Genetik Biliminin Babası Mendel ve Çalışmaları

Gregor Johann Mendel, 19. yüzyılda, Avrupa halen derebeylik sistemi ile yönetilirken, bugünkü ismiyle Çek Cumhuriyeti topraklarında bulunan Heinzendorf’ta 22 Temmuz 1822’de Alman kökenli bir ailede dünyaya gelir. Üç çocuklu ailenin tek erkek çocuğuydu. Babası çiftçi, annesi ise kuşaklar boyu bahçıvanlıkla uğraşan bir ailenin kızıydı.

Mendel’in köyünde meyve yetiştiriciliği ve bahçecilik halkın başlıca geçim kaynağıydı. Babası da bitkilere özellikle meyve ağaçlarına içten bir bağlılık duyar; onlara kendi evladı gibi bakmaktan zevk alırdı. Bu sebeple Mendel, küçük yaşlarda babasından bitki yetiştirmenin tüm inceliklerini öğrenir.

Mendel’in kaderi babası gibi çiftçi olmaktı, ama ilkokulda başarısı göz kamaştırıcıydı. Öğretmenlerinin ısrarı üzerine ailesi Mendel’in orta öğrenimi için izin verir. Evinden uzakta 6 yıl bir yurtta yetersiz bakım ve beslenme koşullarına göğüs gererek okur, ama acısını uzun yıllar çekeceği yorgun cılız ve sağlıksız bir bedenle mezun olur. Orta öğreniminin sonlarına doğru babasını kaybettiğinden, hem okul masraflarını karşılamak hem de ailesinin geçimini sağlamak Mendel’e düşer. Ağır çalışma koşulları sağlığının bozulmasına neden olur ki, bu durum sonraki yıllarda devamlı problem kaynağı olur.

Ezuchevsky Mikhail Dmitrievich, Portrait of the Geneticist Johann Gregor Mendel, 1926

Mendel, gençliğinde ailesinin sınırlı imkanlarından dolayı eğitim için para bulmakta zorlanır; kız kardeşinin çeyizini satması da yeterli olmaz. Sağlığı bozulur, depresyon geçirir. Tüm bunlara rağmen liseden ve felsefe eğitimini tamamlayarak üniversiteden mezun olmayı başarır. 1849 yılında hocası Prof. Frauz’un yardımıyla, botanik müzesi, bahçe bitkileri ve zengin kitaplarıyla ünlü Çek Cumhuriyeti sınırları içinde yer alan Brno’da bulunan Augustinusçu Aziz Thomas Manastırı’na katılır. O dönemin kültürel ve entelektüel merkezi olan manastır Mendel için ideal bir öğrenim merkezidir. Manastıra girmesiyle Gregor adını aldığından kendisi ilim alanında Gregor Johann Mendel olarak tanınır. Eğitim hayatına devam etme ve bilime duyduğu merakı sürdürme isteği, Mendel’in bu tarikata katılma kararını almasında etkili olmuş gibi görünüyor; zira babası aile çiftliğini devralmasını istemiştir. Mendel, manastırın desteğiyle lise ve üniversite öğrencilerine fizik, botanik ve doğa bilimleri dersleri verir.

O yıllarda, dini kurumlarda çalışan din adamlarından esas görevlerinden ayrı olarak sanat veya bilim alanlarından birinde yaratıcı çalışmalar yapmaları beklenirdi. Mendel daha çocukluk yıllarından bitki hibridisazyonuna (melezleme) derin bir ilgi duyduğundan, manastırdaki bu gelenek onun çalışmalarına devam etmesi için çok iyi bir fırsat olur.

Mendel, karakterlerin ata bireyden yavru bireylere nasıl geçtiğini merak eder. Bunu anlamak için manastırda farelerle deneyler yapmaya başlar. Fareleri çiftleştirip ata bireylerin karakterlerinin yavru bireylere nasıl geçtiğini gözlemeyi amaçlar. Başpiskoposluk, fareler üzerinde yapılan bu deneyin cinsellikle ilgili olduğunu ve böyle deneylerin manastırda yapılmasının uygun olmadığına karar verir. Bu karar genetik bilimi tarihinde bir dönüm noktası olur. 1856 yılında Mendel, kalıtım biçimlerini araştıracağı ve on yıl sürecek olan bir projeye başlar. Mendel’in fareler üzerinde yaptığı çalışmalar engellenince, bezelyeler üzerinde çalışmaya karar verir. Bezelye bitkisini seçmesinin nedenleri, bezelyenin hermafrodit olması, kolay yetiştirilebilir ve bir mevsimde birkaç özellik yönünden farklılık gösterebilmesiydi. 

Mendel bezelyede, boy, çiçek rengi, tohum rengi ve tohum şekli de dahil olmak üzere 7 farklı özelliği inceler. Bu özelliklerin hepsi tek genle kalıtımı yapılan özelliklerdir. Bunu yapabilmek için öncelikle uzun boy ve kısa boy gibi iki farklı özelliğe sahip bezelye filizlerini sınıflandırır. Bu bezelye filizlerini, saf döl (her zaman ebeveyne benzer yavru döl üreten) elde edinceye kadar kuşaklar boyunca yetiştirir ve sonra bu saf dölleri birbirleriyle çiftleştirerek özelliklerin nasıl kalıtıldığını inceler.

• Çaprazlamadan sonraki ilk kuşakta her defasında, bir özelliğe ait olan biçimlerden birinin diğerini bastırdığını görür; uzunluk ve kısalık gibi. Mendel görünen biçime baskın özellik, saklı biçime ise çekinik özellik adını verir.

• İkinci kuşakta, bitkilerin kendi kendini dölleyebilmesine (tozlaşmasına) izin verildiğinde, özelliğin saklı biçimi bitkilerin azınlık bir grubunda tekrar kendini gösterir. Daha detaylı olarak (uzunluk gibi) baskın bir özelliği gösteren $3$3 bitkiye karşılık her zaman (kısalık gibi) çekinik bir özelliği gösteren $1$1 bitki vardır; bu da bize $3:1$3, colon, 1 oranını verir.

• Mendel, özelliklerin kalıtımının birbirinden bağımsız olduğunu da bulur; bitkinin uzunluğu gibi bir özellik, çiçek rengi veya tohum şekli gibi diğer özelliklerin kalıtımını etkilemez.

Mendel’in bildirisinin ilk sayfası, Bitki Hibridizasyonunda Deneyler, 1865

Mendel araştırmalarından elde ettiği bulguları, bugün Mendel Kanunları olarak bilinen sonuçları, Brünn Tabii Tarih Derneği’nin 1865 yılında düzenlediği iki bilim kongresinde tebliğ eder. Tebliğ, derneğinin yıllık bülteninde yayınlanıp, Avrupa ve Amerika’nın birçok kütüphanesine gönderilir. Mendel Kanunları şunlardır:

1. İzotipi ve Benzerlik Kanunu (Mendel’in I. Kanunu)

Farklı karakterlere sahip iki homozigot genotipli (bir canlının genetik kodları) bireylerin çaprazlanması ile oluşan bireyler birbirinin aynıdır.

Homozigot : Bir karakteri kontrol eden iki alel genin birbirinin aynısı olması.

Genotip: Bir canlının genetik kodlarının tamamı.

2. Ayrılma Kanunu (Mendel’in II. Kanunu)

Melez bireyler kendi aralarında veya benzerleri ile çaprazlandığında elde edilen F1 dölünde ana-babadan almış oldukları özellik belli oranlarda ortaya çıkar.

3. Bağımsızlık Kanunu

İki veya daha fazla karaktere sahip farklı melezlerin çaprazlanmasıyla ana baba karakterleri yavrulara tesadüfe bağlı geçerler.

Mendel’in çaprazlamalarının sonuçları şunlardır:

1. Karakterlerin nesillere geçmesini sağlayan belirli faktörler (genler) vardır.
2. Her ergin bireyin hücrelerinde bir karaktere ait iki belirleyici vardır (2 allel gen). Bunlar bir karakter için birbirine benzeyen (AA, aa) veya birbirinden farklı (Aa) allel genlerdir. Alel Gen, homolog kromozomlar üzerinde bulunan bir karakterin kalıtımda sorumlu gen çeşitlerinin her birine denir.
3. Bir alleldeki faktörler değişmeden eşit ihtimalle gametlere dağılır.
4. Döllenmede gametler rastgele birleşir. Melezlerin kendi aralarında çaprazlanmasıyla görülen karakterler önceden tahmin edilebilir oranlarda ortaya çıkar.

Çaprazlama elemanları şunlardır:

• Gamet (Üreme hücreleri): Anne ve babadan meydana gelebilecek gamet çeşidini ifade eder.
• Kendileşme: Belirli bir genotipe sahip dişinin aynı genotipteki erkekle çaprazlanmasıdır.
• Parental (P): Çaprazlanacak anne ve babanın genotipini ifade eder.
• F1 dölü: Dişi ve erkek gamet çeşitlerinin birleşmesiyle oluşan ilk dölün genotip ve fenotip çeşitlerini ifade eder.
• F2 dölü: F1 dölünden elde edilen dişi ve erkek bireylerin çaprazlanmasıyla oluşacak ikinci dölü ifade eder.

Mendel’in çalıştığı konularda, farklı kişiler yoğun ve geniş araştırmalar yapar. Bu araştırmacıların bazıları Mendel’in kullandığı bezelyeleri araştırma materyali olarak seçer, aynı birleştirmeleri yapar, aynı sonuçları elde eder, fakat farklı ve komplike yollarda ilerledikleri için bulguları değerlendiremez.

Mendel’in elde ettiği sonuçları başarıyla değerlendirebilmesi, komplike şeylerden kaçınıp konuyu mümkün olduğu kadar sadeleştirmesine de bağlanır. Üniversitede matematik ve biyoloji öğrenimi gördüğü için çalışmasında matematik bilgisini biyolojiye uygular. Mendel’in en büyük farkı, çalışmalarının sonuçlarını matematiksel veriler ile açıklamasıdır. Bu, ondan önce önem verilen bir çalışma yöntemi değildi.

Philadelphia’daki Villanova Üniversitesi kampüsünde, Mendel Bilim Merkezi’nin hemen girişinde görülen Mendel heykeli, James Peniston’un eseridir.

Mendel bitkiler üzerinde yaptığı araştırmalar ile tanınsa da, zooloji, meteoroloji ve jeoloji konularında da araştırmalar yapar. Mendel manastırdaki çalışmalarına ek olarak, civardaki liselerde öğretmenlikte yaparak gelirini bir miktar artırır ve bu geliri araştırmalarını yürütmekte kullanır. Önceleri bahçenin bir köşesinde araştırmalarını yürütürken, papaz olduktan sonra imkanları genişler ve araştırmalarını yürütmesi için arzu ettiği genişlikte alan kendisine sağlanır. Bununla beraber aşırı kilosu, materyal toplamak için dağlarda ve tepelerde uzun yürüyüşler yapmasını engeller.

O dönemde kimse Mendel’in genetik biliminin temellerini keşfettiğini anlamaz. Çalışmalarının geç fark edilmesi, Mendel’in çok ünlü bir bilim adamı olmaması ve çalışmalarını duyurmak konusunda çok istekli davranmamış olmasına bağlanır. Mendel, ileride bilim dünyasının seçkin bir ismi olacağından habersiz olarak 6 Ocak 1884 yılında, böbrek rahatsızlığı ve kalp büyümesi nedeniyle hayata gözlerini kapar. Ölümü üzerine yerel bir gazete şunları yazar: “Ölümüyle yoksullar bir yardımseverden, insanlık da sıcak bir dost, doğa bilimlerine düşkün ve örnek bir rahip olan, soylu kişilikli bir adamdan yoksun kaldı.”

Mendel Müzesi, Brno

Ölümüyle, yeniden keşfedilmesi arasında geçen uzun zaman içinde Mendel’in çalışmalarını yok sayan kişiler ve yönetimler ortaya çıkar. Rusya’da 1940’lı ve 1950’li yıllarda, tarım biyoloğu Trofim Lysenko, komünizmin Mendel’in fikirlerini çürüttüğünü ve komünizmin kazandırdığı özelliklerin bir sonraki kuşağı değiştirmekte olduğunu, çünkü bu özelliklerin Mendel’in kalıtım yasalarına rağmen yeni doğanlara geçtiğini iddia eder. Stalin’in desteğini alarak Doğu Avrupa ülkelerinde Mendel yasalarını resmen yasaklar ve komünist yönetim tarafından da Mendel Müzesi kapatılır.

Almanya’da Nazi yönetimi de, Mendel’in bulgularına düşmanca yaklaşır. İkinci Dünya Savaşı’nda Çekoslavakya’da yayımlanan bilimsel bir makalede, Mendel’in, Darwin’in evrim kuramını tümüyle reddettiği iddia edilir. 1945 yılında Almanya’nın yenilgisinden sonra bu görüşler bütünüyle değişir. 1959 yılında Stalin’in ölümüyle de Lysenko’nun düşünceleri unutulur gider.

Kaynak
Bilimin Öncüleri, Mendel Genetiği – Mendel’in Kalıtım İlkeleri, Gregory Mendel – Genetiğin Temelleri, Genetik Biliminin Babası Mendel – Boris Volodin