Mutasyonların ve Mutantların Bilimsel Analizi

Mutant dediğimizde Marvel ve DC gibi çizgi roman evrenlerine ve bilimkurgunun engin denizlerindeki fikirlere seslenmiş oluyoruz. Birçok bilimkurgu yapımının temelinde mutantlar vardır. Çünkü gerçekten ham maddesi oldukça boldur. Herhangi bir fikir ortaya atmak istediğinizde mutantlara bahane atabilirsiniz. Peki temelde mutant nedir?

Mutant, kısaca mutasyona sahip canlı veya genetik karakter demektir. Örneğin bir bakterinin genetik materyalinde yapılan/oluşan değişim o bakteriyi “mutant” diye sınıflandırmaya yeter. İlla ki organizma olmasına gerek yok. Bu bir gen veya kromozom da olabilir. Peki mutasyon nedir? Mutasyon da basitçe, canlının genetik materyalinde (DNA veya RNA) meydana gelen rastlantılsal değişimdir. Bu kısım önemli, hata değildir. Halk arasında oldukça yanlış bilinen bu konuyu şimdiden izah edelim. Mutasyon aynı zamanda doğal seçilim ve genetik sürüklenme gibi evrimin de bir mekanizmasıdır.

Mutasyon konusu oldukça geniştir. Yüzeysel olarak biraz bahsedelim. Öncelikle mutasyonlar sıcaklık, X-ışını, radyasyon, kimyasal mutajenler, virüsler, transpozonlar, metabolik hatalar gibi birçok nedenden olabilir. Bilimkurgu yapımlarında en çok kullanılanlar ise radyasyon, kimyasal mutajenler ve biyoteknolojidir. biyoteknolojik olarak bir canlının direkt genomunun manüple edilmesini düşünmek oldukça heyecan vericidir. Bunun üzerinden bilimkurgu konuları süslenilebilir.

Mutasyonlar, kromozomal gibi büyük ölçeklerde olabileceği gibi DNA’nın en küçük parçası olan bir nükleotit içerisinde de olabilir. Genellikle Adenin veya Guanin‘den biri (pürinler), Sitozin veya Timin‘e (pirimidinler) dönüşür. Yani DNA’nın küçük parçası olan nükleotit içerisinde olur. Bu tür mutasyonlara nokta mutasyon denir. Nokta mutasyonlar da kendi arasında silent (sessiz), missense (hatalı) ve nonsense (anlamsız) olarak ayrılır.

Mutasyonların etkisi, o genden üretilen aminoasitlerin incelenmesi ile anlaşılır. Doğada, 22 temel aminoasit bulunur. Tüm aminoasitler, 3 nükleotit (kodon) ile belirlenirler (CCG, ATG gibi). Bazı aminoasitler, birden fazla kodon ile tanımlanabilirler. Örneğin GCU, GCC, GCA ve GCG aynı aminoasit olan Alanin’i kodlarlar. Dolayısıyla öncesinde GCU olan bir dizilim, mutasyon sonucu sondaki Urasil, Sitozin olursa yani GCC olursa hiçbir şey değişmez, çünkü yeni oluşan kod da Alanin’i kodlamaktadır. Buna sessiz mutasyon denir. Bir nükleotit değişti dikkat ederseniz; ancak yeni nükleotit de mRNA’da aynı şekilde okunacaktır.

Böylece yine aynı aminoasit sentezlenecektir. Aynı konu için bir başka örnek, TTC olan bir kodon mRNA’da AAG olarak okunur. Sonra sentezlenen aminoasit Lizin (Lys) olur. Diyelim ki radyasyon sonucu TTC’deki “C” yani Sitozin (Cytosine), Timin yani “T” ile değişti ve TTT oldu. Bu kodonun mRNA’daki okunuşu AAA olacaktır ve yine Lizin (Lys) sentezlenecektir.

Diğer bir tür olan nonsense (anlamsız) mutasyon ise normalde TTC olan bir kodonun ATC olması sonucu mRNA’daki okunuşu UAG olacaktır ve genetik materyale Dur (Stop) sinyali verecektir. Böylece hiçbir aminoasit sentezi olmayacaktır. Bu Stop kodonunun spesifik ismi de vardır ve Amber denilir. UAG dışında UAA (Ochre) ve UGA (Opal) de Stop sinyali veren kodonlardır.

Gelelim bilimkurguda en çok kullanılan tür olan missense (hatalı) mutasyon türüne. Bu tür kendi arasında konservatif missense ve non-konservatif missense olmak üzere ikiye ayrılır. Bu mutasyonlar sonucunda kodlanan aminoasit değişir. Örneğin TTC’nin TCC olması sonucu mRNA’daki okunuşu AGG olacaktır ve Arjinin (Arg) sentezlenecektir. Nükleotitin mutasyonsuz versiyonu olan TTC’de Lizin sentezlenirken şimdi Arjinin sentezlenecektir. Fakat ikisi de benzer görevi yapacağı için organizma bu değişimden çok büyük etkilenmeyebilir. Buna konservatif missense mutasyon denir. Fakat TCC’nin TGC olması Lizin yerine Treonin (Thr) sentezleyeceği için organizma bundan etkilenecektir. Çünkü bu iki aminoasit farklı işler yapacaktır. Böylece non-konservatif bir missense olacaktır. Böylece organizma popülasyonda “normal” diye nitelendirilenden farklı özellikler taşıyacaktır.

Nokta mutasyonları dışında insersiyon (baz eklenmesi), inversiyon (dönüp tekrar girmesi), delesyon (baz silinmesi), duplikasyon (DNA parçasının iki veya daha fazla kopyalanması), frameshift (çerçeve kayması), kromozomal amplifikasyon (kimyasal artış) gibi pek çok nedenden dolayı organizmada değişim gerçekleşebilir ve mutant olarak sınıflandırılabilir.

Şimdi bütün bunlar organizmamıza faydalı (Neomorfik), zararlı (Amorfik) veya etkisiz olabilir. Belki mutantımız metabolik aktivitesini bile gerçekleştiremeyeceği için embriyolojik döneminde ölecektir. Belki de herhangi bir metabolik aktivitesi amplifike olacaktır (artacaktır) ve yeni özellikler kazanacaktır. Herhangi bir genin transkripsiyonunu artırarak fonksiyon kazandıran mutasyonlarla her türlü bilimsel kurgu yapılabilir.

Dünya’da yaşayan canlılarda sayısız mutasyon gerçekleşmektedir. Bunların çoğunun etkisiz mutasyon olduğu düşülmektedir. Hatta kendi vücudumuzda bile sayısız mutasyon gerçekleşir; fakat mutant hücre apoptoza (kendi kendine kontrollü ölüm) giderek immün (bağışıklık sistemi) sistemimizdeki makrofajlar tarafından fagositoz olur ve temizlenir. Doğal olarak farkına bile varmayız. Zaten somatik (bedensel) hücrelerimizde gerçekleşen mutasyonlar bir sonraki jenerasyona aktarılmayacaktır da, sadece germ hücrelerindeki mutasyonlar nesillerde aktarılır. Peki fayda sağlayan mutasyon hiç yok mudur diye düşünmüş olabilirsiniz. Olmaz mıdır!

En basitinden E. coli bakterisi normal olarak laktozu parçalayamaz. Ancak Boston Üniversitesi’nden Prof. John Cairns ve ekip arkadaşlarının yaptıkları bir çalışma sonucu, Mu isimli bir bakteriyofaj (bakterileri enfekte eden bir virüs) kullanılarak genetik materyalde bulunan beta-galaktozidaz geninde meydana getirilen bir mutasyon sayesinde bakterilerin laktozu sindirebilmeye başladıkları ortaya çıkmıştır. Bunun için lac operon denilen sistem gereklidir. Böylece sentezlenen lacZ, lacY ve lacA denilen 3 enzim sayesinde mutant E.coli laktozu parçalar. lacZ laktozu, galaktoz ve glukoza parçalar. lacY de proton gradiyenti yönünde laktozu hücreye pompalar.

Daha sonradan farklı yöntemlerle benzer deneyler tekrarlanmış ve aynı sonuçlara ulaşılmıştır. Bu da bakteriler açısından bir faydalı mutasyon örneği olarak karşımıza çıkmaktadır. Prokaryotik gen regülasyon alanında en net olarak anlaşılan çok önemli bir deney olarak bilim tarihinde yerini alır. Aynı zamanda bu sayede yeni bir tür de var olmuş olur. Doğal seçilimde elenmezse ve genetik materyalini bir sonraki jenerasyonlara aktarabilirse binlerce jenerasyon ardından yeni alt türler ve daha sonra türler, cinsler evrimleşecektir.

Bir diğer önemli örneklerden biri ise çoğunuzun bildiği Orak hücreli anemi ve sıtma ilişkisidir. Eritrositler (alyuvar) vücudumuzda başlıca oksijen taşıma görevi gören bikonkav disk şeklinde çekirdeksiz hücrelerdir. İçlerinde bulunan hemoglobin molekülleri sayesinde bu görevi gerçekleştirirler. Hücre yapıları da oldukça esnek olduğu için en küçük kapillerden (kılcal damar) bile geçebilirler. Fakat hemoglobin sentezinde gerçekleşen bir nokta mutasyonu sonucu beta-globin genindeki Adenin’in Timin’e dönüşmesi sonucu yani Single Nucleotide Polymorphism (SNP) olması sonucu 6. pozisyondaki Glutamik Asit isimli aminoasit yerine Valin adlı aminoasit sentezlenip anormal görülen bir hemoglobin olan HbS meydana gelecektir.

Eğer bu sendrom homozigot olursa yanında dalak sekestrasyonu, hematolojik krizler, akciğer rahatsızlıkları, priapizm gibi birçok ciddi klinik tablo görülebilir. Çünkü orak şeklindeki eritrositler her damardan geçemez ve bazı yerlerde tıkanarak orada oksijen yetersizliğine sebep olur. Ancak ilginç bir şekilde eğer bu sendrom heterozigot olursa hem sağlam eritrositler hem de orak şeklindeki eritrositler birlikte olacağı için dişi anofel cinsi sivrisinekle taşınan sıtma paraziti bu eritrositlere tutunamayacaktır ve konak bu parazite karşı bağışıklık kazanacaktır. Bu yüzdendir ki Afrika’nın bazı bölgelerinde bu heterozigotluk gen havuzlarında yaygındır. Çünkü doğal seçilimle elenmemiş, aksine daha çok birikmiştir.

Sıkılmış olabilirsiniz, bunlar hayal ettiğiniz mutantlar gibi olmayabilir. Şimdi bir de tek hücreliden ziyade çok hücreli örneklerine bakalım. Mesela Oleg Zhokh adında Ukraynalı bilek güreşçi doğuştan sol elinde fazladan bir kas tendonuna sahip. Bu sayede 70 kg olmasına rağmen 100-120 kg ağırlığındaki rakiplerini yenebiliyor. Yine aynı şekilde Matthias Schlitte adında Alman bilek güreşçi sağ önkol kemikleri %33 oranda sol kolundan iri. Bunu genetik defektlerini avantaja çeviren Matthias ve Oleg, süper-insan mutantlar olarak sınıflandırılabilirler.

Eero Mäntyranta adında Finlandiyalı kayak şampiyonu da süper-insan mutantlara bir örnek. Eero bir çeşit polisitemi sahibi. Polisitemi, hematokrit (kırmızı kan hücrelerinin, toplam kan hacmine oranı) seviyesinin %55’ten büyük olması demektir. Bu orandaki değişkenlerden de görebileceğiniz gibi kırmızı kan hücrelerinin artması ya da plazma hacminin azalması ile görülür. Eero’nun eritropoetin reseptörünü kodlayan gende (EPOR) oluşan bir mutasyon sonucu kendisinin eritrosit ve hemoglobin kütlesinde artış yaşanıyor. Böylece normal bir insandan %50 daha fazla oksijen taşıma kapasitesine sahip oluyor ve süper-insan dayanıklılığına sahip oluyor.

Javier Botet de Marfan sendromuna sahip bir kişi; ancak Mr. Fantastic gibi süper esneklik sahibi. Marfan sendromu normalde ciddi sağlık sorunları yaratır; fakat bazı kişilerde transkripsiyonuna bağlı olarak hafif görülebilir ve hayati organları tehlikeye sokmayabilir. Zamanının en güzel kadını olan Elizabeth Taylor’e bakın bir de. Distichiasis sendromuna sahip, yani göz kapağının iç kenarında yer alan ikinci bir kirpik sırası mevcut. Bazı kişilerde enfeksiyon ve irritasyon gibi sıkıntılar oluştururken Elizabeth için şan ve şöhret sebebi olmuş.

Ya da çok nadir görülen adermatoglifiya genetik defektine sahip kişilere bakın. SMARCAD1-helikaz geninin 3’ ucundaki eksonunda meydana gelen nokta mutasyonu sonucu deriye spesifik proteinlerde sorun oluşması ve parmak uçlarının pürüzsüz olması ile gözlenir. Bu sayede federallerin korkulu rüyası parmak izi bırakmayan bir mutant hayata geçmiş olur.

Gerçek hayatta karşılaştığımız bu mutantları X-men ile karşılaştıranlar olacaktır illa. X-men bir çizgi roman ürünü olduğu için bilimsel düzeyde incelenemez. Barındırdığı mutasyonlar açısından bilimkurgu değil fantastiktir. Ancak X-men’e sosyal bilimkurgu penceresinden yaklaşılabilir. Bu tür mutasyonlara sahip bireylerin toplum tarafından dışlanması ve haklarının elinden alınması. Halkın bilinmeyenden korkması ve mutantların azınlık olarak birlikte direniş göstermeleri açısından oldukça güzel bir sosyal/psikolojik bilimkurgudur.

Gerçekten de yukarıda bahsettiğimiz “mutantları” bu şekilde sınıflandırmak. Ayrımcılık ve türcülük yaparak farklı görmek acaba sosyolojik olarak nasıldır? Oleg ve Matthias gibi insanlar toplumda nasıl karşılandılar, ne gibi ayrımcılıklara uğradılar? Biz ne yapmalıyız, ne düşünmeliyiz? Onlar, bizim bu şekilde düşünmemiz karşısında ne düşünüyorlar? Acaba siyah-beyaz insan varyasyonları tartışması gibi mi? Bu konularda düşünülüp, fikir alışverişi yapılabilir.