Tek Hücrelilere Genel Bir Bakış

Hepimiz hücrelerden oluşuyoruz. Kendi zihin düzeyimizde kendimize ait bir benlik bilincimiz var ama hücresel düzeyde her birimiz çokluklar barındırıyoruz; işbölümü yapmış şekilde birbirlerine bağlı ol..
Görsel Telif: JESPER KLAUSEN / SCIENCE PHOTO LIBRARY/Science Photo Library/GettyImages

Hepimiz hücrelerden oluşuyoruz. Kendi zihin düzeyimizde kendimize ait bir benlik bilincimiz var ama hücresel düzeyde her birimiz çokluklar barındırıyoruz; işbölümü yapmış şekilde birbirlerine bağlı olarak yaşayan çok sayıda sosyal bireyin meydana getirdiği birer toplumuz aslında.

Çok-hücreli organizmaları oluşturan hücrelerin her birinin belli bir görevi vardır ve yaşamları boyunca sadece o işi yaparlar. Parçası oldukları organizmaya kendi işlerini icra ederek yaptıkları katkıyla birlikte, kendi başlarına karşılayamayacakları gereksinimlerini sistemden sağlarlar. Yani çok-hücrelilerin her bir hücresi sadece bir görevde uzmanlaşır ve bu görevi yerine getirdiği sürece vücut tarafından yaşamsal ihtiyaçları karşılanır.

Uzun süre boyunca, gezegendeki tüm canlılık bireysel hücrelerden ibaretti. Dünya üzerinde sadece tek başına yaşayan ve tüm gereksinimlerini kendi başlarına karşılayan hücreler vardı; işbölümü yapan ve hayatta kalmak için birbirlerine güvenmek gibi bir duruma giren toplumsal hücreler yani çok-hücreli organizmalar yoktu. Bugün hâlâ etrafımız kendi başının çaresine bakabilen böyle özgür ruhlu hücrelerle dolu: Bakteriler, arkeler ve protistlerin tümü ile mantargillerin bazıları!

Arkeler Üst-âlemindeki Tek Hücreliler

* Tüm arkeler tek hücrelidir.

* Genellikle aşırı (ekstrem) koşullara sahip yerlerde yaşarlar; aşırı soğuk, aşırı sıcak, aşırı tuzlu, aşırı asitli yerler vb.

* Arkelerin hücre zarları, bakterilerden ve ökaryotlardan farklı olarak, ether bağlarıyla gliserola bağlanan dallanmış hidrokarbon zincirlerinden oluşur. Arkelerin hücre duvarında peptidoglikanlar (şekerleri ve amino asitleri oluşturan polimerler olup, çoğu bakterinin hücre duvarının dışında ağsı bir katman oluşturur) bulunmaz.

* Bakterilerin tepki verdiği bazı antibiyotiklere yanıt vermemekle birlikte, ökaryotları rahatsız eden bazı antibiyotiklere tepki verirler.

* Kendilerine özgü rRNA (ribozomal ribonükleik asit) taşıyan arkelerdeki bu rRNA protein sentezi için mutlak bir gereklilik olup, bakterilerde ve ökaryotlarda bulunan rRNA’nınkinden dikkate değer ölçüde farklı olan moleküler bölgeleriyle ayırt edilirler.

Bakteriler Üst-âlemindeki Tek Hücreliler

* Tüm bakteriler tek hücrelidir.

* Gezegenin her yanında yaşarlar. Çok hücrelilerde sistemsel sorunlara yol açabilen az sayıdaki patojen bakteriye karşın, gerek ortakyaşam (simbiyoz) yoluyla, gerekse bağımsız yaşamları ile gezegene katkıları dolayısıyla, çok hücrelilerin sağkalımı ve sürdürülebilirliği için büyük önem taşıyan çok sayıda bakteri vardır.

* Bakterilerin hücre zarları ökaryotlardaki gibi ester bağlarıyla gliserola bağlanan dallanmamış yağ asiti zincirlerinden oluşur ve hücre duvarlarında peptidoglikan bulunur.

* Geleneksel antibakteriyel antibiyotikler bakterileri etkiler ama ökaryotları etkileyen antibiyotiklere dirençlidirler.

* Arkelerde ve ökaryotlarda bulunan rRNA’dan farklı olan moleküler bölgelere sahip rRNA’ları vardır.

Ökaryotlar Üst-âlemindeki Tek Hücreliler

* Hayvanlar, bitkiler, mantargiller ve protistler olarak 4 âlemde incelenen ökaryotlardan tek-hücreli olanlar çoğu sınıflandırmada sadece mantargillere ve protistlere dahil edilir.

* Tek hücreli ökaryotların hücre duvarı, katı duvarlı prokaryotlardan farklı olarak, şekil değiştirebilir.

* Çoğu bilimci ökaryotların prokaryotlardan (bakteri-arke ortaklığı sonucunda) evrildiğini düşünüyor çünkü her iki grupta da genetik malzeme olarak RNA ve DNA kullanılıyor; 20 amino asitten yararlanılıyor ve lipid (organik çözücülerde çözünebilir) iki-katmanlı hücre zarı olup D şekerler ve L-amino asitler kullanılıyor. (Amino grubu molekülün sağında kalıyorsa D-amino asit, solunda kalıyorsa L-amino asittir; D-amino asitler doğada enderdir.)

Her amino asitin, bir karboksil ve bir de amino grubu vardır. Bu gruplar birbirlerinden α-karbon adı verilen tek bir C atomuyla ayrılırlar. Nötral sulu çözeltilerde α-karboksil grubu bir protonunu kaybeder ve eksi (-) yüklü hale geçer (-COO-). Aynı şekilde, α-amino grubu da bir elektron kaybederek artı (+) yüklü olur (-NH3+). Amino asitlerin asimetrik merkezleri (kiral karbonları) vardır. Örneğin Glisin’de, amino asitin α-karbonu dört farklı gruba bağlanabilir. Bu sebepten her amino asit D veya L formunda bulunabilir. Ribozomlar üzerinde amino asit sentezinde her zaman L amino asit kullanılır. Sadece mikroorganizmalar, belli küçük peptidlerin sentezinde D amino asitlerini kullanırlar. İlginç bir örnek olarak, Güney Amerika ağaç kurbağasınnnın derisinde sentezlenen bazı peptidler verilebilir. Bu peptidlerde D amino asitleri bulunmuştur. Bu peptidlerden “dermorphin”, sıçan beynindeki opiate reseptörleri (beyindeki uyuşturucu madde reseptörleri) ile etkileşime girerek oldukça güçlü bir ağrı kesici etki göstermiştir. Bu kurbağaların sentezlediği peptidlerdeki D amino asitleri, peptidde daha önceden bulunan L amino asitleri ile birleşerek enzimleri aktive edebilmektedir.

— Amino asit @ Wikipedia

* Hücre zarları, bakterilerinki gibi ester bağlarıyla gliserola bağlanan dallanmamış yağ asitlerinden oluşur; bu da arkelere kıyasla hücre duvarını dış çevreye karşı daha hassas yapar.

* Hücre duvarına sahip ökaryotlarda bu duvar peptidoglikan içermez.

* Antibakteriyel antibiyotikler genellikle ökaryot hücreleri etkilemez ama tipik olarak ökaryotik hücreleri etkileyen antibiyotiklere tepki verirler.

* Ökaryotik hücreler, arkelerde ve bakterilerde bulunan rRNA’dan farklı moleküler bölgeleri olan rRNA’ya sahiptir.

* Prag’da bulunan Charles Üniversitesi bilimcileri, özel bir tür mitokondri içermeyen tek bir ökaryot organizma buldu; hem de evcil bir çinçilanın bağırsağında. Hücrenin enerji santrali olarak bilinen mitokondriler pek çok iş yapar. Oksijen varsa, mitokondriler molekülleri şarj edebilir ve kritik proteinler üretebilir. Ama söz konusu organizma, giardia bakterilerinin bir akrabası olup, protein sentezlemek için tipik olarak bakterilerde bulunan bir sistem -yatay gen aktarımı- kullanıyor. Bakteriler birincil olarak prokaryotik hücreler şeklinde olduklarından, bakteriyle akraba bir ökaryotik hücre bulmak, bu kuralın bir istisnası oldu.

Protistler âlemi
* Tüm protistler tek hücrelidir.

* Teknik olarak, bitkiler ve hayvanlar âlemine sadece çok-hücreli organizmalar dahil edildiğinden, hayvan-benzeri (protozoa) ve bitki-benzeri (protofita) tek hücreliler protista olarak sınıflandırılır. Algler, öglenoidler ve cıvık mantarlar da bu sınıftadır.

* Ototrof (örneğin dinoflagellatlar, diatomlar, algler) ve heterotrof (örneğin amip, paramesyum) protistler vardır.

* Protistlerin çoğunun kamçı ya da siller kullanarak çevrede aktif bir şekilde gezinme becerisi vardır. Amip gibi bazıları da akışkan aktarımıyla hücrelerinin şeklini hızla değiştirerek hareket eder. Protistlerin bir kısmı ise pek hareketli değildir ve yer değiştirmek için rüzgara ya da su akıntılarına güvenir.

* Protistler arasında koloni oluşturan ve sanki çok hücreli bir organizmaymış gibi görünebilen türler de vardır ama böyle kolonilerdeki hücrelerin her biri bağımsız bir işleyişe sahiptir.

Mantargiller âlemi
* Bazı mantargiller tek hücreli, bazıları da çok hücrelidir.

* Mayalar ve kitridler, tek hücreli mantargillere iki örnektir.

Alglerin Durumu

Alglerin bitki mi yoksa protist mi sayılacağı, hangi algden söz edildiğine bağlı olarak değişir. Aslında üç âleme dağılmış üyelere sahip bir gruptur: Monera (mavi-yeşil algler), protista (klamidomonas, klorella ve diğer tüm tek hücreli algler), bitkiler (çok hücreli algler). Yani algler arasında hem tek hücreliler, hem çok hücreliler, hem prokaryotlar ve hem de ökaryotlar vardır. Tek hücreli ökaryot olanlar, fotosentetik olsalar da protista sayılırlar (öglena, diatomlar, klamidonomas vb). Çok hücreli ökaryot olanlar, bitkilere dahil edilir (Chlorophyceae (yeşil algler), Phaeophyceae (kahverengi algler) ve Rhodophyceae (kırmızı algler)). Bazı prokaryotik algler monera altına yerleştirilir.

Virüslerin ve Prionların Durumu

Virüsler

Virüsler hücre değildir; hücre yapısına (metabolizmaya) sahip olmayan genetik malzeme taşıyıcılarıdır. Beslenme yapmazlar. Çoğalmak için bir hücreyi ele geçirip, hücredeki metabolik araç-gereci kendi DNA kodlarını işletmek üzere kullanırlar. Dolayısıyla geleneksel “canlılık” tanımına uymaz ve canlılık ağacına dahil edilmezler. Genetik çeşitliliği artırmada büyük rol oynayan yatay gen aktarımında virüsler önemli araçlardır. Farklı tür organizmalar arasında gen taşımanın dışında, kendi genetik kodlarını organizmaların genetik koduna ekledikleri de olur. Canlılığın evrimsel tarihinde virüslerin kökeninin ne olduğu açık değildir: Bazıları plazmidlerden (hücreler arasında hareket edebilen DNA parçaları), bazıları da bakterilerden evrilmiş olabilir. Virüslerin kökenini açıklamak için ileri sürülen başlıca üç hipotez vardır:

* Gerileme hipotezi: Virüsler eskiden büyük hücrelere asalak olan küçük hücreler olmuş olabilir. Zamanla asalaklarından ötürü gereksinimlerinin kalmadığı genler yitirilmiştir. Bu hipoteze “dejenerasyon” veya “indirgeme” hipotezi adları da verilir.

* Hücresel köken hipotezi: Bazı virüsler, büyük organizmaların genlerinden “kaçmış” olan DNA veya RNA parçalarından evrilmiş olabilir. Kaçan DNA plazmidlerden veya transpozonlardan gelebilir. Bu hipoteze “avarelik” veya “kaçış” hipotezi adları da verilir.

* Eş-evrim hipotezi: Virüsler, ilk hücrelerin belirişiyle eşzamanlı olarak kompleks protein moleküllerinden ve nükleik asitten evrilmiş olabilir ve milyarlarca yıldır hücresel yaşama bağlı olarak varlıklarını sürdürüyor olabilirler. Bu hipoteze “önce virüs” hipotezi de denir. Protein kaplamaları olmadığı için virüs olarak sınıflandırılmayan RNA molekülleri vardır ve bunlara viroid denir; bitkiler için önemli patojenlerdir. Protein kodlamazlar ama konak hücre ile etkileşir ve onun mekanizması ile çoğalırlar. İnsan patojeni olabilen “hepatit delta virüsü”nün RNA genomu viroidlere benzer ama hepatit-B virüsünden edindiği bir protein kaplaması vardır. Kusurlu bir virüstür; hepatit-delta virüs genomu konak hücrenin içinde bağımsız olarak üreyebilse de, protein kaplama desteği için hepatit-B virüsünün yardımına ihtiyacı vardır ki böylece yeni hücrelere aktarılabilsin. Başka virüs türlerinin varlığına bağımlı olan böyle virüslere “uydu” denir ve viroidler ile virüsler arasındaki evrimsel halkayı teşkil ediyor olabilecekleri düşünülür.

Bu üç hipotezin üçüyle de ilgili problemler vardır. Gerileme hipotezi, hücresel parazitlerin en küçüklerinin bile virüslere neden hiç benzemediğini açıklamaz. Kaçış hipotezi, virüs parçacıkları üzerindeki kapsidleri ve diğer yapıları açıklamaz. Eş-evrim hipotezi, konak hücreye gereksinim duymaları şeklindeki virüs tanımına ters düşer. Son zamanlarda virüslerin antik varlıklar olduğu ve kökenlerinin canlılık ağacında dallanma başlamadan öncesine dayandığı düşüncesi hâkimdir. Muhtemelen birden fazla mekanizma yoluyla, sayısız farklı zamanda ortaya çıkan virüsler olabileceği için onların tarihini, kökü ve dalları olan bir ağaç biçimindeki bir soykütüğü üzerinden izlemek olası olmayacaktır.

Prionlar

Prionlar hücre değildir; genetik malzeme de içermezler; yani canlı olmadıkları açıktır. Bunlar aslında olması gerekenden farklı şekilde katlanmış durumdaki proteinlerdir ve böyle bir “yanlış katlanmış protein” bir organizmanın bünyesine girdiğinde, muhtemelen domino taşlarındakine benzer bir etkiyle, vücuttaki proteinlere bu yanlış katlanma şeklini bulaştırabilir.

Sığırlardaki “deli dana hastalığı” (İng. bovine spongiform encephalopathy), koyunlardaki “sıyırtma hastalığı” (İng. scrapie), geyiklerde “kronik tükeniş hastalığı” (İng. chronic wasting disease), insanlardaki Kuru hastalığı, Creutzfeldt–Jakob hastalığı ve Gerstmann–Sträussler–Scheinker sendromu prionlar nedeniyle bu şekilde oluşan ölümcül hastalıklardır. Prion bulaşmış bir malzemenin geleneksel sterilizasyon yöntemleriyle priondan arındırılıp temizlenmesi mümkün değildir.

En Küçük ve En Büyük Tek-hücreliler

En Küçük Tek Hücreli

Kaliforniya Üniversitesi Berkeley Yerleşkesi’ndeki tepelerde bulunan Lawrence Berkeley Ulusal Lab’dan uluslararası bir bilim ekibi, 2015 yılında yüksek güçlü bir mikroskopla çektikleri bir fotoğrafta, muhtemelen dünyanın en küçük tek hücrelisi olan canlıyı görüntüledi. Prokaryotik bir bakteri olan bu canlıdan 150.000 tanesi bir saç telinin ucuna sığabiliyor. Hücrelerin DNA’sı, az sayıda ribozomu ve iplik benzeri uzantıları var ama büyük olasılıkla yaşamak için başka bakterilerin desteğine gereksinim duyuyor olabilir.

En Büyük Tek Hücreli

Tek hücrelilerin çoğunu görebilmek için mikroskop gerekmekle birlikte, Caulerpa taxifolia türü tek hücreliyi çıplak gözle görmek mümkün. Hint Okyanusu ve Hawaii’de yaşayan bir tür deniz yosunu olan bu alg, aslında işgalci bir tür. Bazı sınıflandırmalarda bitkiler âlemine dahil edilen, görüntü olarak da yapraklarıyla ve 30 cm’e ulaşabilen yeşil gövdesiyle bitkiyi andıran Caulerpa taxifolia aslında tek bir büyük hücre yapısına sahip. Konuyla ilgili olarak aşağıdaki videoyu da izlemenizi öneririz. Video penceresinin sağ alt köşesindeki Ayarlar düğmesinden Türkçe altyazı seçimi yapabilirsiniz.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv