Hücre Bölünmeleri

Hücre bölünmeleri biyolojinin en önemli konuları arasındadır. Çünkü hücreler bölünerek ve üreyerek canlılığı devam ettirirler. Hücre bölünmesi ile ilgili genel bilgilerin hepsi aşağıda anlatılmıştır.

Hücre Bölünmesinin Nedenleri

Hücre bölünmesinin çeşitli nedenleri vardır. Bu nedenler aşağıda sıralanmıştır.

1. Hacim / Yüzey Oranının Bozulması (r3/r2)

Hüc­reyi bir küre şeklinde düşünürsek, hacmi yarıçapının küpü ile yüzeyi ise yarıçapının karesi oranında büyür. Bu büyüme sonucu hücrenin yüzey alanı hacmine oranla küçük kalır. Bu sonucunda hücre zarı­nın yüzeyi madde alışverişinde yetersiz kalmaya başlar. Bu nedenle hücre; yüzeyini arttırabilmek ve hacmini azaltabilmek için bölünür.

2. Sitoplâzma - Çekirdek Oranının Bozulması

Hücre büyümesi sırasında sitoplâzma hacimce artarken, çe­kirdeğin sayısı ve büyüklüğü değişmez. Sitoplâzmadaki artış sonucu çekirdeğin yöneticiliği zayıflar. Bir çekirdeğin kocaman bir hücreyi yönetmesi küçük bir hücreyi yönetmesine oranla oldukça güçtür. Hücre, çekirdeğin yöneticilik görevini etkili bir şekilde yürütebilmesi için bölünmek ister. Bölünme so­nucu sitoplâzma miktarı azaldığından çekirdeğin hücreyi denetlemesi kolaylaşır.

3. Genetik iç İşaretin Verilmesi

Sitoplâzma ve çekir­dek arasındaki oran belli bir sınırı aştığında bölünme emri verilmektedir. Bu emir için bilgi hücrenin iç yapısındaki kodlarda saklıdır. Genetik olarak hücreler böyle programlanmıştır. Şartlar oluştuğunda bölünme kaçınılmazdır. 

4. Hormonlar

STH hormonu tüm vücut hücrelerinin bö­lünmesini kontrol eder. Bu hormonun etkinliği hücrenin bölünmesini zorunlu hale getirir. 

Not: Memeli canlılarda olgun alyuvarlar ve sinir hücreleri bölünüp çoğalmazlar. Deri hücreleri ise sürekli çoğalırlar.

Hücrenin Yaşam Döngüsü

Bir hücrenin yaşamı bölünme ile bölünmenin dışındaki interfaz evrelerinden oluşur. Bu evrelerin toplamına hücrenin yaşam döngüsü denir. Hücrenin yaşam döngüsünün interfaz evresinde hücre büyür. Bu evreyi G1, S ve G2 olarak ayırabiliriz. G1 evresi yaşam döngüsünün en uzun süren evresidir. RNA ve protein sentezi hızlıdır. DNA sentezi yoktur. S evresi DNA sentezinin yapıldığı evredir. Bu evrenin so­nunda her kromozom birbirine bağlı iki eş kromatitten olu­şur. S evresi geçirmeyen bir hücre bölünemez. G2 evresinde DNA sentezi durur. Enzim ve protein sentezi devam eder. Bu evreler tamamlanınca yaşam döngüsünün diğer evresi olan bölünme başlar.

Mitoz Bölünme

• Genel olarak vücut hücrelerinde görülür.
• Hücredeki kalıtım maddesi, nitelik ve niceliği değiş­meden oğul döllere aktarılır.
• Bölünme sonucunda iki tane hücre oluşur. 
• Oluşan hücreler uzun ömürlüdür. Çekirdek ve sitoplazma bir kez bölünür.
• Bölünen hücreleri oluşan hücreler arasında kalıtsal açıdan hiç bir farklılık görülmez. (Mutasyonlar hariç)
• Kromozom sayısı değişmez.
• Evrim açısından önemi kalıtsal devamlılığı sağlama­sıdır.
• Mitoz bölünmenin amacı; tek hücrelilerde, üremeyi çok hücrelilerde büyüme, gelişme ve dokuların ona­rılmasını sağlamaktır.
• Tetrat, sinapsis, krossing - over görülmez.

İnterfaz: DNA sentezi, büyüme, fosforilasyon ve protein sentezi maksimumdur. Hayvan hücrelerinde sentrozom iki katına çıkar. Mitoz hücre bölünmesinde, önce çekirdek bölünmesi (karyokinez) daha sonra sitoplâzma bölünmesi (sitokinez) gerçekleşir.

Çekirdek Bölünmesi (Karyokinez)

Çekirdeğin bölünmesini birbirini takip eden dört evreden oluşur. 

1. Profaz

• Kromatin iplikler yoğunlaşarak kromozomları oluştu­rur.
• Çekirdek zarı ve çekirdekçikler çözünürler.
• Hayvan hücrelerinde sentrioller zıt kutuplara gider aralarında iğ iplikleri oluşmaya başlar.
• Bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığından iğ ip­likleri sitoplazmik proteinlerden oluşur.
• Kromatidler sentromerleriyle birbirine bağlıdır.

 2. Metafaz

• Kromozomların en belirgin olduğu evredir.
• Kromozomlar hücrenin ekvatoral düzleminde yan yana dizilirler.
• İğ iplikleri eş kromozomların sentromerlerine bağlanır.
• Eş kromozomlar sentromerlerinden ayrılmaya başlar.

3. Anafaz

Kardeş kromatidler iğ iplikleriyle hücrenin zıt kutuplarına doğru çekilirler. Mitoz bölünmede kromozom sayısının sabit kalmasını sağlayan iki faktör vardır. 

• İnterfazda DNA'nın eşlenmesi
• Anafazda eş kromatitlerin birbirlerinden ayrılması

4. Telofaz

• Kromozomlar iğ ipliklerinden ayrılır, iğ ipliklerinin gö­revi bittiği için erirler. Kromozomlar incelip uzayarak kromatin ipliğine dönüşür.
• Çekirdekçik ve çekirdek zarı oluşur.
• Telofaz evresiyle birlikte karyokinez tamamlanmış olur.
• Sitoplâzma bölünmesi başlar.

Sitoplâzma Bölünmesi (Sitokinez)

Bitki hücrelerinde sitoplâzma, merkezden çevreye doğru hücre plağı denilen özel bir yapı ile bölünür. Hayvansal hücrelerde ise sitoplâzma ana hücrenin ekvator düzleminde çevreden merkeze doğru boğumlanmaya baş­lar. Sitokenez evresi de tamamlandıktan sonra hücre bölünmesi sona erer ve hücrede bir yaşam döngüsü tamamlanmış olur. Bölünme sonucu oluşan iki hücre tekrar interfaz evresine girerek yaşam döngülerini

sürdürürler.

Mayoz Bölünme

• Çok hücreli canlıların eşey ana hücrelerinde görülür.
• Mayoz bölünme sonucu bir hücreden dört hücre oluşur.
• Bölünme sonucu gametler oluşur. Oluşan gametler üremeyi sağlar.
• Kalıtsal çeşitliliği sağladığından evrimleşme hızını arttırır.
• Mayoz bölünmede birbirini izleyen iki ayrı bölünme vardır.
• Kromozomlar kendini bir kez eşler.
• Mayoz bölünmede kromozom sayısı yarıya iner.
• Oluşan hücreler kısa ömürlüdür.
• Tetrat, sinapsis ve krosing over görülür.
• Oluşan hücrelerde kalıtsal farklılık gözlenir.
• Ergenlik döneminde başlar, üreme dönemi boyunca sürer.

Mayoz bölünmede bölünme hücre iki defa art arda bölünür. Bu bölünmelere mayoz I ve mayoz II adı verilir. 

Mayoz - I

İnterfaz evresinde replikasyon görülür. ATP üretimi ve protein sentezi en üst düzeydedir.

Profaz - I

• Kromatin iplik kromozom halini almaya başlar.
• Sinapsis, tetrat, krosing - over gözlenir.   

Sinapsis: Profaz - l'de homolog kromozomların karşılıklı dizilmeleri olayıdır.

Tetrat: Eşlenmiş homolog kromozomların yan yana gele­rek oluşturduğu 4 kromatidli yapıya denir. Tetratların sayısı haploit kromozom sayısına eşittir.

Krossing - over: Homolog kromozomların kardeş olmayan kromatidleri arasında gerçekleşen parça alışverişidir. Krossing - over hücrede çeşitliliğe olanak sağlar. Gen yapısı ve sayısını değiştirmeden yeni gem kombinasyonlarının ortaya çıkmasını sağlar. 

Klyazma: İki kromatidin birbirine temas ettiği yere denir.

Parça değişimi olduktan sonra bu evrede çekirdek zarı ve çekirdekçik çözünerek kaybolur. Hayvan hücrelerinde sentrioller zıt kutuplara çekilir. 

Metafaz - I

• Homolog kromozomlar karşı karşıya gelerek hücre­nin ekvatoral düzleminde çift sıra halinde dizilirler
• İğ iplikleri kromozomların sentromerlerine bağlanır. 

Anafaz - I

• Homolog kromozomlar birbirinden ayrılarak zıt kutup­lara çekilir.
• Homolog kromozomlar, zıt kutuplara doğru rastgele çekilirler.
• Kromozom sayısının yarıya inmesini anafaz l'de ho­molog kromozomların ayrılması sağlar.

Telofaz - I

• Kutuplara çekilen kromozomların etrafında çekirdek zan oluşur.
• Kromozom sayısı yarıya inerken, 2 yavru hücre oluşur.
• DNA miktarı değişmez.

Her hücrede kromozomlar ikişer kromatidli haldedir. İşte bunları ayırmak için mayoz II gerçekleşir. II. Bölünme için gerekli olan protein ve ATP sentezi yapılır. Sentrioller bölünür. DNA replikasyonu olmaz.

Mayoz - II

Profaz - II

• Çekirdek zarı erir.
• İğ iplikleri oluşur.
• Hayvan hücrelerinde sentrioller zıt kutuplara gider. 

Metafaz - II

Kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine tutunarak hücrenin ekvatoral düzlemine yerleşir.

Anafaz - II

• Kromatidler ayrılıp zıt kutuplara çekilir.
• DNA miktarı ana hücrenin yarısı kadardır.

Telofaz - II

• Kutuplarda toplanan kromozomların etrafında çekir­dek zarı oluşur.
• İğ iplikleri kaybolur.
• Çekirdek içinde çekirdekçik oluşmaya başlar ve kro­mozomların paketlenmiş olan yapısı çözülerek kro­matin ağ halini alır.
• Sitoplâzmada bölünerek 4 haploit hücre meydana gelir.

Mayoz bölünmenin birinci safhasında homolog kromozomlar farklı kutuplara gider ve iki yavru hücre oluşur. İkinci safhada ise kardeş kromatidler farklı kutuplara gider ve toplamda dört yavru hücre oluşur. Parça değişiminden dolayı bu hücrelerin genetik yapıları farklılık gösterir. 

Mitoz ve mayoz bölünmelerin her ikisinde de kardeş kromatidler ayrılır. Hücre sayısı artar. DNA eşlenmesi görülür. Çekirdek zarı ve çekirdeğin çözünmesi, sitoplâzmanın bölünmesi gibi temel olaylar gerçekleşir.

Gamet Oluşumu

Erkek bireydeki sperm oluşumunu sağlayan mayoz bölün­meye spermatogenez, dişi bireyde yumurta oluşumunu sağlayan mayoz bölünmeye de oogenez denir. Spermatogenez, erkek bireyin testislerindeki seminifer tüpçüklerinde meydana gelir. Oogenez dişi bireyin yumurtalıkların­da gerçekleşir. Bazı canlılar n kromozomlu hücre taşırlar. Bu canlılarda gamet oluşumu mayoz bölünmeyle değil mitoz bölünmeyle meydana gelir. Çünkü mayoz bölünme için bir hücrenin 2n kromozomlu olması gerekir. 

Amitoz bölünme: Önce çekirdek sonra içerisinde çekirdekçik uzamaya başlar. Çekirdek zarı parçalanmaz. Sentrioller arasında iğ etrafında aster iplikleri oluş­maz. Yaşlı hücrelerde, memelilerin döl yatağı epitel hücre­lerinde görülür.

Ekoloji

I. Populasyonlar ve Özellikleri

Bir türün doğanın belirli bir bölgesine yerleşerek oluşturduğu topluluğa populasyon denir. Bir populasyonda sadece bir türün bireylerinin bulunmasına rağmen aynı türe ait bireyler farklı populasyonları oluşturabilirler. Örneğin farklı iki adada yaşayan aynı türe ait canlılar iki ayrı populasyonu oluşturur. 

1. Populasyon Büyüklüğü

Bir populasyonu oluşturan bireyler ölse bile populasyonlar yeni oluşturulan bireylerle devam eder. Böylece populasyonlar devam ederken ayrıca büyüyebilir veya küçülebilir. Belli bir zamanda populasyonu oluşturan birey sayısına populasyon yoğunluğu denir. Populasyonun büyüklüğü temelde üç etkenin kontrolündedir. Bu etkenler; doğum oranı, ölüm oranı ve göçlerdir. 

Doğum oranı: Bir populasyona belli bir zaman dilimiyle üreme yoluyla katılan yeni bireylerin oranı doğum oranını verir. 

Ölüm oranı: Belli bir zaman diliminde populasyondan ölüm sonucu çıkan bireylerin oranına denir. Bireyler dış etkenler olmasa dahi yaşlanıp ölecekleri için bu oran her zaman vardır. 

Göçler: Bir yılda populasyona göç yoluyla giren ve populasyondan göç yoluyla çıkan bireyler arasındaki fark göç faktörü olarak tanımlanır.

Eğer bir populasyon verdiği göçten daha fazlasını alıyorsa bu populasyonun göç açısından büyüdüğünü söylebiliriz. Tersi için de bu populasyon göç açısından küçülüyordur. Aynı şekilde doğum oranı populasyonu büyütürken ölüm oranı populasyonu küçülten bir değişkendir. Bir populasyon çok göç veriyorsa ve ölüm oranı da artıyorsa bu populasyon yok olma tehlikesiyle karşı karşıya olabilir. 

2. Populasyondaki Değişimler

Belirli şartlarda populasyında bulunabilen en yüksek fert sayısına populasyon taşıma kapasitesidenir. Populasyonların geleceği yaş dağılımlarıyla doğru orantılıdır. Bir populasyonda genç bireyler çoğunluktaysa populasyon gelişiyor denilebilir. Eğer genç ve yaşlı bireyler eşitse populasyon dengede, yaşlı fertler fazlaysa populasyon gerilemekte ve küçülmektedir. 

3. Populasyonların Dengelenmesi

Tabiat şartlarının normal seyrettiği durumlarda her populasyon belli bir zaman periyodunda dengelenir. Bu süre her tür için farklılık gösterir. Bazı türler için bir gün, bazılarında bir mevsim bazılarında ise on yıl sürebilmektedir. Populasyondaki bu dengelenmeler düzenli ve devirli olabileceği gibi yabancı türlerin bölgeye girmesiyle ani artmalar veya azalmalar şeklinde de olabilir. Populasyonların dengelenmesi etkileyen faktörler dört grupta toplanabilir.

Yoğunluğa bağlı faktörler: Populasyonun bulunduğu bölgenin belli bir taşıma kapasitesi vardır. Bu kapasitenin üst sınırına gelindiği zaman populasyonu oluşturan bireylerin göç etmesiyle veya doğum oranı azaltılarak denge noktasına ulaşır. Yoğunluğa bağlı faktörlerin etkisi fareler üzerinde yapılan deneyle ile ispatlanmıştır.

Bilimsel Çalışma Yöntemi

Tabiatta algıladığımız varlıklarla ilgili gerçekleri bulmak, bu gerçeklerle ilgili bilgileri düzenlemek ve yeni gerçeklere ulaşmak amacıyla teoriler ortaya koymak için ortaya konulan çabaya bilimsel çalışma denir. Bilimsel çalışma ile elde edilen düzenli bilgi birikimine ise bilim denir. Tabiatta yer alan ve merak uyandıran her şey bilimin ilgisini çeker. Ancak algılamadığımız ve test edemeyeceğimiz kavramlar bilimin alanına girmez. İnsanın tabiatta etkileşmesinde ortaya çıkan bazı sorunlar insanları çözüme gitmek için soru sormaya iter. Bu sorunlar bilim insanları tarafından bilimsel yöntemlerle bilimsel problem olarak ortaya konur. Bilimsel problemler yine bilimsel metot izlenerek çözülür. Bilimsel çalışmalarda öncelikle bilimsel problem ortaya konulur. Bu problemle ilgili her türlü veri toplanır. Problemle ilgili hipotez adı verilen geçici çözümler ortaya konur. Sonra bu hipotezler üzerinden mantık ilkeleriyle tahminler yapılır ve bu tahminler test edilir. Test aşamasında olumlu sonuç elde edilirse test edilmeye devam edilir. Olumsuz sonuç elde edilirse hipotez değiştirilir. Testlerle yanlışlanmayan hipotezler zamanla teoriye veya kanuna dönüşür. 

Şimdi bu adımları sistematik olarak inceleyelim.

1. Problemin ortaya konması

Bilim adamları üzerine çalışacakları konuyu netleştirmek için önce onu bir problem olarak net bir şekilde ortaya konur. Örneğin bitkilerin fotosentez yapan kısımları neden yeşildir gibi bir cümle bilimsel çalışma için bir başlangıç cümlesi olabilir.

2. Problem verilerinin toplanması

Bilimsel problem ortaya konduktan sonra elimizde bu problemle ilgili bütün verilerin olması gereklidir. Aksi taktirde problem hakkında sağlıklı düşünemeyiz. Bu verileri toplamak için gözlem yapılır veya literatürdeki çalışmalara bakılır. Elde edilen veriler sınıflandırılarak istatistikler ortaya konur. Özellikle nicel gözlemlerden elde edilen verilere önem verilir. Artık probleme çözüm önerisi getirme zamanı gelmiştir. 

3. Hipotez geliştirmek

Elimizde bir problemimiz var ve çözümünü bilmiyoruz. O zaman akla en yakın çözümü test etmek amacıyla ortaya atabiliriz. Örneğin fotosentezin gerçekleştiği bölgelerde işlev gören yeşil renkli bir pigment olmalı dediğiniz zaman hipotezi kurmuşsunuz demektir. 

4. Tahmin etme

Ortaya geçici bir çözüm önerisi koydunuz ancak bunu test etmek için mantıksallaştırmanız lazım. Tahmin, hipoteze dayanarak mantık ilkeleriyle elde edilir. Şu şöyleyse bu böyle olmalıdır şeklinde ifade edilir. 

5. Deney yapma

Tahmin doğrultusunda deney yapılıp hipotez test edilir. Eğer hipotez yanlışsa hipotez değiştirilir. Eğer yanlış değilse hipotez teoriye dönüşür. Bazen bir hipotezin yıkılması çok uzun sürebilir. Bazen de ilk yapılan deneyle hipotezin yanlış olduğu ortaya çıkabilir. 

6. Teori ve kanun

Uzun süre yanlış olduğu sonucuna varılmayan hipotezler artık teoriye dönüşürler. Teoriler sağlam verilere dayanır ancak kesin değildir. Teorinin doğru olduğu ispatlanırsa bu artık kanun haline gelir. Kanunları gerçek olarak düşünürüz. Bilimsel sorgulamanın amacına ulaşılmış ve bir gerçek ortaya çıkmıştır. Örneğin artık fotosentez yapan bitkilerin klorofil taşıdıklarını ve bu yüzden yeşil renk aldıklarını biliyoruz. 

Dikkat edersek hipotez ve teori açısından aslında mantıksal bir fark yoktur. Teoriler daha uzun süre dayanan hipotezlerdir diyebiliriz. Bilimsel çalışmanın basamakları bazen daha fazla bazen daha az olarak ifade edilir. Ancak genel hatlarıyla bu şekilde gerçekleşir diyebiliriz. 

Biyoloji ve Canlılık Kavramı

Canlı bilimi olarak kabule edilen biyoloji, canlıların bütün özelliklerini ve hayatsal olaylarını inceler. Bu inceleme ve araştırmalarla, canlıların, insanlar için faydalı ve zararlı yönlerini tespit etmeye çalışır. Elde ettiği sonuçlardan insanlığa faydalı olabilecek yeni bilgiler ortaya çıkarır. Bu açıdan biyoloji insan hayatı için oldukça önemlidir. 

Biyoloji bilimiyle uğraşan biyologların amacı, dünyada hâlâ yaşamakta olan veya soyu tükenmiş olan canlıları araştırmak ve bütün özelliklerini ortaya koymaya çalışmaktır. Canlılar dünyasında ilgi çeken ve merak uyandıran her şey biyoloji bilimine konu olabilir.

Biyolojinin Bölümleri

Biyoloji bilimi, bütün canlıları araştırdığından inceleme alanı oldukça geniştir. Canlıların tamamının bir bilim adamı tarafından incelenmesi imkânsızdır. Bu araştırmaları kolaylaştırmak ve elde edilen bilgileri daha düzenli hale getirmek amacıyla biyoloji alt dallara ayrılmıştır. Biyolojinin bitkileri inceleyen botanik ve hayvanları inceleyen zooloji olmak üzere iki ana bölümü vardır. 

Bugün, bunlardan başka her canlı grubu için ayrı biyoloji bölümleri oluşturulmuştur. Bu bilim dallarından bazılarını; entomoloji (böcekleri), ihtiyoloji (balıkları), ornitoloji (kuşları), bakteriyoloji(bakterileri), viroloji (virüsleri), mikrobiyoloji (mikroskobik canlıları), parazitoloji (parazit canlıları), mikoloji (mantarları) şeklinde sıralayabiliriz. Biyolojinin bu bölümlerin her birisi, canlıların değişik özelliklerini incelemeleri bakımından kendi içlerinde de bölümlere ayrılır. 

Anatomi (yapı bilimi): Vücut iç yapısını inceleyen bilim dalıdır. 

Morfoloji (şekil bilimi): Vücudun sadece dış görünüşüyle ilgilenen bilim dalıdır. 

Histoloji (doku bilimi): Gelişmiş yapılı canlılarda dokuların yapısını, işleyişini ve bileşimini inceleyen bilim dalıdır. 

Fizyoloji (fonksiyon bilimi): Bir doku, organ veya sistemin işlevlerini inceleyen bilim dalıdır. 

Embriyoloji (yavru bilimi): Organizmanın, zigottan ata canlıya benzer hale gelinceye değin geçirmiş olduğu gelişme evrelerini inceleyen bilim dalıdır. 

Sitoloji (hücre bilimi): Hücrenin yapısını ve metabolizmasını inceleyen bilimdir. 

Genetik (kalıtım bilimi): Canlılardaki kalıtsal özelliklerin dölden döle nasıl aktarıldığını ve hangi kanunlara bağlı olduğunu araştırır. Ayrıca özelliklerin aktarılmasını sağlayan genlerin yapısını, bunlarda meydana gelen değişmeleri, bu değişmelerin canlıya nasıl yansıdığını araştırır. Bu konuda yeni bir bilim dalı olan genetik mühendisliği de geleceğin bilimi haline gelmektedir. 

Moleküler biyoloji (molekül bilimi): Hücrelerdeki önemli moleküllerin yapılarını ve işleyişlerini inceler. Özellikle DNA'nın yapısını, protein sentezini, gen enzim ilişkisini inceleyen bir bilimdir. 

Ekoloji (çevre bilimi): Canlıların birbirleriyle ve çevreyle olan ilişkilerini inceleyen bilim dalıdır. Canlı ve cansız çevrede meydana gelen değişmeleri, bunların gelecekte ne gibi sonuçlara yol açacağını araştırır. 

Taksonomi (sınıflandırma bilimi): Canlıların sınıflandırılmasıyla ilgilenen bilim dalıdır. Tabiattaki canlıların farklılıklarını ve benzerliklerini dikkate alarak onları gruplandırmaya çalışır. Canlıları daha kolay tanımamızı ve öğrenmemizi sağlar. 

Canlıların Ortak Özellikleri

Yeryüzündeki yaşamın esasını öğrenmek için onun ne oldu­ğunu bilmek gerekir. Canlının ne olduğunu anlamak müm­kün, ancak yine de yaşamını belirlemek zordur. Canlılar çok farklıdırlar ve cansız maddeler bazı durumlarda canlılar gibi özellik taşırlar. Canlıları cansızlardan ayıran bazı özel­likler vardır. Bunları şu şekilde sıralamak mümkündür.

1. Beslenme: Canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için beslenmek zorundadırlar. Alınan besinler canlılar tarafın­dan enerji kaynağı, yapı maddesi ya da düzenleyici olarak kullanılır. Heterotrof canlılar besinlerini hazır alırlar. Ototrof canlılar ise besinlerini kendileri sentezler.

Ototrof canlılar: Yeşil bitkiler, öglena, mavi-yeşil algler, algler ve bazı bakteriler. Ototrof canlılar fotosentez veya kemosentez yapan can­lılardır.

Heterotrof canlılar: Hazır besin kullanırlar. Hem organik hem de inorganik besinleri hazır alırlar. Mantarlar, hayvanlar ve bazı bakteriler.

2. Solunum: Canlılar çeşitli metabolik olayları (Biyosentez, hareket, üreme vb.) gerçekleştirebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu enerji de organik besinin oksijenli (ae­robik) ya da oksijensiz (anaerobik) olarak yıkılmasından elde edilir.

Oksijenli solunum: Organik besinlerin oksijen kullanıla­rak parçalanmasıdır. Enerji üretimi fazladır.

Oksijensiz solunum: Organik besinlerin oksijensiz or­tamda parçalanmasıdır. Enerji üretimi azdır.

3. Büyüme: Büyüme hücresel kütle artışıdır. Büyüme;

• Her bir hücrenin büyüklüğündeki artışla
• Hücre sayısının artışıyla
• Ya da yukarıdaki her iki olayla meydana gelir.

Canlıların büyüyebilmeleri ve yaşamlarını sürdürebilmeleri için gerçekleştirdikleri bütün kimyasal reaksiyonlar olarak adlandırılan metabolizma aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

Metabolizma = Anabolizma + Katabolizma

Katabollzma yıkım tepkimeleridir. Canlı ağırlığının azalmasına sebep olur. Anabolizma, yapım tepkimeleridir Canlı ağırlığının artmasına sebep olur.

4. Boşaltım: Organizmalar, metabolik faaliyetleri sonucu kendilerine zararlı olan maddeler üretirler. Bu maddelerin vücut dışına atılması boşaltımdır. Boşaltım sisteminin amacı homeostasiyi (iç denge) sağ­lamaktır. Örneğin kanda C02'nin birikmesi pH'ı düşürür, bu durum ölümle sonuçlanabilir İnsan, kan pH ını 7,2 ile 7,4 arasında tutmak zorundadır. İç ortamdaki bu kararlılığın korunması homeostasi olarak ifade edilir.

5. Üreme: Büyümesini tamamlayan her canlının kendisi­ne benzer bir canlıyı meydana getirmesi olayıdır. Canlılar dünyasında eşeysiz ve eşeyli olmak üzere iki tip üreme vardır. Bazı canlılar eşeyli, bazı canlılar da hem eşeysiz hem de eşeyli yoldan üreyebilirler.

6. Hareket: Bütün canlılar hareket edebilirler. Bazı can­lılar yer değiştirme, bazı canlılar da yönelim ve ırganım hareketleri yapabilirler.

7. Uyarılma: Canlıların çevrelerindeki fiziksel ve kimya­sal uyaranlara karşı cevap verebilmeleri olayıdır. Yüksek organizasyonlu canlılarda uyartılar özelleşmiş hücreler tarafından alınır. Örneğin; gözün retinasındaki hücreler ışığa duyarlıdır. Hayvanlar çevrelerindeki ışığı, sesi, kim­yasal maddeleri hissederler ve ona tepki verirler. Pencere önündeki bitkilerin yaprakları ışığa doğru yönelir.

8. Organizasyon: Tüm canlılar belli bir organizasyona sahiptir. Hücre düzeyinde Organizasyon; hücredeki organel ve yapıların belli bir organizasyon içinde iş görmesiyle sağlanır. Çok hücreli organizmalar da ise doku, organ ve sistemlerin organizasyon içinde iş görmeleriyle sağlanır. Yüksek yapılı canlıların vücutları hücre → doku → organ → istem → organizma şeklinde düzenlenmiştir.

9. Adaptasyon: Tüm canlılar yaşadıkları ortama uyma eğilimindedirler. Örneğin; kurak bölgelerde yaşayan bitkile­rin yaprak ayalarında meydana gelen küçülmeler su kaybı­nı önlemeye yöneliktir.

10.Hücresel yapı: Hücreler canlıların tüm özelliklerini taşıyan en küçük birimlerdir. Hücreler prokaryot ve ökaryot olmak üzere ikiye ayrılır.

11. Ölüm: Canlının yaşam temposunun ve biyolojik sa­atinin durmasıdır.

Ayrıca hücre zarı, ribozom, sitoplâzma ve DNA-RNA tüm canlı hücrelerinde ortak bulunan yapılardır.

Hücre Kavramı

Hücre terimi ilk defa Robert Hooke (1665) tarafından basit bir mikroskopta incelenen ölü mantar doku kesitinde gö­rülen boşluk için kullanılmıştır Daha sonra Mathias Schleiden ve Thedor Schwann 19. yüzyılda hücre teorisini kurmuşlardır. 1855 yılında Rudolph Virchow'un eklediği bilgiler hücre teorisi aşağıdaki gibi ifade edilir.

"Bütün canlılar hücrelerden meydana gelmiştir; hücreler bağımsız oldukları halde birlikte iş görürler." Yeni hücreler var olan hücrelerin bölünmesi sonucunda meydana gelir. Bazı istisnaların dışında, gelişmiş ökaryotik bir hücre dış­tan içe doğru üç kısımda incelenir.

Canlıların Oluşumunu Açıklayan Görüşler

1. Abiyogenez (Kendiliğinden Oluş) Görüşü

Kumcusu Aristo’dur. Aristo canlının kendiliğinden ve cansız maddelerden oluşabileceğine inanmaktaydı. Bu teoriye gö­re, bir canlının şekli ve yapısı tamamen farklı başka bir canlı­dan ortaya çıkabilir. Ayrıca cansız maddelerde canlıları oluş­turacak “aktif öz” bulunur. Aktif öz hava ile temas ettiğinde karmaşık veba basit canlılar kendiliğinden oluşur. Kokuşmuş etlerden kurtçukların oluşması bu aktif öz sayesinde gerçek­leşmektedir. Van Helmont bu görüşü destekleyen deneyler yapmıştır. Kirli gömlek ve buğday tanelerini bir kutuya koyup 21 gün beklediğinde farelerin oluştuğunu gözlemlemiştir. Hel­mont yaptığı deneyle canlıların cansızlardan oluştuğunu ka­nıtlamaya çalışmıştır. Bu görüş tamamen yanlıştır.

2. Biyogenez (Canlıdan Oluş) Görüşü

Kurucusu Redi'dir. Redi, yaptığı kontrollü deneylerle can­lılığın kendiliğinden değil de kendinden önceki bir canlıdan oluşabileceğini ortaya koymuştur. Redi abiyogenez görüşünün yanlış olduğunu ispatlamak için bir dizi deneyler yapmıştır. 

Redi abiyogenez görüşünün yanlış olduğunu ispatlamak için bir dizi deneyler yapmıştır. Redi üç kabın içende besin ortamı oluşturmuş ve I. kabın ağzını tamamen açık, II. kabın ağzını yarı açık ve III. kabın ağzını da kapalı bırakmıştır. Bu şekilde hazırlanan düzeneklerde I. ve II. fıçıda can­lılar oluşmuş ancak III. fıçıda canlılar oluşmamıştır.

Redi'ye göre ölmüş canlı kalıntılarında kurtçukların oluş­masının sebebi, bu etlerin üzerine konan böceklerin bırak­tığı yumurtadan oluşmuştur. Eğer böceklerin yumurta bı­rakması engellenirse kurtçuklarda oluşmayacaktır. Yapmış olduğu deneyde bunu da ispatlamıştır. Çünkü III. fıçıda kurt­çuklar oluşmamıştır. Fakat abiyogenezciler bu deneye iti­raz etmişlerdir. Çünkü abiyogenezcilere göre cansızlardan canlının oluşması için havanın aktif özünün temas etmesi gerekir. Oysa Redi’nin deneyinde kurtçuk oluşmayan fıçı­nın ağzı hava almayacak şekilde kapatılmıştır.

Reddi abiyogenezin yanlış olduğunu ispatlayamamış ancak biyogenez görüşünü ilk ortaya atan bilim adamı olmuştur. Bi­yogenez görüşünü ispatlayan Pastör olmuştur. Pastör kuğu boyunlu cam balon hazırlamış. Balonun içine et suyu koyarak kaynatmış. Daha sonra kuğu boyunlu boru ile ağzını kapat­mış. Böylelikle et suyunun hava teması engellenmemiş aynı zamanda böceklerinde et suyuna girmesini engellemiştir.

Pastör hazırlamış olduğu bu deney düzeneğinde uzun süre beklemesine rağmen canlıların oluşmadığını göz­lemlemiştir. Yani canlılar ancak “bir önceki canlılardan meydana gelir” görüşü doğrudur. Biyogenez görüşü ile canlıların canlılar­dan oluştuğu ispatlanmış ancak ilk canlının nasıl oluştuğu açıklanamamıştır.

İlk canlının oluşumu ile ilgili görüşler ise şunlardı; ilk canlı­nın oluşumu ile ilgili görüşler;

3. Panspermia Görüşü

Bu görüşe göre, canlılar başka bir gezegende meydana gelmiştir. Uzaydan tohum ve sporların yeryüzüne gelme­siyle ilk canlılık olayı başlamıştır. Bu spor ve tohumların uzun yolculuk sırasında zararlı ışınlara nasıl dayanabildik­leri açıklanmamaktadır. Bu sebeple pansparmia görüşü de yanlıştır.

4. Ototrof Görüşü

Bu görüşe göre, ilk canlılar besinlerini kendileri yapmak­taydı. Ancak çok kompleks bir organizma basit maddeleri birleştirerek karmaşık maddeleri yapabilir. Eğer ilk canlılar bu kapasitede olsalardı gelişmiş canlıların birden ortaya çık­ması gerekirdi. Oysa evrim teorisine göre kompleks organiz­malar uzun zaman süresince küçük küçük değişikliklerin bi­rikimi sonucu ortaya çıkarlar. Sonuç olarak bu görüş evrim görüşüne ters düştüğü için yanlıştır.

5. Hetetrof Görüşü

Kurucusu Oparin ve Holdane'dir. Bunlara göre, ilk canlı be­sinini yapamayan bir organizmadır, yani bir tüketicidir. Hete­rotrof görüşüne göre basit yapılı bir canlı, cansız maddeler­den yavaş yavaş gelişerek milyonlarca yıl önce ve bazı özel çevre şartlarında oluşmuştur.

İlk atmosfer şartları günümüz atmosferinden farklı yapıya sahiptir. İlkel atmosferde su buharı, metan, amonyak ve hidrojen gazları bulunmaktaydı. Bu gazlar ilkel atmosferdeki enerjile­rin etkisiyle iyonlaşıp ilk basit organik bileşikleri oluşturmuş­lardır. Denizlere taşınan organik maddelerin etrafında su birikerek koaservat adı verilen kümeler meydana gelmiştir. Dayanıklı koaservatlar gelişerek ilk canlıyı oluşturacak hüc­releri meydana getirmiştir.

S. Miller deneyi: İlkel atmosferde serbest oksi­jen yoktu. Bu yüzden ilk hetetroflar çevresindeki besinleri fermantasyonla parçalayarak enerji elde et­mişlerdir. Klorofil molekülünün evrimleşmesiyle ilkel ototroflar meydana gelmiştir. Ortama serbest oksijen verilmesiyle atmosferin yapısı değişmiş, ozon tabaka­sının oluşumuyla da canlı sudan karaya geçmiştir.

Stanley Miller yaptığı deneyle, laboratuvar ortamın­da ilkel atmosferde bulunan gaz karışımını sıcaklık ve elektrik akımı koşullarında bir araya getirmiş ve bir haf­ta sonra toplayıcı kapta aminoasitler ve ürenin oluştu­ğunu göstermiştir.

Evrim teorisi: Canlıların kökeninin ortak olduğunu, uzun zaman içinde canlıların yavaş yavaş değiştiğini ka­bul eden görüştür.

Evrimle İlgili Görüşler

Lamarck’ın Görüşleri

Lamarck'ın evrim görüşünün üç temel varsayımı vardır.

Adaptasyon: Canlılar sürekli olarak çevrelerine uy­ma eğilimindedirler.

Kullanma ya da Kullanmama: Canlıların kullanı­lan organları gelişir. Kullanılmayan organları körelir.

Örneğin zürafalar kuru ve otsuz bölgelerde yaşarlar. Besin olarak yüksek ağaçların yapraklarını yerler. Bu yaprakları alabil­mek için boyunlarını yukarıya sık sık uzatırlar, bu nedenle, boyları ve boyunları çok uzun olur.

Kazanılan özelliklerin Kalıtımı: Lamarck'ın bu varsayımına göre, canlıların yaşamı sırasında kullanma ya da kullanmama yoluyla elde ettiği yeni özellikler oğul döllere aktarılır. Bu görüş bilimsel değildir.

Waismann 21 nesil boyunca farelerin kuyruklarını kese­rek çaprazlamasına rağmen doğan her dölün kuyruklu olduğunu görmüştür. O halde, bir karakterin kalıtsal olabil­mesi için üreme hücrelerini etkilemesi gerekir.

Darwin'in Görüşleri

Darwin eski türlerden yeni tür oluşumunu doğal seleksiyon hipotezi ile açıklamıştır. Bu hipotezi kurarken şu varsayımlarda bulunmuştur:

• Canlılar geometrik dizi şeklinde çoğalırken besinler aritmetik dizi şeklinde artar.
• Bu artma eğilimine karşın, bir populasyondaki canlı sayısı yaklaşık olarak sabit kalmaktadır.
• Türler sabit değildirler zamanla değişirler.
• Yaşamak için gerekli olan çevresel etkenlerden (be­sin, ışık, su, hava) yararlanmak için populasyon birey­leri arasında bir yarış vardır. Bu yarışta başarılı olan­lar yaşamlarını sürdürmekte diğerleri elenmektedir.
• Bir türün bireyleri arasında varyasyonlar vardır. Bunların bir kısmı kalıtsaldır; dölden döle geçer.
• Kalıtsal varyasyonu olan bireylerden ortam şartları­na uyanlar yaşar, ürer ve kalıtsal özelliklerini dölleri­ne geçirir, diğerleri elenir ve ortadan kalkar. (Doğal selekslyon)

Darwin'e Göre; Evrimin Prensipleri

• Evrimleşme her zaman basitten gelişmişe doğru ol­maz.
• Evrim bazı jeolojik devirlerde daha hızlı, bazılarında ise daha yavaş olmuştur.
• Farklı organizma tipleri arasındaki evrim hızı aynı de­ğildir.
• Yeni türler gelişmiş canlılardan değil, basit canlılar­dan türer.
• Evrimleşme bireylerde değil, populasyonlarda gözlenir.
• Evrim, uzun bir zaman periyodu içerisinde gerçekleşir.
• Ortam şartları değişmezse evrim olayı gözlenmez.

Lamarck ve Darwin biyolojik evrimi savunmuş, türlerin sa­bit olmadığını, türlerin zamanla değişebileceklerini ve bir türden farklı türlerin oluşabileceğini ifade etmişlerdir.

Varyasyon (Çeşitlenme)

Aynı tür içerisinde görülen çeşitliliktir. Eşeyli üreme, krossing - over, döllenme, mutasyon varyasyonun nedenleridir. Örneğin ispinoz kuşların yaşadığı ortama göre gaga yapısının de­ğişmesi bir varyasyon olayıdır. 

Modifikasyon: Vücut hücrelerinde görülen kalıtsal olma­yan varyasyonlardır. Evrimde önemli değildir.

Beslenmeye bağlı olarak bal arılarında kraliçe ve işçi arıların oluşması, çuha çiçeğinin 30°C altında yetiştirildiğinde kırmızı, 30 °C üzerinde yetiştirildiğinde beyaz çiçek açması, Himalaya tavşanlarında sıcaklığa bağlı olarak tüy renginin değişmesi ve yükseklere çıkıldıkça alyuvar sayısının artması modifikasyona verilebilecek örneklerdir.

Mutasyon: DNA’daki ani değişmelerdir Evrimde önemli olan, eşey veya eşey ana hücrelerinde olan mutasyonlardır. Döllere aktarılır. Vücut hücrelerinde görülen mutasyonlar kalıtsal olmadığı için oğul döllere aktarılamaz. Bu ne­denle evrimde rolü yoktur

İzolasyon: Bir populasyondaki bi­reylerin birbiriyle ilişkisinin kesilmesi yeni tür oluşumuna sebep olur. Bireyler arasında gen aktarımı devam ederse türleşme olmaz.

Yapay seleksiyon: İnsanların diğer canlılarda görüp beğendiği ve kendisi için yararlı olan özellikleri seçip ço­ğaltmasıdır.

Eşeysel seleksiyon: Türün bireyleri arasında eş seçimi için verilen mücadeledir.

Adaptasyon: Adaptasyon dendiği zaman bir canlının belirli bir ortam içerisinde, yani belirli biyolojik, kimyasal ve fiziksel koşulları olan ortamda yaşamasına imkân veren yetenek ve özelliklerin tümü birden anlaşıl­maktadır. Kuşların beslenmelerine uygun olarak gagalarında morfolojik değişikliklerin meydana gelmesi yapısal adaptasyondur.

Kurak bölge bitki adaptasyonları

• Yaprakta tüy ve dikenler bulunur Yapraklar iğne şeklindedir.
• Yapraklarda kalın mumsu tabaka vardır. Stomalar yaprağın içine gömülmüştür. Stomalar gece açılır.
• Gövde su depo eder.
• Kazık kök bulunur.
• Kök osmotik basıncı yüksektir.

Sulak bölge bitki adaptasyonları

• Yaprakları geniş yüzeylidir.
• Mumsu tabaka incedir.
• Stomalar gündüz açılır.
• Stomalar yüzeydedir.
• Saçak kök bulunur.
• Kökte osmotik basınç düşüktür.

Evrim'in Kanıtları

1. Paleontolojik kanıtlar

Eski devirlerde yaşayan canlıların kalıntılarıyla, bu canlıla­rın dağılışı ve sınıflandırılması, yoğunluk ve hayatlarıyla uğraşan bilim dalına paleontoloji denir. Paleontoloji bilimi bugün yaşayan bazı canlılarda; bunların çoktan kaybol­muş ataları arasında geçit organizmaların bulunduğunu gösteren örnekler verir. Örneğin bugün çift ve tek tırnaklı olarak bildiğimiz bazı hayvanların atalarının beş parmaklı olduğunu gösteren fosiller bulun­maktadır.

2. Morfolojik kanıtlar

Homolog organların karşılaştırılmasından elde edilen ka­nıtlardır. Sürüngen ve balık pulları, kuş tüyleri ve insan dişleri embriyolojik olarak kökten gelmektedir. Bugün homolog ve analog organları incelendiğinde bazı organların görevi tükenmiş olduğu halde mevcudiyetini ko­ruması evrime kanıt olarak gösterilmektedir.

3. Embriyolojik kanıtlar

Omurgalı embriyoları karşılaştırıldığında, hepsinin ortak bir solungaç yarığına sahip olması ortak atadan geldikle­rini gösterir (Filojeninin tekrarı).

4. Biyokimyadan sağlanan kanıtlar

Her hayva­nın kan serumu kendine özgü protein bileşimine sahiptir. Serum proteinlerinin benzerlik derecesi; antijen - antikor tepkimeleriyle ölçülür. Yakın akraba grupları arasında çö­kelme oranı az olurken uzak akrabalar arasındaki çökel­me oranı fazla olacaktır.

5. Fizyolojiden sağlanan kanıtlar

Canlılarda ger­çekleşen, fizyolojik olayların, enzim tepkimelerindeki ben­zerlik canlıların ortak kökenden geldiğinin kanıtıdır. Örneğin hayvanlardaki sinirsel iletimin, böbreklerdeki süzülme ola­yının işleyişi aynıdır.

6. Sistematikten sağlanan kanıtlar

Sistematik gruplar arasındaki akrabalık, morfolojik ve diğer benzerliklere dayanmaktadır Karşılaştırma homolog organlarar asında yapılır. Bunun sonucu ortaya çıkan taksonomik kategoriler (Filum, sınıf vb.) evrime kanıt gösterilmektedir. Çünkü akrabalık olmasaydı bu hiyerarşik düzen oluşmazdı şeklinde değerlendirilmektedir.

7. Evcilleştirmeden sağlanan kanıtlar

İnsan başlangıçtan beri çeşitli hayvan ve bitkileri seçerek  yetiştirmiştir. Bugünkü tüm köpek çeşitleri bir veya birkaç tür köpekten oluşmuştur.

8. Coğrafik dağılımından sağlanan kanıtlar

Biyocoğrafyaya göre her bitki ve hayvan türü bir kez bir yerde ortaya çıkmış ve engelle karşılaşıncaya kadar geliş­me ve yayılmaya devam etmiştir. Afrika'nın ortasında fil, goril, şempanze, aslan ve antiloptan oluşan özel faunaya aynı iklim şartlarına sahip Brezilya'da rastlanmayışı doğal seleksiyonla açıklanır.

9. Genetik ve sitolojiden sağlanan kanıtlar

Bitki ve hayvan hücreleri yapısal benzerlikler göstermektedir. Tüm hücrelerde DNA ve RNA gibi yapılar görülmektedir.

Ekolojik Kurallar

Allen kuralı: Soğuk iklimde yaşayan memeli ve kuş­ların üyeleri ve vücut çıkıntıları sıcak iklimde yaşayan ak­rabalarına göre daha küçüktür. Bu sayede yüzey küçülür ve ısı kaybı azaltılır.

Bergman kuralı: Memeli ve kuşların soğuk bölge­lerde yaşayanları daha büyük, sıcak bölgelerde yaşayan­ları daha küçük vücut yapısına sahiptir. Çünkü vücut büyü­düğü zaman, yüzey hacme göre daha küçük olacağından vücut sıcaklığını korumak daha kolay olacaktır.

Dollo kuralı: Evrim, bazı geri mutasyonların olması­na rağmen geriye dönük değildir.

Coppe kuralı: Hayvanlar vücutlarını büyütme eği­limindedir. Vücut büyüdükçe daha fazla besin depo edil­mektedir.

Gloger kuralı: Sıcak ve nemli yerlerde yaşayan me­meliler ve kuşlar serin ve kurak yerde yaşayanlara göre daha koyu renklere sahiptir.

Gaus kuralı: Ekolojik ilişkileri aynı olan iki tür genel­likle aynı bölgelerde aynı nişleri işgal edemez. Biri diğerini dışarı atar ya da yok eder.

Hess kuralı: Soğuk bölgede yaşayan hayvanların kalp ağırlığı, sıcak bölgede yaşayan hayvanlarınkinden daha büyüktür.