Crossing-Over Olayı ve Teorik Sonuçtan Sapma

Türkçe’ye “Parça Değişimi” olarak da çevrilebilen bu hücresel olay tür içerisinde çeşitliliğin sağlanmasında önemli rol oynamaktadır. Mayoz hücre bölünmesi esnasında meydana gelen ve homolog kromozomlar arasında genetik materyal alışverişi olarak tanımlanır. Parça değişiminin sonuçlarına bakmadan önce gerçekleşme mekanizmasını kavramamız gereklidir.

Öncelikle mayoz bölünmenin ne demek olduğunu açıklayalım. Mayoz hücre bölünmesi, 2 aşamada meydana gelen, üreme hücrelerinin oluşmasını sağlayan, bölünme sonucunda birbirinden farklı ve kromozom sayısı yarıya inmiş hücreler oluşturan hücre bölünmesi mekanizmasıdır. Yani, 46 (2n) kromozoma sahip insanlarda üreme hücreleri olan sperm ve yumurta mayoz bölünme ile oluşturulur. Bu yüzden sperm ve yumurta hücrelerinin 23’er (n) kromozomu vardır. Ayrıca hiçbir yumurta ve sperm hücresi birbiri ile aynı değildir. Sperm ve yumurtanın birleşmesi ile 46 (2n) kromozomlu canlıların meydana gelmesi ve tek yumurta ikizi olmayan hiçbir kardeşin birbirine genetik olarak tıpatıp benzememesi mayoz hücre bölünmesinin amacını çok net bir şekilde açıklar niteliktedir.

Kromozom sayısının korunması bariz bir şekilde meydana gelirken, tür içerisinde farklılıkların meydana gelmesi hangi durumdan kaynaklanmaktadır? Bu durum da yine sadece mayoz hücre bölünmesinde görülen parça değişimi olayı ile sağlanmaktadır.

Mayoz hücre bölünmesinin aşamalarını baktığımızda Mayoz-I ve Mayoz-II olmak üzere iki ana sürecin olduğunu görebiliriz. İlk mayoz bölünme sürecinin (Mayoz-I) Profaz-I safhası homolog kromozomların birbirlerine en yakın pozisyonda oldukları zamandır. Bu aşamada homolog kromozomların gen interaksiyon bölgeleri birbirlerine temas ederek genetik materyal değişiminde bulunurlar ve ortaya her iki homolog kromozomdan da farklı olan modifiye edilmiş bir homolog kromozom çifti çıkar. Daha sonra Metafaz-I evresinde ise bu homolog kromozom çifti kromotin iplikler vasıtası ile hücrenin iki farklı köşesine çekilerek ayrılmaları sağlanır ve her biri farklı hücrelerde yer alırlar. Ortaya çıkan hücrelerin yapısı bölünen ana hücrelerin yapısından farklıdır ve bu durum parça değişimi ile sağlanır. Mayoz-II sürecinde tekrardan parça değişimi meydana gelmez! Ayrılan homolog kromozomların her birinin bu kez homolog kromotidleri ayrılır. Böylece kromozom sayısı da yarıya inmiş olur.

Parça değişimi olayı yalnızca homolog kromozomlar arasında gerçekleşir ve her bölünme olayında gerçekleşmek zorunda değildir. Lakin mayoz bölünme olaylarının çok büyük bir çoğunluğunda parça değişimi meydana gelir. Zaten parça değişimi birkaç sefer dahi meydana gelse, üretilen milyarlarca sperm hücresinin içerisinde bu hücrelerin sayısı önemsenmeyecek kadar azdır.

Peki, parça değişiminin bizim işimize yarayan kısmı nedir? Kuşların renk mutasyonlarına göre eşlenmesi yapılırken elbette ki kararlı formlar oluşturması göz önünde bulundurulan bir etmen lakin bazen onlarca çaprazlamaya rağmen hiçbir şekilde teorik çıktı ile tutarlı sonuçlar elde edilemiyor. Bu durum parça değişiminin olması ile açıklanabilir. Zebra ispinozlarından örnek vermemiz gerekirse, 80 adet kromozoma sahip olduklarını biliyoruz. Bu da 40 adet homolog kromozom çifti yapar. Bunların 1 tanesinin gonozomlar olduğunu hesaba katarsak geriye 39 çift kromozom kalıyor. Her bir renk mutasyonunun ilgili geni farklı otozomlar üzerinde bulunuyor olabilir veya bizim kombine etmek istediğimiz, birbiri ile kararlı formlar yaratan renklerin ilgili genleri farklı kromozomlar üzerinde yerleşmiş olabilir. Keza bu güne kadar otozomal mutasyonlarda teorik sonuçtan sapma olmadığı için bunun, en azından şimdilik, doğru olduğunu söyleyebiliriz. Peki, eşey bağlantılı mutasyonlar için durum nasıl?

Eşey bağlantılı mutasyonların sayısının otozomal mutasyonlar karşısında çok az bir oranda kalması da farklı kromozomlar üzerinde bulunma ihtimallerini doğrular nitelikte. Bu yüzdendir ki otozomal mutasyonları kombine ederken fazla bir zorluk yaşanmamakta. Buna karşın zaten az olan gozonomal mutasyonlar kombine edilirken bir türlü istenilen sonuç elde edilememektedir. Örnek vermek gerekirse Fawn ve CFW serisi zebra ispinozlarındaki iki gonozomal mutasyondur. Fakat bu iki rengin kombine edilmesi çok düşük ihtimal olup, istenilen yavrular çok çok düşük oranlarla elde edilmektedir. Eşey bağlantılı mutasyonların, eşey kromozomları üzerinde bulunduğu ve yalnızca bir homolog gonozom olduğu emin olduğumuz bir durum olduğuna göre bu iki renk kombine edilirken aynı lokasyonda olup parça değişimine uğramaları kesine yakın bir olasılıktır. Parça değişiminin etkisi ile çıktılar teorik sonuçtan hayli sapmaktadır. Bu yüzdendir ki CFW ve Fawn renk kuşlar güçlükle üretilmektedir ve nadirdirler. Kırmızı yüzlü papağan ispinozlarına bakacak olursak da Lutino ve Sea-Green renklerinin ikisi de eşey bağlantılı resesif mutasyonlardır. Parça değişiminin etkisi ile kombine edilmesi oldukça güç hale gelmekte ve parmakla sayılacak kadar az bulunmaktadırlar. Eşey bağlantılı mutasyonları kombine ederken bize yardım eden yegâne faktör, elbette taşıyıcılık durumuna göre şans artar ve azalır, şanstır. Olaylar tamamen tesadüfi bir şekilde gerçekleşmektedir ve net bir teorik sonucu yoktur.

Şansımızı arttırmanın herhangi bir yolu yok mu? Eğer ki zaten çok düşük olan ihtimaller biraz daha yükseltilmek ve şans faktörünün etkisi azaltılmak isteniyorsa, çalışılan takımların gen havuzu sürekli daraltılarak hareket edilmelidir. Lethal etkiye sahip mutasyonlar da göz önünde bulundurularak Ebeveynler ile yavrular veya kuşak farkı olan kardeşler eşlenerek gen havuzu daraltılabilir, parça değişimi olayının belli bir frekans takip etmesi sağlanarak sonuca daha hızlı gidilebilir.

Çeşitli örnekler vermek gerekirse gökkuşağı ispinozlarında Pastel, Ivory ve Cinnamon vücut renkleri eşey bağlantılıdır ve kombine edilmesi hayli güçtür. Zebra ispinozlarına CFW ve Fawn, Kırmızı başlı papağan ispinozlarında Lutino ve Sea-Green, mavi başlı papağan ispinozlarında Cinnamon ve Lutino gibi mutasyonlar gonozomal mutasyon kombinasyonlarına ayrıca örnektir.