Slayt 1 - Akdeniz Üniversitesi

150. yılında evrim ve tıp:
“Evrimsel ağaçlar ve H1N1 virüsünün
öyküsü”
Battal ÇIPLAK (Prof. Dr.)
Akdeniz Üniversitesi
Fen-Edebiyat Fakültesi
Biyoloji Bölümü
Antalya
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Sunumun özeti

Evrim görüşü ile ilgili kısa bir tarihi
arka plan ve evrim örüntüsü
 Evrimi üreten süreç olarak Darwin ve
Wallace’ın “doğal seçilim yoluyla evrim”
teorisi
Darwin sonrası dönemde evrime bakış
ve canlı bilimlerinde paradigma
Evrim ve tıp: H1N1’in öyküsü (ve kısaca
başka örnekler)
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Rönesans’a kadar canlı bilimlerinde paradigma !
 Türler bağımsız olarak


yaratılmışlardır ve
değişmeden günümüze kadar
var ola gelmişlerdir.”
Hatta Başpiskopos James
User (1658) Eski Ahit’e
dayanarak canlılığın yaratılma
tarihini hesaplamıştır.
M.Ö. 4004 yılı, Ekim ayının
22. gününü 23. güne bağlayan
gece (yani günümüzden 6003
yıl 26 gün önce)
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Yeni Paradigma: Evrim
“Türler bağımsız
olarak
yaratılmamışlardır.
Süreç içerisinde
değişirler. Biyolojik
çeşitlilik değişimle
biri birinden
türemiştir.”
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrim Teorisi 2569 yaşındadır !
Canlılığın değiştiğine ilişkin,
kayıtlara geçmiş ilk görüş Milet’li
Anaksimander’e ait olduğu
söylenir.
Evrim Teorisi 260 yaşındadır !
Bu gün bildiğimiz anlamdaki EVRİM
kavramı Fransız Compt de Buffon’a
aittir (1749-1804 arasında 44 eser).
Bilinmeyen ise “evrim olgusunu” veren
süreçtir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrim bilim olma eşiğini geçme arayışında !
Jean Batist de Lamarck,
Buffon’un aradığı süreci
tanımlamaya çalışır (1809).
Ancak somatik olarak
kazanılan değişimleri işe
kattığından önerdiği
mekanizma kabul
görmemiştir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrim teorisi 150 yaşında!
(24 Kasım 1859)
Charles Darwin ve Alfred Russel Wallace
“doğal seçilim yoluyla evrim teorisi”
görüşlerini önce bir bildiri olarak (1858)
sunarlar.
Evrim teorisi Türlerim Kökeni’nin yayını
ile bilim çevrelerinde geri dönüşümsüz
olarak paradigmayı değiştirir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrimin dayandığı örüntü
James Hutton
Dünyanın yaşı
binlerle ifade
edilecek olandan çok
daha fazladır…
Dünyanın yaklaşık
4,6 milyar yıl
yaşında olduğu bu
gün çok iyi
bilinmektedir.
Georges Cuvier
Charles Lyell
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Türler sonsuza dek var
olamamaktadır!
Fosil kayıtlarda çok sayıda
yok olmuş tür bulunmuştur.
Günümüz bilgileri türlerin
%99,9’unun sadece fosil
kayıtlarda olduğuna
işaret etmektedir (Mayr, E.
1997. Biyoloji Budur, TÜBİTAK yayınları).
Georges Cuvier
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Ardışık jeolojik tabakalarda ardışık fosiller
“Horizontalite Prensibi”
Ardışık tabakalardaki fosiller eskiden
yeniye bir düzende yerleşirler. En genç
tabaklardaki fosiller ya günümüz canlılarına aittir ya da onlara en benzer olanlardır.
Armadillo ve glyptodont
Keseli ayı ve fosil akrabası
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Fosiller ve ara formlar…
Darwin zamanında ara formlar sınırlı idi.
Türlerin kökeninin yayınlanmasından bu yana
bulunan ara form müzeleri süslemektedir.
Tiktaalik roseae
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Ortak ataların mirası; homolojiler…
“Kavramak için şekillenmiş bir insan
eli, kazmak için şekillenmiş
köstebek üyesi, atın ön üyesi,
yunusun küreği ve yarasa kanadının
hepsinin aynı modele göre yapılmış
olması ve aynı kemiklerin aynı göreli
pozisyonda bulunmasından daha
tuhaf ne olabilir?” (Darwin, 1859).
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Ancak eski ortak ataların mirası olabilirler…
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Homoloji tüm canlılarda görülür…
Bu gün 1.000.000’dan fazla böcek türü
bilinmektedir. Bu sayının 10 milyon kadar olduğu
tahmin edilmektedir.
Tümünde göğüs bölgesi 3
segmenten oluşur,
Her segment aynı bölgeye
yerleşmiş bir çift üye taşır.
Her üye eklemli 5
parçadan oluşur
Bağımsız olmayan tasarımlar !
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Her homolojinin kaynağı genetik homolojilerdir…
Genetik kod bakteriden insana evrenseldir…
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Homolojik genetik hastalıklar…
İnsanlar atalarının mirası homolojik hastalıkları
yakın akrabaları ile paylaşırlar.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Gelişim seyri bir çok homoloji sergiler…
EVRİM…
Eski ataların izleri “körelmiş organlar”
Evrimsel geçmişte iş gören ve sonra
işlevini yitiren biyolojik özellikler
(bir gen, bir yapı, veya bir süreç)
atalardan miras genleri bulundukları
için (işlevsel olmamalarına karşın)
her nesilde tekrar oluşurlar.
B. ÇIPLAK
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Doğal seçilim yoluyla evrim görüşü Darwin ve
Wallace ile bilim olmanın eşiğini aşar !
Darwin (ve de Wallace), sadece doğal
seçilim yoluyla evrim teorisini formüle
etmemişlerdir. Aynı zaman kanıtları ile
açık olarak doğruluğunu ortaya
koymuşlardır.
Teori Türlerin Kökeni Üzerine’nin bir
sayfasını (s. 459) işgal eder. Kitabın
kalanı kanıtları listeler ve tartışır.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Darwin’in (veya Doğal Seçilim Yoluyla Evrim
teorisinin) argüman dizisi!
1.Türleri oluşturan bireyler varyasyon gösterirler.
2.Bu varyasyonların bazıları gelecek kuşaklara
kalıtılır.
3.Her nesilde yaşayabilecek olandan daha fazla döl
verilir (başka bir ifade ile verilen döllerin tümü
yaşayamaz).
4.Bireylerin üreme ve hayatta kalmaları rastgele
değildir. Hayatta kalan ve üremeye katılan
bireyler, ya da üremeye en fazla katkısı olanlar,
en elverişli varyasyonlara sahip olanlardır. Bunlar
doğal olarak seçilmişlerdir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Doğal seçilim görüşü de Darwin’e ait değildir?
 Doğal Seçilim görüşü, W. C. Wells’e (1757–
1817) aittir.
 Wells, bu açıklamayı insan topluluklarının hem
fiziksel hem de hastalıklara olan direnç
farklılığını açıklamak amacıyla kullanmıştır.
 Darwin, Türlerin Kökeni Üzerine (1859)’nin ilk
baskısında bunu belirtmese de 6. baskıda
(1864) bunu açıkça belirtir ve önce farkında
olmadığını not eder.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Yeni paradigma dönemi – 1859 sonrası !
Kanıtları çok sağlam olsa da, doğal seçilim
yoluyla evrim teorisinin kabul görmesi zaman
alır. Yaygın kabul görmeye başladığı dönem
Modern Evrim Teorisi (Modern Sentez) olarak
tanımlanır.
Ronald Fisher’in “Doğal Seçilimin Genetik
Teorisi (The Genetical Theory of Natural
Selection. Oxford: Clarendon Press, 1930)
isimli eseri
Theodosius Dobzhansky’nin Genetik ve
Türlerin Kökeni (Dobzhansky, T. 1937.
Genetics and the Origin of Species.
Columbia Univ.Pres.)
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Ayrı Yaratılma (The Theory of Special Creation)
anahtar kelimeleri
 1970-2008 dönemi için toplam 141 ve canlı
bilimlerinde 9 makale;
 Ayrı Yaratılma görüşünü kast eden sadece 4
makale;
1- Bellon R. 2003. Joseph Hooker takes a “Fixed post”: transmutation and the
“Present unsatisfactory state of systematic botany” 1844-1860. Journal of the
history of the biology 39(1): 1-39.
2- Gogorosi E. 2006. Untying the Gordian knot of creation; metaphors for
the Human Genom Project in Greek newspapers . New genetics and
Society 24(3): 299-315.
3- Cosans C. 2005. Was Darwin Creationist? Perspectives in Biology and Medicine
48(3): 362-371.
4- Flinn MV, 1997. Culture and the evolution of social learning. Evolution
and human Behaviour 18(1): 23-67.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Yeni sürüm olarak önerilen Akıllı Tasarım için
ilginç sonuçlar !


Ayrı Yaratılma taraftarları Akıllı Tasarım
(Inteligent Desing) görüşünü savunmaya
başlamışlardır.
1970-2008 yılları için, 2006 yılına ait tek makale;
Han DH, Yi KS, Lee JK, Kim BS, Yi. 2006. Design and
evaluation of inteligent vehicle cruise control systems
using a vehicle simulator. International Journal of
Automative Technology, 7(3): 377-383.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrim ve evrimsel terimler için sonuçlar !
Anahtar kelimeler
Sorgulama yapılan dönem veya yıl için SCI veri
(İngilizcesi)
tabanından terimi kullanan makale sayıları
1970-2008
2005
2006
2007
2008
>100.000
33.324
33.816
35.102
40.593
Eşeysel seçilim (sexual selection)
12.882
1.025
1.041
1.130
1.246
Doğal seçilim (natural selection)
24.505
2.023
2.037
2.277
2.513
Türleşme (speciation)
33.047
2.724
2.819
3.030
3.325
Allopatrik türleşme (allopatric speciation)
883
81
91
77
86
Simpatrik türleşme (Sympatric speciation)
1.776
192
201
208
210
Filogeni (Phylogeny)
35.253
2.954
3.007
3.277
3.917
Moleküler saat (Molecular clock)
3.997
384
414
435
469
Evrim (evolution)
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Sayılar evrimin bilim çevrelerindeki yaygın
kullanımını açık olarak ortaya koymaktadır.
Felsefeden fiziğe,
jeolojiden kimyaya,
Tıptan ziraate,
Davranış bilimlerinden
Toplum bilimlerine,
……………………….
Evrim, çok sayıda disiplinin gözledikleri
olay, olgu ve örüntülerini açıklamada
kullandığı işlevsel bir yaklaşımdır
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Değişim doğrudan gözlenmiştir…
Hem doğal seçilimin (sabun ağacı böceği) hem de
yapay seçilimin neden olduğu değişimler (lahana
kültür ırkları) insanlar tarafından gözlenmiş ve kayda
geçmiştir.
Lahana
Mor lahana
Kıvırcık lahana
Bürüksel lahanası
Brokoli
Karnabahar
Tümünün
atası
yabani
lahana
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Tarım ilk defa Verimli Hilal’de başlamıştır…
Bitkilerden; buğday
(Triticum aestivum), çavdar
(Scale cereale), arpa
(Hordeum vulgare), mercimek
(Lens culinaris), armut
(Pyrus), kiraz (Cereasus),
asma (Vitis vinifera)…
anavatanı Anadoludur.
Sığır (Bos taurus = Toros sığırı) Anadolu’dan
dünyaya dağılmıştır. Bugün Anadolu insanı
Hollanda veya Montofon ırklarını
yetiştirmektedir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Ekonomik değeri olan her şey, değeri
ölçüsünde stratejik bir öneme sahiptir !
Influenza A virüslerinden H1N1 (Pandemik
domuz gribi suşu) aşısı için dışarıya 550
milyon TL ödendiği bildirildi (NTV haberleri).
Mevsimsel grip virusu için de her yıl bir
miktar ödenir.
Bunun evrimle ne ilgisi var?
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrim tarihinde bir başka dönüm noktası !
Alman entomolog Willi Hennig,
1950’de yayınladığı bir kitapta
(Phylogenetic Systematic), evrim
bilgisinden muhteşem bir araç
geliştirdi.
1966’da İngilizceye çevrilmeden yaygın bir ilgi
görmedi.
1970’lerden sonra ve 1980’lerle birlikte herkes
Hennig’in “icadını” kullanmaya başladı.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Hennig’in “icadı” Darwin’in saptamasına
dayanır!
Hennig’in icadının temel mantığı:
“Biyolojik çeşitlilik evrimleşerek biri
birinden oluşmuş ise ortak atalardan
miras kalan özellikler yardımı ile her
canlının evrimsel öyküsünü ortaya
koyabiliriz (görüş Darwin’e aittir).
Hennig, homolojiler üzerinden evrimsel geçmişi
tanımlamanın yöntemini geliştirdi.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
DNA parçalarının yerleşiminden evrimsel
hikayenin çıkarılması !
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Her canlının DNA dizileri, onun evrim
günlüğüdür! Yaşanan evrimsel değişimler ona
kayıt edilmiştir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Canlılık üç temel özellikle tanımlanır !
1- Bilgiyi saklama ve aktarma yeteneği
olarak tanımlanan bir genotip taşıma,
2- Bilgiyi ifade etme yeteneği olarak
tanımlanan bir fenotip gösterme,
3- Genotipte değişim uğrama (mutasyon)
ve bu değişimleri ardışık nesillerde
biriktirebilme özelliği (nesiller yoluyla)
olarak tanımlanan evrimleşme.
Virüsler bu üç özelliğe sahiptir. O halde virüsler
için de evrimsel ağaçlar hesaplayabiliriz!
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Virüs evrimsel ağaçları ne işimize yarar?
1- Grip suşlarının değişimine ilişkin merakımızı
giderir.
2- Hangi suşların epidemi veya pandemi
oluşturduğunu saptayabiliriz.
3- Eğer aralarında fark varsa, hangilerinin daha
tehlikeli olduğunu da belirleyebiliriz.
4- Geçmişte gerçekleşen evrimlerinden hareketle
gelecekteki evrimleri hakkında kestirmelerde
bulunabiliriz (ona göre tedbirler alabiliriz).
5- Aşı çalışmalarında izleyeceğimiz stratejiyi
belirleyebiliriz ……
Bunların yardımı ile gelecek için aşılar üretir
insanların sağlığını koruyabiliriz… (yada ve iyi para
kazanabiliriz)
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Grip virüslerinin evrimsel ağaçları
1968’den beri grip salgınlarından alınan örnekleri
saklayan laboratuvarlardaki araştırmacılar, grip
virüslerinin evrimsel ağacını hesapladılar.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Grip virüsleri memelilerden milyon kat daha hızlı
evrimleşir. Bu da dondurulmuş örnekler için geçen 20
yıllık evrimleşme zamanın, insanları şempanzelerle olan
ortak atasından ayıran zamanın yaklaşık dört katına
karşılık gelir.
Diğer bir değişle dondurulmuş grip örnekleri, RNA’sı elde
edilebilen fosillerdir.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Muhteşem bir bulgu…
Evrimsel ağaçlar; virüslerin evriminde özellikle
Hemaglutinin ve Nöraminidaz genlerindeki
değişimlerin önemli olduğunu göstermektedir.
O halde sonraki
yıllarda hangi
suşun aşı
geliştirmede
dikkate almamız
gerektiğini
bulabiliriz…
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Ve muhteşem bir sonuç..
Robin Bush ve arkadaşları (Bush
2001), mevcut grip suşların sonraki
nesillerde hayatta kalma olasılığını
(nöraminidazı veren genin pozitif
seçilim baskısı altında olduğu bilinen
18 kodonki mutasyon oranına göre)
hesapladılar.
Doğal seçilim ve evrimsel ağaç
yaklaşımı ile araştırmacılar, 11 grip
sezonunun 9’unda doğru suşu bildiler.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Daha da muhteşem bir sonuç..
Her gün H1N1 ile yatıp kalkıyoruz…
Adı domuz gribi, ama evrimsel ağaçlar
farklı şeyler söylüyor…
( 2009 domuz kökenli epidemik H1N1 Influenza
A’nın kökeni ve evrimsel genomiği)
Influenza pandemileri
Kayıt edilmiş insan pandemik influenzaları
H2N2
H2N2
H1N1
H1N1
H3N8
1895 1905
1889
Rusya
influenza
H2N2
1915
Pandemic
H1N1
H3N2
1925
1900
Eski Hong
Kong influenza
H3N8
1955
1918
İspanya
influenza
H1N1
1965
1957
Asya
influenza
H2N2
1975
1985
H9* 1999
H5 1997 2003
H7 1980
Reproduced and adapted (2009) with permission of Dr Masato Tashiro, Director, Center for Influenza Virus Research,
National Institute of Infectious Diseases (NIID), Japan.
1965
2005
2009
Pandemik
influenza
H1N1
1968
Hong Kong
influenza
H3N2
Kayıtlara geçmiş yeni kuş suşları
1955
1995
1975
1985
1996
1995
2002
2005
2010
2015
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Her bir RNA parçası için ayrı evrimsel ağaçlar…
RNA
SEGMENTİ
PROTEİN FONKSİYONU
1
PB2
Transkriptaz ve cap bağlanma
2
PB1
Transkriptaz ve uzama
3
PA
Transkriptaz ve proteaz
4
HA
Hemaglutinin
5
NP
Nükleoprotein
6
NA
Nöraminidin
7
MP1
Virion ana kapsit proteini
MP2
Membranla sıkı ilişkili protein
NS1
RNA’nın taşınmasında
NS2
Fonksiyonu bilinmiyor
8
B. ÇIPLAK
EVRİM…
Kuş H1N1
Klasik domuz H1N1
Transkriptaz ve proteaz
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Bir çorba virüs … pandemik H1N1
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Bir çorba virüs … pandemik H1N1
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Pandemik H1N1’in 8 gen evrimsel ağacının özeti
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrimsel ağaçlar HIV (İnsan İmmün
Yetmezlik Virüsü) virüsünün suşlarının
kökenini saptamamıza da olanak verir…
HIV virüsü üç ayrı
defa maymunları
enfekte eden SIV
virüsünden
türediğini
göstermektedir.
(SIV- Simian
Immunodeficiency
virus = maymun
immün yetmezlik
virüsü)
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrimsel ağaçlarla HIV’ın yaşını saptayabiliriz…
Evrimsel
ağaçlar HIV
M suşunun
1920-1940
yılları arası bir
dönemde insana
geçtiğini
göstermektedir
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Doğal seçilim anlamak ilaç direncinin gelişimini
anlamamızı sağlayacak tek yaklaşımdır.
AZT’nin
yarattığı
seçilim
baskısı
altında
evrimleşen
HIV sonuçta
AZT’ye
dirençli hale
gelir.
EVRİM…
Evrimsel ağaçlar insana konuşma yeteneği
kazandıran genlerin ne olduğunu ve ne zaman
ortaya çıktığını saptamamıza olanak verir.
B. ÇIPLAK
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrimsel ağaçlar insan fizyolojisini anlamak için
yeni yollar sunar…
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Bilime yapılacak bir “açılıma” ihtiyaç var…
İnsanlık tarihinde her sıçrama bilimsel bir
gelişme ile eş zamanlıdır.







İlk insanların bir taşla diğerini kırarak yongalar
elde etmesi,
Yongaları bir ağaca bağlayarak taş balta yapması,
Çıkrığı, tekeri kullanması
motoru bulması
Telefonu ve bilgisayarı keşif etmesi
Atomu parçalaması,Ay’a çıkması, interneti bulması…
İnsan (ve de diğer canlıların) genomunu didik didik
etmesi…
EVRİM…
B. ÇIPLAK
Evrime açılım bilime açılım demektir…
Evrimi,üzerinde kıran kırana
tartışmaların yapılabileceği bir teori
olarak değerlendirmek yerine;
Çağdaş dünyada olduğu gibi, tüm canlı
bilimlerine veri üreten ve insanlığın
hizmetine sunan işlevsel (stratejik) bir
bilim dalı olarak görmek hem en doğru
yaklaşım, hem de ihtiyaç duyulandır.
EVRİM…
B. ÇIPLAK
İLGİNİZ İÇİN
“TEŞEKKÜRLER”
Yanında eser isimleri verilenler
dışındaki malzemenin büyük bir
kısmı “Evrimsel Analiz” isimli
kitaptan alınmıştır.
B. ÇIPLAK
EVRİM VE BİLİM
Kısa bir bilim sözlüğü
(Kennedy vd., 1998; Yıldırım 2005, Örs, 2007 ve değişik
kaynaklardan derlenmiş)
Bilim: Kabul gören metotlarla doğayı anlama yolu
Hipotez: Gözlem, deney veya her ikisi ile test edilebilen
doğal bir veya daha fazla fenomene (olgu) ilişkin bir
açıklama; bilimsel olarak dikkate alınması için
doğrulanabilir olduğu kadar yanlışlanabilir de olmalıdır.
Bilimsel gerçek: gözlemlerle sürekli olarak desteklenmiş bir
fenomen (olgu)
Yasa (kural veya prensip): belirlenmiş koşullarda doğal bazı
olguların nasıl işleyeceğine ilişkin tanımlayıcı genelleme
Teori (veya kuram): Çok sayıda gerçek, yasa ve
doğrulanmış hipotezi (veya başka teorileri) ilişkilendiren,
doğa ile ilgili iyi desteklenmiş teorik çerçeve