak durun.

Malzemeler: 2-3 çilek, kilitli buzdolabı poşeti, yarım bardak su, bir çay kaşığı tuz, bir yemek kaşığı bulaşık deterjanı, süzgeç ya da kahve filtresi, şeffaf bardak, buzdolabında soğutulmuş yüksek dereceli alkol (eczaneden alınan etil alkol uygundur), kürdan.

1. Su, tuz ve deterjanı karıştırın. Bu, hücre zarlarını parçalayacak çözeltidir.
2. Çilekleri poşete koyun, çözeltiden birkaç kaşık ekleyin ve iki dakika ezin.
3. Karışımı süzgeçten şeffaf bardağa süzün.
4. Bardağın kenarından, yavaşça, soğuk alkolü süzüntünün üzerine bir katman oluşturacak şekilde dökün.
5. Birkaç dakika içinde iki sıvının sınırında beyaz, iplik iplik bir yapı belirecek. Kürdanla sarabilirsiniz.

Gördüğünüz şey, milyonlarca DNA molekülünün bir araya toplanmış hâlidir. Deterjan zarları parçalar, tuz DNA’nın kümelenmesine yardım eder, DNA da alkolde çözünmediği için çöker.

Özetle

• DNA, kalıtsal bilgiyi A, T, G ve C bazlarının dizilimiyle taşıyan çift sarmal moleküldür.
• Gen, belirli bir talimatı taşıyan DNA parçası; kromozom, paketlenmiş DNA’dır. İnsanda 46 kromozom vardır.
• Mendel, baskın ve çekinik alelleri ve kalıtımın olasılık kurallarını keşfetti.
• Göz rengi tek bir genle değil, birden fazla genle belirlenir.
• Yaşam boyunca kazanılan özellikler genellikle kalıtsal değildir.

Canlılar ve kalıtım hakkında daha fazlası için Fen Bilimleri konularına ve biyoloji yazılarımıza göz atabilirsiniz.