BİY 101 GENEL BİYOLOJİ CANLILARIN ÇEŞİTLİLİĞİ

(1)

BİY 101

GENEL BİYOLOJİ CANLILARIN ÇEŞİTLİLİĞİ

PROF.DR.AYLA TÜZÜN

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN FAKÜLTESİ

BİYOLOJİ

PROF. DR. AYLA TÜZÜN

(2)

1) Organizmalar Nasıl İsimlendirilir Ve Sınıflandırılır?

Sistematik, filogeni veya evrimsel geçmişi yeniden kurma bilimidir. Sistematiğin çok önemli bir kısmı olan

6

taksonomi, organizmaları isimlendirme ve esas evrimsel ilişkilerine göre kategorilere yerleştirme bilimidir.

Canlıların sınıflandırılmasında kullanılan 7 büyük kategori vardır:

1. Kingdom (Alem)

2. Divisio (bitkiler için) veya Filum (hayvanlar ve diğer organizmaların çoğu için) 3. Class (Sınıf)

4. Ordo (Takım) 5. Familya (Aile) 6. Cins

7. Species (Tür)

Bu taksonomik kategoriler, her bir düzeyin daha alttakileri kapsadığı bir hiyerarşik düzen meydana getirir.

Hiyerarşik düzende altlara indiğimizde gruplar küçülür. Her kategori gittikçe daha da daralarak ve ataları daha yakın bir zamanda ortaya çıkan bir grubu oluşturur.

Bir organizmanın bilimsel adı cins ve tür olmak üzere 2 küçük taksonomik kategoriden meydana gelir. Örneğin;

insan içim bilimsel isim olan “Homo sapiens” Homo (insan) cinsine ve bu cins içinde yer alan sapiens

(düşünen) türüne aittir. Tür isimleri asla tek başına kullanılmaz, daima cins ismi ile birlikte anılır. Cins çok yakın ilişkili türleri içeren bir kategoridir. Tür seviyesi, doğal koşullar altında potansiyel üreme yeteneğine sahip organizma populasyonlarıdır.

(3)

Bilimsel isimler, daima italik veya altı çizili olarak yazılır. Cins isminin ilk harfi daima büyük, tür isminin ilk harfi ise daima küçük yazılır.

Taksonomi, Kategorilerin Hiyerarşisi Olarak Ortaya Çıkar.

İlk kez Aristotle (M.Ö. 384-322), canlı organizmaları mantıklı ve standart bir dille isimlendirme

girişiminde bulunmuştur. Yapısal komplekslikler, davranış ve doğumdaki gelişmişlik dereceleri gibi özellikleri kullanarak sınıflandırma yapmıştır. Aristotle, organizmaları her biri bir öncekinin içinde yer alacak şekilde hiyerarşik kategoriler içine yerleştirmiştir ki bu sistem günümüzde de

kullanılmaktadır.

İsveçli doğabilimci Carl von Linné (1707-1778) modern sınıflandırma sisteminin temellerini ortaya koymuştur. Linne, her organizmayı diğer canlılara benzerliklerine göre hiyerarşik olarak

düzenlenmiş kategorilere yerleştirmiştir ve bilimsel isimlerin cins ve tür isimlerinden oluşması gerektiğini ortaya koymuştur. Yaklaşık olarak 100 yıl sonra, Charles Darwin (1809-1882) tüm

organizmaların ortak bir şecere ile bağlı olduğunu gösteren “Türlerin Kökeni” adlı eserini yayınladı.

(4)

Modern Sistematikçiler Sınıflandırma Yapmak İçin Sayısız Kriterler Kullanırlar.

Sistematikçiler, hayat ağacını yeniden kurmak için çabalıyorlar ancak bunu evrimsel geçmişle ilgili doğrudan çok fazla bilgileri olmadan yapmak zorundalar. Çünkü şu anda geçmişi göremezler,

yaşayan organizmalardaki benzerliklere dayanarak en iyi şekilde yorumlamak zorundalar.

Sistematikçiler tek bir atadan ortak özellikleri kalıtsal olarak alan iki farklı organizmanın paylaştığı özellikleri değerlendirdiler.

Tarihe göre ayırıcı karakterlerin en önemli ve yararlısı anatomidir. Vücudun dış yapısındaki belirgin benzerliklere ek olarak, taksonomistler iskelet ve diş yapısı gibi detayları da dikkatle incelerler.

Örneğin; yunuslar, yarasalar, foklar ve insanların parmak kemikleri gibi homolog yapılar, evrimsel olarak uzak olan ortak bir atanın delillerini sağlar. Yakın ilişkili türleri ayırt edebilmek için ince detayları görmek için mikroskop kullanabilirler.

Gelişim aşamaları da ortak ata için ipucu sağlar.Akraba organizmalar arasında ortak olan gelişimsel ve anatomik karakterler, genetik benzerliklerin bir sonucudur, bu yüzden türler arasındaki evrimsel akrabalık ilişkilerinin genetik olarak da bulunması gerekir.

(5)

2) Yaşamın Kingdomları (Alem) Nelerdir?

1970’den önce, taksonomistler, hayatın tüm formlarını 2 aleme ayırmışlardı: Animalia (Hayvanlar) ve Plantae (Bitkiler). Bakteriler, funguslar ve fotosentetik protistalar bitki olarak düşünülmüştü ve

protozoonlar da hayvan olarak sınıflandırılmıştı. Bilim adamları funguslar ve mikroorganizmalar

hakkında daha fazla bilgi edindikçe, iki alem sisteminin oldukça basit olduğu açıkça belirmeye başladı.

Bu problemi düzeltmeye yardımcı olmak için Robert H. Whittaker 1969’da sistematikçilerin çoğu tarafından er geç benimsenen “5 Alem” sınıflandırma düzenini önermiştir.

Whittaker’ın 5-Alem sistemi, tek hücreli mikroorganizmaları prokaryotik veya ökaryotik hücresel

organizasyon göstermelerine göre 2 aleme ayırıyor. Monera alemi, genel olarak tek hücreli prokaryotik organizmaları içerirken Protista alemi ise genelde tek hücreli ökaryotik organizmaları içerir. Geri kalan 3 alem (Plantae, Fungi ve Animalia) ise çoğu çok hücreli olan ökaryotik organizmaları içerir. Bu çok hücreli ökaryotların 3 alemi temelde besin elde etme yöntemlerine göre ayırt edilebilir

(6)

1970’lerden beri, Carl Woese ve mikroorganizmaların filogenisi ile ilgilenen diğer biyologlar,

prokaryot organizmaların biyokimyasını çalışmaktadırlar. Monera aleminin uzun süredir çok farklı 2 çeşit organizma grubundan meydana geldiği düşünülüyordu. Woese bu 2 grubu Bakteria ve Archaea olarak adlandırmıştır. Mikroskop altında görünüşlerindeki yüzeysel benzerliklerine rağmen, Bakteria ve Archaea temelde oldukça farklıdırlar. Bu iki grubun üyeleri herhangi bir ökaryota

benzediklerinden daha fazla birbirlerine benzemezler. Woese, çoğu sistematikçinin de katıldığı

Bacteria, Archaea ve Eukarya şeklinde, domain olarak adlandırılan 3 geniş kategorili sınıflandırmayı önerdi.

Şu anda biz canlıların yüksek düzeyde tamamen sınıflandırmasını yapacak durumda değiliz.

Sistematik veriler bu 3-domain sistemi destekliyor, ama alem seviyesinde sınıflandırmadaki sıkıntıların da aşılması gerekiyor.

Bu bölümde hayatın 3 büyük domainini meydana getiren farklı organizmalar incelenecektir.

(7)

3) Hangi Organizmalar Prokaryotik Domainleri – Bacteria ve Archaea – Oluştururlar?

Hayatın 3 domaininden ikisi tümüyle prokaryotları, nükleus, kloroplast ve mitokondri gibi organellerden yoksun tek hücreli mikropları içerir.

Prokaryotları Sınıflandırmak Zordur.

Bakteriler ve arkeler mikroskop altında görünüş bakımından yüzeysel olarak benzerler, ama hücre duvarlarının yapı ve kompozisyonu ile plazma membranları gibi birçok biyokimyasal ve yapısal özellikleri ile bariz şekilde birbirinden ayrılırlar. Ancak her bir domain içindeki sınıflandırma

taksonomistler arasında tartışma yaratır. Taksonomistler, bakteri ve arkeleri çeşitli kriterlere göre; şekil, hareket mekanizması, pigmentler, boyanma özellikleri, besin ihtiyaçları, DNA ve RNA dizileri ve koloni (tek bir hücreden çoğalan bakteri grubu) görünümlerine göre sınıflandırılırlar.

Bakteriler Dikkat Çekici Şekil ve Yapı Çeşitliliğine Sahiptir.

Neredeyse tüm bakteriler, sulu ortamda ozmotik basınca karşı korunmaya yarayan ve bakterilere

karakteristik şekil veren gözenekli ama sert hücre duvarı ile çevrelenmişlerdir. Genel olarak bakteriler;

çubuk şeklinde olan bacilli (tekili bacillus), cocci (tekili coccus) olarak adlandırılan küresel ve burgu şeklinde spirilla (tekili spirillum) şeklindedirler. Hücre duvarı bakterilere özel olan peptidoglikan içerir.

Peptidoglikan, peptidlerle çapraz bağlı şeker zincirlerinden oluşur.

(8)

Bazı bakteriler flagella (tekili flagellum) denilen kamçılar ile çevrilebilir veya bir tarafta küme

oluşturabilir, hızla dönerken bakterinin sıvı ortamda ilerlemesini sağlar. Kamçılar bakterilerin yeni habitatlara yayılmasını, besine yönelmesini ve uygun olmayan ortamlardan uzaklaşmasını sağlar.

Bakteriler Binary Fission (İkiye Bölünme) Olarak Adlandırılan Hücre Bölünmesi ile Çoğalırlar.

Çoğu bakteriler, ikiye bölünme olarak adlandırılan basit bir hücre bölünmesi ile eşeysiz olarak çoğalırlar. İkiye bölünme, ana hücrenin genetik olarak benzer kopyalarını meydana getirir. Uygun şartlar altında, bakteriler her 20 dakikada bir bölünebilir ve günde katrilyonlarca sayıya ulaşabilir.

Bakteriler Özel Habitatlar İçin Özelleşmiştir.

Bakteriler neredeyse her habitatı işgal ederler, diğer canlıların yerleşmesine engel olacak ekstrem koşullar (çok sıcak, soğuk, asidik, bazik vs. ortamlar) olsa bile. Zengin bakteri komuniteleri sağlıklı bir insanın vücudu da dahil olmak üzere daha ılımlı habitatlarda bulunurlar. Hayvanlar da sağlıklı kalabilmek için bakterilerden kurtulmak zorunda değiller. Bir bakteri kolonisi mamutların barsak içeriğinde onlara zarar vermeksizin hareketsiz olarak bulunabilir.

(9)

Bazı Bakteriler İnsan Sağlığı İçin Tehlikelidir.

Bazı bakteriler yararlı olmasına rağmen belirli bazı bakteriler, sağlığımızı ve huzurumuzu tehdit eder ve bakteriyel enfeksiyonlar artmaktadır. Bu patojenik bakteriler hastalık semptomlarına neden olan toksik maddeler sentezlerler. Bakteriler çoğaldıkça, felç edici zehirlerini kan dolaşımına bırakırlar.

İyi steril edilmemiş konserve besin kutuları da bakteriler için sığınak yeri olabilir.

14. yüzyıl ortalarında 100 milyon insanı öldüren Veba yada “Kara Ölüm”, hasta sıçanlar üzerinde beslenen pirelerin insana geçmesi ile yayılan çok bulaşıcı Yersinia pestis bakterisinin sebep olduğu bir hastalıktır.

Streptococcus bakterisinin çeşitli hastalıklar üreten birçok formları vardır. Bir çeşidi boğaz iltihabına bir başkası akciğerlerin sıvı ile tıkanmasına neden olan alerjik bir reaksiyonu uyararak zatürreeye neden olur. Strep bakteriler ile enfekte olan insanların küçük bir kısmı şiddetli semptomlara maruz kalır ve bu bakteri “et-yiyen” olarak tanımlandı.

Bazı bakterilerin insan vücuduna hücum etmesine rağmen, çoğu zararsızdır hatta bir kısmı yararlıdır.

Bağırsaklarımızda zararsız olarak yaşayan bakteriler önemli bir vitamin K kaynağıdır.

(10)

Arkeler Bakterilerden Temel Olarak Farklıdır.

Son zamanlara kadar arkeler bakteri neslinin bir parçası olarak düşünülüyordu ve bu nedenle de hatalı olarak “archaebacteria” olarak adlandırılıyordu. 1970’lerden beri arkelerin bakterilerden evrimsel olarak çok önceleri ayrıldığı ve bu iki grubun arasındaki akrabalığın olduğu anlaşılmıştır.

Arkeleri hem ökaryotik hem de bakteri hücrelerinden ayıran özellikler arasında hücre zar lipidleri gösterilebilir. Arkelerin hücre duvarlarının kompozisyonu ve ribozomal RNA alt birimlerinin zincir yapısı da ayırıcıdır. Arkelerde tıpkı bakteriler gibi ekstrem koşullarda yaşayabilirler.

Bilim adamları deniz suyundaki arkeal RNA zincirini moleküler genetik tekniklerini kullanarak araştırıldıkları zaman arkelerin varlığına ve bolluğuna dair deliller elde ettiler.

Arkeal RNA nükleotit zincirlerinin son analizleri şunu gösteriyor ki arkeler, ökaryotlara

bakterilerden daha yakınlar. Böylece hayatın çok eski tarihlerde arkeal ve bakteriyel nesil olarak ikiye ayrıldığı ve ökaryotların sonraları arkelerin bir kolundan türediği ortaya çıkmıştır.

(11)

4) Hangi Organizmalar Protista Alemini Meydana Getirir?

Üçüncü domain olan Eukaryotlar bir grup mikrobu, Protista alemi, ve çok hücreli organizmaları içerir.

Protista aleminin tek hücreli ökaryotlarını değerlendirmek için birtakım önyargılarımızın üstünden

gelmeliyiz. Protistler ancak mikroskop altında baktığımız zaman, farklı ve güzel şekillerinden, değişik ve aktif yaşam tarzlarından, çeşitli üreme şekillerinin şaşırtıcılığından ve yapısal ve fizyolojik

çeşitliliklerinden etkilenebiliriz. Ökaryotik hücreler, prokaryotik hücrelerde bulunmayan zarla çevrili birçok organel içerir. Mitokondri ve kloroplast gibi organeller tipik bir bakteriye benzer boyuttadır ve büyük olasılıkla da bakterilerden evrimleşmişlerdir. Protista alemi içinde çok hücreli organizmalardaki organların yaptığı görevleri organelleri ile yapan kompleks ökaryotik hücreler vardır.

Anton van Leeuwenhoek ilk kez 1674’de protistleri gözlemlediğinden beri, en az 50 000 tür daha tanımlanmıştır. Bazı protistlerin koloniler oluşturmasına rağmen çoğu tek bir ökaryotik hücreden oluşurlar. Çoğu protist mitoz hücre bölünmesi ile eşeysiz olarak çoğalırken bir kısmı da konjugasyon

olarak adlandırılan eşeyli çoğalma yeteneğine sahiptir Her 3 beslenme şekli de bu alemde alemde görülür:

Tek hücreli algler, fotosentez için güneş enerjisini kullanırlar; predatör protistler besinlerini yutarlar ve parazitik formlar, bazı flagellatlar ve çok yönlü öglenoidler çevrelerindeki besinleri absorbe edebilirler.