Battal ÇIPLAK (Prof. Dr.) Akdeniz Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümü Antalya

1. 150. yılında evrim ve tıp: “Evrimsel ağaçlar ve H1N1 virüsünün öyküsü” Battal ÇIPLAK (Prof.Dr.) Akdeniz Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümü Antalya

2. EVRİM… B. ÇIPLAK Sunumun özeti • Evrim görüşü ile ilgili kısa bir tarihi arka plan ve evrim örüntüsü • Evrimi üreten süreç olarak Darwin ve Wallace’ın “doğal seçilim yoluyla evrim” teorisi • Darwin sonrası dönemde evrime bakış ve canlı bilimlerinde paradigma • Evrim ve tıp: H1N1’in öyküsü(ve kısaca başka örnekler)

3. EVRİM… B. ÇIPLAK Rönesans’a kadar canlı bilimlerinde paradigma ! • Türler bağımsız olarak yaratılmışlardır ve değişmeden günümüze kadar var ola gelmişlerdir.” • Hatta Başpiskopos James User (1658) EskiAhit’e dayanarak canlılığın yaratılma tarihini hesaplamıştır. • M.Ö. 4004 yılı, Ekim ayının 22. gününü 23.güne bağlayan gece (yani günümüzden 6003 yıl 26 gün önce)

4. EVRİM… B. ÇIPLAK Yeni Paradigma: Evrim “Türler bağımsız olarak yaratılmamışlardır. Süreç içerisinde değişirler. Biyolojik çeşitlilik değişimle biri birinden türemiştir.”

5. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrim Teorisi 2569 yaşındadır ! Canlılığın değiştiğine ilişkin, kayıtlara geçmiş ilk görüş Milet’li Anaksimander’e ait olduğu söylenir. Evrim Teorisi 260 yaşındadır ! Bu gün bildiğimiz anlamdaki EVRİM kavramı Fransız Compt de Buffon’a aittir (1749-1804 arasında 44 eser). Bilinmeyen ise “evrim olgusunu” veren süreçtir.

6. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrim bilim olma eşiğini geçme arayışında ! Jean Batist de Lamarck, Buffon’un aradığı süreci tanımlamaya çalışır (1809). Ancak somatik olarak kazanılan değişimleri işe kattığından önerdiği mekanizma kabul görmemiştir.

7. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrim teorisi 150 yaşında! (24 Kasım 1859) Charles Darwin ve Alfred Russel Wallace “doğal seçilim yoluyla evrim teorisi” görüşlerini önce bir bildiri olarak (1858) sunarlar. Evrim teorisi Türlerim Kökeni’nin yayını ile bilim çevrelerinde geri dönüşümsüz olarak paradigmayı değiştirir.

8. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrimin dayandığı örüntü James Hutton Dünyanın yaşı binlerle ifade edilecek olandan çok daha fazladır… Dünyanın yaklaşık 4,6 milyar yıl yaşında olduğu bu gün çok iyi bilinmektedir. Georges Cuvier Charles Lyell

9. EVRİM… B. ÇIPLAK Türler sonsuza dek var olamamaktadır! Fosil kayıtlarda çok sayıda yok olmuş tür bulunmuştur. Georges Cuvier Günümüz bilgileri türlerin %99,9’unun sadece fosil kayıtlarda olduğuna işaret etmektedir (Mayr, E. 1997. Biyoloji Budur, TÜBİTAK yayınları).

10. EVRİM… B. ÇIPLAK Ardışık jeolojik tabakalarda ardışık fosiller “Horizontalite Prensibi” Ardışık tabakalardaki fosiller eskiden yeniye bir düzende yerleşirler. En genç tabaklardaki fosiller ya günümüz canlıları-na aittir ya da onlara en benzer olanlardır. Armadillo ve glyptodont Keseli ayı ve fosil akrabası

11. EVRİM… B. ÇIPLAK Fosiller ve ara formlar… Darwin zamanında ara formlar sınırlı idi. Türlerin kökeninin yayınlanmasından bu yana bulunan ara form müzeleri süslemektedir. Tiktaalik roseae

12. EVRİM… B. ÇIPLAK Ortak ataların mirası; homolojiler… “Kavramak için şekillenmiş bir insan eli, kazmak için şekillenmiş köstebek üyesi, atın ön üyesi, yunusun küreği ve yarasa kanadının hepsinin aynı modele göre yapılmış olması ve aynı kemiklerin aynı göreli pozisyonda bulunmasından daha tuhaf ne olabilir?” (Darwin, 1859).

13. EVRİM… B. ÇIPLAK Ancak eski ortak ataların mirası olabilirler…

14. EVRİM… B. ÇIPLAK Homoloji tüm canlılarda görülür… Bu gün 1.000.000’dan fazla böcek türü bilinmektedir. Bu sayının 10 milyon kadar olduğu tahmin edilmektedir. Tümünde göğüs bölgesi 3 segmenten oluşur, Her segment aynı bölgeye yerleşmiş bir çift üye taşır. Her üye eklemli 5 parçadan oluşur Bağımsız olmayan tasarımlar !

15. EVRİM… B. ÇIPLAK Her homolojinin kaynağı genetik homolojilerdir… Genetik kod bakteriden insana evrenseldir…

16. EVRİM… B. ÇIPLAK Homolojik genetik hastalıklar… İnsanlar atalarının mirası homolojik hastalıkları yakın akrabaları ile paylaşırlar.

17. EVRİM… B. ÇIPLAK Gelişim seyri bir çok homoloji sergiler…

18. EVRİM… B. ÇIPLAK Eski ataların izleri “körelmiş organlar” Evrimsel geçmişte iş gören ve sonra işlevini yitiren biyolojik özellikler (bir gen, bir yapı, veya bir süreç) atalardan miras genleri bulundukları için (işlevsel olmamalarına karşın) her nesilde tekrar oluşurlar.

19. EVRİM… B. ÇIPLAK Doğal seçilim yoluyla evrim görüşü Darwin ve Wallace ile bilim olmanın eşiğini aşar ! Darwin (ve de Wallace), sadece doğal seçilim yoluyla evrim teorisini formüle etmemişlerdir. Aynı zaman kanıtları ile açık olarak doğruluğunu ortaya koymuşlardır. Teori Türlerin Kökeni Üzerine’nin bir sayfasını (s. 459) işgal eder. Kitabın kalanı kanıtları listeler ve tartışır.

20. EVRİM… B. ÇIPLAK Darwin’in (veya Doğal Seçilim Yoluyla Evrim teorisinin) argüman dizisi! • Türleri oluşturan bireyler varyasyon gösterirler. • Bu varyasyonların bazıları gelecek kuşaklara kalıtılır. • Her nesilde yaşayabilecek olandan daha fazla döl verilir (başka bir ifade ile verilen döllerin tümü yaşayamaz). • Bireylerin üreme ve hayatta kalmaları rastgele değildir. Hayatta kalan ve üremeye katılan bireyler, ya da üremeye en fazla katkısı olanlar, en elverişli varyasyonlara sahip olanlardır. Bunlar doğal olarak seçilmişlerdir.

21. EVRİM… B. ÇIPLAK Doğal seçilim görüşü de Darwin’e ait değildir? • Doğal Seçilim görüşü, W. C. Wells’e (1757– 1817) aittir. • Wells, bu açıklamayı insan topluluklarının hem fiziksel hem de hastalıklara olan direnç farklılığını açıklamak amacıyla kullanmıştır. • Darwin, Türlerin Kökeni Üzerine (1859)’nin ilk baskısında bunu belirtmese de 6. baskıda (1864) bunu açıkça belirtir ve önce farkında olmadığını not eder.

22. EVRİM… B. ÇIPLAK Yeni paradigma dönemi – 1859 sonrası ! Kanıtları çok sağlam olsa da, doğal seçilim yoluyla evrim teorisinin kabul görmesi zaman alır. Yaygın kabul görmeye başladığı dönem Modern Evrim Teorisi (Modern Sentez) olarak tanımlanır. Ronald Fisher’in “Doğal Seçilimin Genetik Teorisi (The Genetical Theory of Natural Selection. Oxford: Clarendon Press, 1930) isimli eseri Theodosius Dobzhansky’nin Genetik ve Türlerin Kökeni(Dobzhansky, T. 1937. Genetics and the Origin of Species. Columbia Univ.Pres.)

23. EVRİM… B. ÇIPLAK Ayrı Yaratılma (The Theory of Special Creation) anahtar kelimeleri • 1970-2008 dönemi için toplam 141 ve canlı bilimlerinde 9 makale; • Ayrı Yaratılma görüşünü kast eden sadece 4 makale; 1- Bellon R. 2003. Joseph Hooker takes a “Fixed post”: transmutation and the “Present unsatisfactory state of systematic botany” 1844-1860. Journal of the history of the biology 39(1): 1-39. 2- Gogorosi E. 2006. Untying the Gordian knot of creation; metaphors for the Human Genom Project in Greek newspapers . New genetics and Society 24(3): 299-315.    3- Cosans C. 2005. Was Darwin Creationist? Perspectives in Biology and Medicine 48(3): 362-371. 4- Flinn MV, 1997. Culture and the evolution of social learning. Evolution and human Behaviour 18(1): 23-67.  

24. EVRİM… B. ÇIPLAK Yeni sürüm olarak önerilen Akıllı Tasarım için ilginç sonuçlar ! • Ayrı Yaratılma taraftarları Akıllı Tasarım (Inteligent Desing) görüşünü savunmaya başlamışlardır. • 1970-2008 yılları için, 2006 yılına ait tek makale; Han DH, Yi KS, Lee JK, Kim BS, Yi. 2006. Design and evaluation of inteligent vehicle cruise control systems using a vehicle simulator. International Journal of Automative Technology, 7(3): 377-383.

25. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrim ve evrimsel terimler için sonuçlar !

26. EVRİM… B. ÇIPLAK Sayılar evrimin bilim çevrelerindeki yaygın kullanımını açık olarak ortaya koymaktadır. Felsefeden fiziğe, jeolojiden kimyaya, Tıptan ziraate, Davranış bilimlerinden Toplum bilimlerine, ………………………. Evrim, çok sayıda disiplinin gözledikleri olay, olgu ve örüntülerini açıklamada kullandığı işlevsel bir yaklaşımdır

27. Mor lahana Lahana Kıvırcık lahana Bürüksel lahanası Brokoli Karnabahar EVRİM… B. ÇIPLAK Değişim doğrudan gözlenmiştir… Hem doğal seçilimin (sabun ağacı böceği) hem de yapay seçilimin neden olduğu değişimler (lahana kültür ırkları) insanlar tarafından gözlenmiş ve kayda geçmiştir. Tümünün atası yabani lahana

28. EVRİM… B. ÇIPLAK Tarım ilk defa Verimli Hilal’de başlamıştır… Bitkilerden; buğday (Triticum aestivum), çavdar (Scale cereale), arpa (Hordeum vulgare), mercimek (Lens culinaris), armut (Pyrus), kiraz (Cereasus), asma (Vitis vinifera)… anavatanı Anadoludur. Sığır (Bos taurus = Toros sığırı) Anadolu’dan dünyaya dağılmıştır. Bugün Anadolu insanı Hollanda veya Montofon ırklarını yetiştirmektedir.

29. EVRİM… B. ÇIPLAK Ekonomik değeri olan her şey, değeri ölçüsünde stratejik bir öneme sahiptir ! Influenza A virüslerinden H1N1 (Pandemik domuz gribi suşu) aşısı için dışarıya 550 milyon TL ödendiği bildirildi (NTV haberleri). Mevsimsel grip virusu için de her yıl bir miktar ödenir. Bunun evrimle ne ilgisi var?

30. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrim tarihinde bir başka dönüm noktası ! Alman entomolog Willi Hennig, 1950’de yayınladığı bir kitapta (Phylogenetic Systematic), evrim bilgisinden muhteşem bir araç geliştirdi. 1966’da İngilizceye çevrilmeden yaygın bir ilgi görmedi. 1970’lerden sonra ve 1980’lerle birlikte herkes Hennig’in “icadını” kullanmaya başladı.

31. EVRİM… B. ÇIPLAK Hennig’in “icadı” Darwin’in saptamasına dayanır! Hennig’in icadının temel mantığı: “Biyolojik çeşitlilik evrimleşerek biri birinden oluşmuş ise ortak atalardan miras kalan özellikler yardımı ile her canlının evrimsel öyküsünü ortaya koyabiliriz (görüş Darwin’e aittir). Hennig, homolojiler üzerinden evrimsel geçmişi tanımlamanın yöntemini geliştirdi.

32. EVRİM… B. ÇIPLAK DNA parçalarının yerleşiminden evrimsel hikayenin çıkarılması !

33. EVRİM… B. ÇIPLAK Her canlının DNA dizileri, onun evrim günlüğüdür! Yaşanan evrimsel değişimler ona kayıt edilmiştir.

34. EVRİM… B. ÇIPLAK Canlılık üç temel özellikle tanımlanır ! 1- Bilgiyi saklama ve aktarma yeteneği olarak tanımlanan bir genotip taşıma, 2- Bilgiyi ifade etme yeteneği olarak tanımlanan bir fenotip gösterme, 3- Genotipte değişim uğrama (mutasyon) ve bu değişimleri ardışık nesillerde biriktirebilme özelliği (nesiller yoluyla) olarak tanımlanan evrimleşme. Virüsler bu üç özelliğe sahiptir. O halde virüsler için de evrimsel ağaçlar hesaplayabiliriz!

35. EVRİM… B. ÇIPLAK Virüs evrimsel ağaçları ne işimize yarar? 1- Grip suşlarının değişimine ilişkin merakımızı giderir. 2- Hangi suşların epidemi veya pandemi oluşturduğunu saptayabiliriz. 3- Eğer aralarında fark varsa, hangilerinin daha tehlikeli olduğunu da belirleyebiliriz. 4- Geçmişte gerçekleşen evrimlerinden hareketle gelecekteki evrimleri hakkında kestirmelerde bulunabiliriz (ona göre tedbirler alabiliriz). 5- Aşı çalışmalarında izleyeceğimiz stratejiyi belirleyebiliriz …… Bunların yardımı ile gelecek için aşılar üretir insanların sağlığını koruyabiliriz… (yada ve iyi para kazanabiliriz)

36. EVRİM… B. ÇIPLAK Grip virüslerinin evrimsel ağaçları 1968’den beri grip salgınlarından alınan örnekleri saklayan laboratuvarlardaki araştırmacılar, grip virüslerinin evrimsel ağacını hesapladılar.

37. EVRİM… B. ÇIPLAK Grip virüsleri memelilerden milyon kat daha hızlı evrimleşir. Bu da dondurulmuş örnekler için geçen 20 yıllık evrimleşme zamanın, insanları şempanzelerle olan ortak atasından ayıran zamanın yaklaşık dört katına karşılık gelir. Diğer bir değişle dondurulmuş grip örnekleri, RNA’sı elde edilebilen fosillerdir.

38. EVRİM… B. ÇIPLAK Muhteşem bir bulgu… Evrimsel ağaçlar; virüslerin evriminde özellikle Hemaglutinin ve Nöraminidaz genlerindeki değişimlerin önemli olduğunu göstermektedir. O halde sonraki yıllarda hangi suşun aşı geliştirmede dikkate almamız gerektiğini bulabiliriz…

39. EVRİM… B. ÇIPLAK Ve muhteşem bir sonuç.. Robin Bush ve arkadaşları (Bush 2001), mevcut grip suşların sonraki nesillerde hayatta kalma olasılığını (nöraminidazı veren genin pozitif seçilim baskısı altında olduğu bilinen 18 kodonki mutasyon oranına göre) hesapladılar. Doğal seçilim ve evrimsel ağaç yaklaşımı ile araştırmacılar, 11 grip sezonunun 9’unda doğru suşu bildiler.

40. ( 2009 domuz kökenli epidemik H1N1 Influenza A’nın kökeni ve evrimsel genomiği) EVRİM… B. ÇIPLAK Daha da muhteşem bir sonuç.. Her gün H1N1 ile yatıp kalkıyoruz… Adı domuz gribi, ama evrimsel ağaçlar farklı şeyler söylüyor…

41. H3N8 H2N2 H2N2 H1N1 PandemicH1N1 H3N2 2015 2010 1915 1925 1955 1965 1975 1985 1995 2005 1895 1905 H1N1 H9* Kayıtlara geçmiş yeni kuş suşları 1999 H5 1997 2003 H7 1980 1996 2002 1955 1965 1975 1985 1995 2005 Influenza pandemileri Kayıt edilmiş insan pandemik influenzaları 2009 Pandemik influenza H1N1 1889 Rusya influenza H2N2 1968 Hong Kong influenza H3N2 1918 İspanya influenza H1N1 1900 Eski Hong Kong influenza H3N8 1957 Asya influenza H2N2 Reproduced and adapted (2009) with permission of Dr Masato Tashiro, Director, Center for Influenza Virus Research, National Institute of Infectious Diseases (NIID), Japan.

42. EVRİM… B. ÇIPLAK Her bir RNA parçası için ayrı evrimsel ağaçlar…

43. B. ÇIPLAK EVRİM… Klasik domuz H1N1 Kuş H1N1 Transkriptaz ve proteaz

44. EVRİM… B. ÇIPLAK Bir çorba virüs … pandemik H1N1

45. EVRİM… B. ÇIPLAK Bir çorba virüs … pandemik H1N1

46. EVRİM… B. ÇIPLAK Pandemik H1N1’in 8 gen evrimsel ağacının özeti

47. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrimsel ağaçlar HIV (İnsan İmmün Yetmezlik Virüsü) virüsünün suşlarının kökenini saptamamıza da olanak verir… HIV virüsü üç ayrı defa maymunları enfekte eden SIV virüsünden türediğini göstermektedir. (SIV- Simian Immunodeficiency virus = maymun immün yetmezlik virüsü)

48. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrimsel ağaçlarla HIV’ın yaşını saptayabiliriz… Evrimsel ağaçlar HIV M suşunun 1920-1940 yılları arası bir dönemde insana geçtiğini göstermektedir

49. EVRİM… B. ÇIPLAK Doğal seçilim anlamak ilaç direncinin gelişimini anlamamızı sağlayacak tek yaklaşımdır. AZT’nin yarattığı seçilim baskısı altında evrimleşen HIV sonuçta AZT’ye dirençli hale gelir.

50. EVRİM… B. ÇIPLAK Evrimsel ağaçlar insana konuşma yeteneği kazandıran genlerin ne olduğunu ve ne zaman ortaya çıktığını saptamamıza olanak verir.