Genetiğin Dünya da ve Türkiye de Tarihsel Gelişimi

Dünyada hayatın başladığı kabul edilen 4.6 milyar yıl önce, DNA(deoksiribonükleikasit) yaşamın hücresel metabolik aktivasyonlarını ortaya koyan genetik yapı olarak hizmet etmiştir. "Gen" terimi 1900. yıllara kadar kullanılmamasına rağmen genin fonksiyonu ile olan araştırma 1800 lü yıllarda başlamıştır. Gregor Mendel, Avusturyalı din adamı, manastırının bahçesinde yıllarca çalıştı, farklı bezelye varyetelerini melezlemiştir. Dikkatli kayıtlar tutarak, melezlerin döllerini saymış, bezelye şekli, çiçek rengi, bitki yüksekliği gibi özelliklere bakarak genlerin fenotipik ekspressiyonunu incelemiştir. Dikkatli gözlem, doğru kayıt tutarak verileri dikkatlice analiz yapmış ve her bir bitkinin erkek ve dişi ebeveynlerinin döllerine kalıtım üniteleri veya faktörlerin varlığı teorisini ortaya koymuştur. 1884 yılında Mendel öldüğü zaman çalışmasının değerini kimse bilmiyordu. Mendel'in bulduğu faktör veya kalıtım ünitelerini gen olduğu 1900 yıllara kadar anlaşılamadı.

Aynı dönem içerisinde, 1809-1882, İngiliz Charles Darwin, fizikçi ve biyoloji uzmanı Erasmuz Darwin'in torunu, biyolojik bilimlerde önemli ilerlemelere neden olan bilgileri topluyordu. Darwin tıp ve din konusunu çalıştı. Cambridge'den mezun olduktan sonra kariyerini geliştirmek istiyordu. Darwin bitki ve hayvanlar üzerinde çalıştı, örnekler topladı ve yaşayan canlıların özelliklerine göre çizdi. Bu çalışmayla güney amerika kıyılarında Galapagos Adaları üzerindeki çalışmayla ünlü oldu.

Darwin bu arada birçok fosil topladı ve bugünkü türlerin varlığını ortaya koyan hayvanların fosillerini buldu. Her adayı ziyaret edip türlerin karakterler yönünden varyasyon ortaya koyduğunu tespit etmiştir. İspinozlarda örneğin gaga şekli ve gaga uzunluğu güney amerika kıyılarında yaşayan türlerle adalarda yaşayan türlerin ayrılmasında yardımcı olmuştur.

Darwin, çalışmalarında ortaya çıkan son türlerin öncekilerden meydana gelmesi hakkındaki teorilerini belirtti. Darwin aynı zamanda doğada oluşan seçici işlemi savundu. Buna göre güçlü özelliklere sahip türler canlı kalmaya daha çok meyilli idi. Darwin'in çalışmalarına başlangıçta cevaplar negatif idi özellikle dini liderler özellikle dünya üzerinde yaşamın ortaya çıkması yorumu hakkındaki bu fikirlerden büyük üzüntü duydular. Bununla beraber bu iki çalışma genetik ve evolusyon hakkındaki biyolojik teorilerine öncülük etmişlerdir.

Dünyada Genetiğin Gelişimi

1900 yıllarda Mendelin çalışmalarının yeniden keşfinden sonra genin doğası hakkında büyük bir bilgi patlama olmuştur. Biyoloji alanında çalışan bilim adamları, hücredeki çekirdek ve kromozomun önemi üzerinde durdular. Çünkü gözlemlerde, kromozomlar yumurta ve polen/spermi oluşturmak üzere mayoz esnasında sayısını yarıya indiriyor ve sadece bölünme sırasında görülüyordu. Bu sebeple DNA moleküllerinin nasıl faaliyete geçerek organizmaları ürettiklerini anlamak için birçok çaba sarf edildi. Amerikalı James Watson ve İngiliz Francis Crick birkaç biyolog araştırmacıyla 1953 yılında DNA nın çift heliks yapısını incelediler. DNA kavramı yaşamın geleneksel dili olduğu bakterilerde, mantarlarda, bitki ve hayvanlarda yapılan çalışmalarla ortaya konuldu. Yaşayan organizmalar arasında yer alan bu ilişki biyoteknoloji ve genetik mühendislik biliminin gelişimine neden olmuştur. Mühendislik teknolojisi, bitki ve hayvanları geliştirmek için yaşayan diğer organizmaları ve canlıların kısımlarını kullanmıştır. 1970 yıllarında, araştırmacılar DNA'nın bir canlıdan kesilerek diğer canlıya yerleştirebileceklerini böylece rekombinant DNA teknolojisini buldular. Bu şekilde insülin, hormon, interferon ve TPA (doku plasminogen aktifleştirici) gibi ilaçları tıp dünyasına sundular. İnsan gen terapisi yöntemiyle genleri hasarlı olan veya eksik olan fertlere gen nakli gerçekleştirilmiştir. Üreme teknolojisinin gelişimiyle üremenin artırılmasına çalışılmıştır. İnsan üreme teknolojiyle uğraşan araştırmacılar insan embriyosunu in vitro koşullarda elde etti ve daha sonra kullanılmak üzere dondurdular. Anne ebeveynler kendilerine ait olmayan genetik döller vermişlerdir. 1993 de, l, George Üniversitesinde çalışmakta olan Dr Robert Stillman ve Jerry Hall insan embiryosunu klonladı ve 6 gün bunları yaşatmayı başardı.

Klonlama ya da genetik olarak benzer organizmanın üretimi ilk kez havuç bitkisinde başarılmıştır. Klonlama işleminde havuç kök hücreleri yeni bitki oluşturmak üzere kullanılmıştır. Bitki klonlama teknolojisindeki bu başarılar 1952 de kurbağalardaki klonlamaya kadar devam etmiştir. 1970 lerde fare, 1973 de sığır ve 1979 da koyun klonlaması olmuştur. Bu çalışmalar, hızlı çoğalan iyi bir sürü daha iyi süt üretimi amacıyla insanlık yararına gerçekleştirilmiştir. Gen teknolojisiyle biyoteknolojideki ilerlemeler zararlılara ve soğuğa dayanıklı bitki türleri, daha çok üreyebilen ve gelişkin çiftlik hayvanları üretimine başarılı olmuştur. Genetik olarak farklı domates türleri, rafta kalma süresi uzun olan varyetelerin gelişmesini sağlamıştır.1990 yıllarında Amerikada daha da ileri gidilerek İnsan Genom Projesi gündeme getirilmiş ve insan genlerinin tüm haritasının yapılması planlanmıştır. Bu projenin yaklaşık değeri yılda 200 milyon dolar olup 2005 yılında bitirilmesi planlanmaktadır. Cystic fibrosis, orak şekilli hücre anemisi ve Huntingon's chorea gibi birçok hastalık için DNA kodları kromozomlarda yer alan özel bölgelerde kodlanmış olduğu bu sayede bulunmuştur.

Bununla beraber biyoteknolojinin hızlı gelişimi beraberinde birçok problemide ortaya koymuştur. Bilimsel tartışmalar ahlaki ve geleneksel sorular yeni gelişmelerle ortaya çıkmıştır. Bu nedenle genetik bilimi konusunda herkesin bilgiye ihtiyacı bulunmaktadır.

Dünyada Genetiğin Tarihi;

• 1858 yılında Charles Darwin - Alfred Russel Wallace doğal seleksiyon teorisini ortaya koydular ve çevreye iyi uyum gösteren populasyonların yaşadığını ve özelliklerini nesillerine aktardıklarını belirttiler.
• 1856 Charles Darwin, Türlerin Orijin adlı eserini yayınladı.
• 1866 Gregor Mendel bezelye bitkilerinde faktörlerin aklıtımı üzerine araştırmlarını yayınladı.
• 1900 de Carl Correns Hugo de Vries Erich von Tschermak Mendelin prensiblerini bağımsız olarak keşfetti ve doğruladı. Modern genetiğin başlangıcını yaptı.
• 1902 Walter Sutton Mndel ve citoloji arasındaki ilişkileri ortaya koydu, kalıtım ve hücre morfolojisi arasındaki boşluğu kapattı.
• 1905 Nettie Stevens Edmund Wilson bağımsız olarak Cinsiyet kromozomlarını buldu XX'i dişi XY'i erkek olarak değerlendirdi.
• 1908 Archibald Garrod, insanda enzim eksikliğinden meydana gelen doğum hastalıklarının metabolizmasını çalıştı.
• 1910 Thomas Hunt Morgan, ilk kez meyve sineği Drosophila melanogaster'de cinsiyete bağlı kalıtım olan beyaz göz rengini araştırdı. Bu araştırma linkage (bağlantı) olayını içeren gen teorisini geliştirdi.
• 1927 Hermann J. Muller, X-ışınlarını kullanarak Drosophila da suni mutasyonların oluştuğunu buldu.
• 1928 Fred Griffith Diplococcus'larda R ve S nesillerine bilinmeyen yapıların olduğu keşfetti.
• 1931 Harriet B. Creighton Barbara McClintock mısırda krossing overın sitolojik aknıtlarını gösterdi.
• 1941 George Beadle Edward Tatum, ışınlanmış ekmek küfünde, Neurospora, bir enzim tarafından kontrol edilen genin faaliyetini ifade etti.
• 1944 Oswald Avery, Colin Macleod ve Maclyn McCarty, Griffith'in denemelerinde transfer olan yapının DNA olduğunu ortaya koydu.
• 1945 Max Delbruck, 26 yıl ard arda Cold Spring Hardour'da fajlar üzerinde kurs verdi. Bu kurd moleküler biyolojide iki generasyonu içeren ilk kursdu.
• 1948'lerde Barbara McClintock mısırda renk varyasyonunu açıklayan ilk transposable elementleri keşfetti.
• 1950'de Erwin Chargaff Canlılardan elde edilen DNA örneklerinde Adenin-Timin ve Guanin-Sitozin arasındaki 1:1 oranını keşfetti.
• 1951 yılında Rosalin Franklin DNA nın X ışınlı ilk fotoğrafını çekti.
• 1952 'de Martha Chase Alfred Hershey 35S fajlarını işaretledi ve DNA yı 32P ile işaretliyerek kalıtım molekülünü buldu.
• 1953 Francis Crick, James Watson DNA molekülünün üç boyutlu yapısını çözdü.
• 1958 yılında Matthew Meselson, Frank Stahl azot izotoplarını kullanarak semi konservatid replikasyonu kanıtladı.
• 1958 Arthur Kornberg, E. coli'de DNA polimerazı saflaştırdı ve test tüpünde ilk enzimi elde etti.
• 1966 Marshall Nirenberg, H. Gobind KhoranaLed, Genetik kodu deşifre etti ve 20 amino asit için RNA kodonlarını buldu.
• 1970 Hamilton Smith & Kent Wilcox, ilk restriksiyon enzimini izole etti, Hind II Bu DNA bölgesini özel bir bölgeden kesmektedir.
• 1972 Paul Berg & Herb Boyer, ilk rekombinant molekülleri üretti.
• 1973 Joseph Sambrook Led, Agarose jel elektroforesisde DNA yı ethidium Bromid ile boyayarak gösterdi.
• 1973 Annie Chang Stanley Cohen, rekombinant DNA molekülünü oluşturdu ve E. Colide replike etti.
• 1975 Rekombinant DNA deneylerinin düzenlenmesi hakkında rehberin sunulması. California, Asimolar Uluslar arası Toplantı.
• 1977 Fred Sanger, DNA dizilişi için zincir terminasyon metodunu (dideoxy) geliştirdi.
• 1977 Tıp alanında önemli ilaçların üretildiği ilk rekombinant DNA metodlarının kullanıldığı genetik mühendisliği şirketi kuruldu (Genentech).
• 1978 Rekombinant DNA teknolojisi ile üretilen ilk insan hormonu somatostatin elde edildi.
• 1981 Üç farklı bağımsız araştırma ekibi insan ongene lerini keşfetti (kanser genleri).
• 1983 James Gusella kan örneklerini topladı Huntington's hastalığını kontrol eden genin kromozom 4 üzerinde olduğunu keşfetti
• 1985 Kary B. Mullis, Polimeraz zinzir reaksiyonunu tanımlayan araştırmasını yayınladı (PCR).
• 1988 İnsan Genom projesi başladı. İnsan kromzomlarının DNA dizilişinin tanımlanması hedef alındı.
• 1989 Alec Jeffreys, DNA parmak izi terimini tanıttı ve DNA polimorfizm, ile ailesel, göç ve cinayet vakalarında kullandı.
• 1989 Francis Collins & Lap Chee Tsui Cystiz Fibrosis hastalığına neden olan ckromosom 7 üzerindeki CFTR regulatör proteinin genetik kodunu tanımladı.
• 1990 İlk gen yer değiştirme gerçekleşti. Normal ADA geninin RNA kopyası retrovirüs vasıtasıyla 4 yaşındaki bir kıs çoçuğunun T hücrelerine nakledildi. Bu uygulamada bağışıklık sistemi çalışmaya başladı.
• 1993 Flavr Savr, domatestleri raf ömrünü uzatmak için genetik olarak modifiye etti.
• 1996 Iwan Wilmut, çekirdek transferi ilk genetik kopyalama gerçekleştirildi.

Türkiye'de Genetiğin Gelişimi;

Genetik bilimi, Türkiye'de gelişimi oldukça yenidir. Çalışmalar, 1950 yıllarında sonra sitogenetik, biyometri, populasyon genetiği, mutasyon genetiği alanında başlamıştır. !978 yıllarında gentik sahasında çalışanlar biraraya gelmek için faaliyetlerde bulunmuşlar ancak faaliyet devam etmemiştir. Çalışmalar TÜBİTAK desteğiyle sürmekte olup, Üniversitelerde dış ülkelere görevlendirilen elemanların 1985 yıllarından sonra dönerek yeni teknikleri uygulamalarıyla sitegenetik & moleküler genetik sahasında ilerlemeler olmuştur. Bu arada Üniversiteler kendi bünyelerinde merkez laboratuvarları kurma yoluna gitmişlerdir. İstanbul Üniversitesinde BİYOGEM ve Atatürk Üniversitesindeki Biyoteknoloji Merkezi buna örnektir. Son zamanlarda RFLP, RAPD, PCR, in-situ melezleme, ısozyme, PAGE gibi metodlar DNA ve proteinler üzerinde uygulanmaktadır. Çalışmalarda yeni tekniklerin bulunmasından ziyade metodların pratiğe uygulanması ağırlık kazanmıştır.