Genetik Evrim

WATSON-CRICK modeli, kalıtsal bilginin, nukleotitlerin türe özgü bir şekilde belirli bir düzen içerisinde sıralanmasıyla belirlendiğini ve dölden döle bu şekilde kalıtıldığını açıklar. Sözkonusu türün kendine özgü özellikleri ise, kendi kalıtsal yapısı ile belirlenen protein ve enzim moleküllerinin sentez edilmesiyle açığa çıkar. DNA üzerindeki genler, gerekli emri ancak bir aracı molekül aracılığıyla protein sentezleme düzeneğine iletirler. Bu aracı molekül RNA'dır. Protein zincirindeki yerine konmak üzere her amino asit RNA üzerindeki 3'lü bir baz grubuyla şifrelenir. Bu 3'lü yapıya kodon diyoruz. Yalnız 4 çeşit nukleotit (A,C, G,T) olduğundan 20 ya da daha fazla amino asidi düzenleyebilmek için, bir ya da iki nukleotitten meydana gelmiş kodonlar = kalıplar yeterli olmayacaktır. Çünkü iki nukleotitten meydana gelseydi 4 çeşit olduğuna göre 16 çeşit kombinasyon verebilirdi, bu da 16 çeşit amino asidi protein zincirindeki yerine yöneltebilirdi. Halbuki canlılarda 16'dan fazla amino asit çeşidi vardır. Her amino asit için 3 nukleotitten meydana gelmiş TRlPLET' = üçlü bazlar, 4 nukleotidi gözönüne alırsak 64 çeşit kombinasyon verir. Bu bize hücre gereksiniminden fazla bir kod serisi sunar. Gerçekte bazı kodlar dejenere olmuştur ve 6 farklı triplet aynı amino aside özelleşmiştir


Örneğin lösinde durum bu şekildedir. Fakat sinonim her kodonun protein içerisine amino asit yerleştirme aktivitesi farklıdır. Esasında canlılığın başlangıcında üçlü harf olmasına karşın ikili kod kullanılması olasıdır ve bu durumda, o zaman, yalnız 16 çeşit amino asit kullanılıyordu.

İkili harften üçlü harfe geçme öldürücü olabilir. Bu nedenle başlangıçta üç harf; fakat birli ve ikili kodon kullanılıyordu. Başlangıçta iki harfle kodlanan aminoasitler bugün de yine iki harfle kodlanmaya devam etmektedir. Sadece asparaginin yerinde kod değişikliği olmuştur. Geçmişte asparagini saptayan AGX (X herhangi bir baz) bugün serini ve keza arginini saptamaktadır.

Büyük bir olasılıkla trp ya da met gibi bazı amino asitler ilk (prebiyotik) canlı ortamlarında mevcut değildirler. Toplam beş amino asit bir evrimsel basamakla diğer amino asitlerden metabolize edilmişlerdir. Bunlar:

Asp ———————>• Asn ( = Asp N)
Glu ———————^Gln (= GluN)
Sis (= Cys)———»-Met.
Ser ————————*» Trp.
Fen ( = Phe) ——>- Tir (= Tyr)

Geri kalan 15 amino asit ise o ortamda mevcuttu ve dolayısıyla iki harfli kod yeterliydi.

Daha sonra amino asit çeşitleri artınca üçlü kodona gitmek zorunluluğu doğdu. Bu kalıtsal yapıda bir evrimdi. Fakat birçok amino asit çeşidi için (genellikle bu evrimden önce bulunan amino asit çeşitleri) triplet kodun baştan iki harfi yeterlidir ve son harf ne olursa olsun amino aside özelleşmesi değişmez. Bu, bize eskiden iki harfli kodonların kullanıldığını göstermektedir. Bazı kodonlar da şifre vermek için değil, sadece protein sentezinde başlama ve bitirme işaretini vermek için kullanılır. Kalıtsal kodların evrensel olduğu görülmüştür. Virüslerden insana kadar yapılan araştırmalarda aynı bazları aynı düzen içerisinde içeren (DNA ve RNA olarak), yani aynı kodona sahip olan tüm canlılarda aynı amino aside özelleşme görülür.

Kod büyüklüğü ve kalıtsal materyalin uzunluğundan bir canlının taşıdığı bilgi miktarı tahmin edilebilir, örneğin ihsanın tüm genom uzunluğu yaklaşık 92 cm. oldu­ğunu daha önce öğrenmiştik. Bu, yaklaşık 3 x 109 nukleotit çiftine ve dolayısıyla 109 kodona denktir. Orta büyüklükteki bir protein 150 amino asitten oluştuğuna göre, normal bir insan hücresi yaklaşık 6x106 farklı proteini kodlayabilecek kapasiteye sahiptir.