12. Sınıf Üreme Çeşitleri — Konu Anlatımı

Tezgâhta Unutulan Tavuk

Buzdolabından çıkarılan çiğ tavuk yaz günü tezgâhta unutuluyor. Üzerindeki bağırsak bakterileri uygun sıcaklıkta yaklaşık 20 dakikada bir ikiye bölünebilir. Tek bir bakteriyle başlasak 7 saatte ne olur?

7 saat 420 dakikadır; $420 / 20 = 21$ bölünme. Her bölünmede sayı ikiye katlandığı için $2^{21} = 2.097.152$ bakteri. Grafiğe dökünce 1, 2, 4, 8, 16… diye giden ve gittikçe dikleşen bir eğri çıkar. Gıdaların buzdolabında tutulmasının nedeni bu hızdır: soğuk bölünmeyi durdurmaz ama yavaşlatır.

Bu hız eşeysiz üremenin en büyük silahıdır. Peki bu kadar hızlıysa doğada neden bu kadar çok canlı eşeyli ürüyor? Konu bu pazarlık üzerine kurulu.

Eşeysiz Üremenin Yolları

Denizyıldızında kopan kolun yeni bireye dönüşebilmesi için üzerinde merkez diskin bir parçası bulunmalıdır. İnsanda yaranın kapanması da bir yenilenmedir ama yeni birey oluşmadığı için üreme değil, doku onarımıdır.

Ara bir biçim: partenogenez. Bal arısında döllenmemiş yumurtadan erkek arı gelişir ve $n = 16$ kromozomludur; döllenmiş yumurtadan ise $2n = 32$ kromozomlu dişi (işçi ya da kraliçe) çıkar. Yumurta hücresinden geliştiği için eşeyli üremeye, döllenme olmadığı için eşeysize yakındır.

Üreme Hücreleri: Eşit Katkı, Farklı Yatırım

Eşeyli üremede iki üreme hücresi birleşir. Kromozom sayısı her kuşakta ikiye katlanmasın diye üreme hücreleri mayozla oluşur ($2n \rightarrow n$); evreleri "Hücre Bölünmeleri" anlatımında. Erkekte bir mayoz 4 işlevsel sperm verir. Dişide ise sitoplazma eşit bölünmez; 1 büyük yumurta ve küçük kutup hücreleri oluşur. Besini dörde bölmek yerine tek hücrede toplamak, döllenme sonrası ilk bölünmeler için elverişlidir.

Eşeyi kim belirler? Anne yalnız X taşıyan yumurta üretir. Baba ise yarı yarıya X ve Y taşıyan sperm üretir. X taşıyan sperm döllerse XX (kız), Y taşıyan döllerse XY (erkek) olur. Belirleyici spermdir; her gebelikte olasılık $1/2$'dir.

Çözümlü Örnek: Kaç Çeşit Gamet?

Parça değişimi olmadığı varsayılırsa $2n = 6$ kromozomlu bir canlı kaç çeşit üreme hücresi oluşturabilir?

1. $2n = 6$ ise $n = 3$, yani 3 homolog çift vardır.
2. Her çiftten ya anneden ya babadan gelen kromozom gamete girer: çift başına 2 seçenek.
3. Çeşit sayısı $2^n = 2^3 = 8$.

İnsanda $n = 23$ olduğundan yalnız bağımsız dağılımdan $2^{23} = 8.388.608$ çeşit gamet çıkar. İki ebeveynin gametlerinin birleşme olasılıkları çarpılınca sayı 70 trilyonu geçer; krossing over eklenince pratikte sınırsızdır. Kardeşlerin birbirine benzememesinin sayısal karşılığı budur.

Mini soru: $2n = 8$ olan bir canlıda bir mayoz sonucu kaç hücre oluşur ve her birinde kaç kromozom vardır? 4 hücre, her biri 4 kromozomlu.

Hangisi Üstün? Ortama Bağlı

Kararlı ortamda eşeysiz üreme kazanır: var olan yapı zaten uyumludur ve hız avantajdır. Ortam değişince tablo döner. 1950'lere kadar dünyada ihraç edilen muzun büyük bölümü Gros Michel adlı tek bir çeşitti ve bütün bitkiler aynı genetik yapıdaki sürgünlerden üretiliyordu. Topraktan bulaşan bir mantar hastalığı (Panama hastalığı) birine bulaşabildiği için hepsine bulaştı ve çeşit ticari olarak neredeyse yok oldu. Doku kültürü ve çelik hızlı ve aynı kalitede üretim sağlar; bedeli bu tek tip kırılganlıktır. Gen bankaları ve yedek çeşitler bu yüzden korunur. Birçok bitki hem tohumla hem vejetatif çoğalabilir ve duruma göre iki yolu da kullanır.

Sık Yapılan Hata

"Bakteriler eşeysiz ürediği için hiç çeşitlenmez." Bakteriler birbirine gen aktarabilir; antibiyotik direnç geni bu yolla, üremeden bağımsız olarak ve hatta türler arasında yayılabilir. Yine de bu aktarım üreme sayılmaz, çünkü birey sayısı artmaz.

"Yumurta daha çok kromozom taşır." Kromozom katkısı eşittir; fark sitoplazmadadır.

"Rejenerasyon her zaman üremedir." Ölçüt yeni bireyin oluşup oluşmadığıdır.

AYT ipucu: Soruda "gamet çeşidi" ve "parça değişimi yok" birlikte geçiyorsa $2^n$ kullan; burada $n$ heterozigot çift sayısıdır. Grafikte birey sayısı 1, 2, 4, 8 diye gidiyorsa bölünerek üreme vardır ve $k$ bölünmede sayı $2^k$ olur.

Sık sorulanlar