Genetik çeşitlilik (biyoloji)

Genetik çeşitlilik, bir biyolojik çeşitlilik düzeyi olup bir türün gen havuzundaki genetik özelliklerinin toplam sayısını gösterir. Genetik çeşitlilik, çeşitlenen genetik özelliklerin eğilimini tanımlayan genetik değişkenlik terimi ile aynı şey olmayıp bundan ayrılır.

Genetik çeşitlilik, popülasyonların değişen çevrelerine uyum sağlamalarına olanak tanır. Daha fazla varyasyon ve genetik çeşitlilik sayesinde, popülasyondaki bazı bireyler, çevre için uygun olan alel varyasonlarına sahip olurlar. Bu bireylerin, aynı alelleri taşıyan döller vererek hayatta kalma olasılığı daha yüksektir. Bu bireylerin başarılı olmaları sonucu popülasyon, daha fazla nesille süre gelmeye devam edecektir.^[1]

Akademik alanda popülasyon genetiği, genetik çeşitliliğe dair çeşitli hipotez ve teoriler içerir. Moleküler Evrim'in Nötral Teorisi, genetik çeşitliliğin, nötral değişimlerin bir birikimi sonucu meydana geldiğini öne sürer. Çeşitlendirici seçilim, bir türün farklı ortamlarda yaşayan ve belirli bir lokusta farklı aleller için seçilen iki alt popülasyonuna dair bir hipotezdir. Bu, örneğin, bir türün, içindeki bireylerin devingenlik ve hareketliliğinde, görece olarak geniş bir yelpaze aralığına sahip olduğunda meydana gelebilir. Frekansa bağlı seçilim, alellerin ne kadar yaygın olursa o kadar savunmasız hale geldiğine dair bir hipotezdir. Bu, genellikle, konak-patojen etkileşimi olarak adlandırılır ve konukta yüksek frekansta bir koruyucu alel olduğu anlamına gelir. Nitekim bu alel alt edildiğinde, patojenin yayılma olasılığı da yükselecektir.

Genetik çeşitliliğin önemi

Genetik çeşitliliği belirlemek ve ölçmek için birçok farklı yollar vardır. Hayvanlardaki genetik çeşitlilik kaybının güncel nedenleri araştırılmış ve tespit edilmiştir.^[2][3] Amerikan Ulusal Bilim Vakfı tarafından 2007 yılında yapılan bir çalışmada, bir türün kendi içindeki çeşitliliğin, türler arasındaki çeşitliliğin devam edip sürdürülmesinde veya tersinde, vazgeçilmez ve gerekli olduğu, genetik çeşitlilik ile biyoçeşitlilik arasında bağlantı olduğu ortaya çıkarılmıştır. Çalışmayı yöneten araştırmacı Dr. Richard Lankau'ya göre, "eğer herhangi bir tür sistemden kaybolduğunda döngü çökebilir ve topluluk sadece tek bir türün hakimiyeti altına girer".^[4]

Genetik ve biyolojik çeşitlilik arasındaki karşılıklı bağımlılık hassastır. Biyolojik çeşitlilikteki değişiklikler, arta kalan türleri adapte olmaya yönlendirerek canlıların yaşam ortamında değişikliklere yol açar. Türlerin kaybolması veya ortadan kalkması gibi genetik çeşitlilikte olan değişiklikler, biyolojik çeşitliliğin kaybına yol açar.^[1]

Hayatta kalma ve adaptasyon

Bir türün yaşadığı çevre değişime uğradığında, zayıf gen varyasyonları, canlının uyum ve hayatta kalabilmesini sağlamak için organizmaların anatomisinde değişimlerin olmasına ihtiyaç duyduklarından, genetik çeşitlilik, canlıların hayatta kalması ve adaptasyonu için çok önemli bir rol oynar. Popülasyon içinde büyük bir genetik çeşitlilik seviyesine sahip bir tür, en uyumlu alellerden seçilen varyasyonlara daha çok sahip olacaktır. Genetik çeşitliliğin artması, bir türün evrimi için de zorunludur. Çok az genetik çeşitliliğe sahip olan türler büyük bir risk altındadır. Çok az gen varyasyonlarına sahip olan türlerin sağlıklı olarak üremesi giderek daha zor hale gelir ve oluşan yavru döller, yakın akraba eşleşmelerinde de gözlemlenen benzer sağlık sorunlarıyla başa çıkmak zorunda kalırlar.^[5] Popülasyonun belirli hastalık ve epidemi türlerine karşı zaaflığı, genetik çeşitliliğin azalmasına bağlı olarak artabilmektedir.

Tarımdaki önemi

İnsanların tarım yapmaya başladığı ilk dönemlerde, ıslah etme ve seçici yetiştirme yoluyla bitkilerin arzu edilen özellikleri devredilip istenilmeyen özellikleri seçilmemiştir. Seçici yetiştirme ve ıslah etme, geniş alana yayılmış çiftliklerde neredeyse bütün bitkilerin genetik olarak birbirleriyle özdeş olduğu monokültürlerin oluşmasına yol açar. Çok az veya hiçbir genetik çeşitliliğin olmaması, ekinleri yaygın hastalıklara karşı son derece hassas hale getirir. Zira bakteriler devamlı olarak form ve şekil değiştirirler. Eğer bir hastalık, bakterinin, genetik bir varyasyona saldırması için değişmesine yol açarsa bu, türlerin büyük miktarda yok olmasına neden olabilir. Eğer bakterinin başarılı şekilde saldırdığı genetik varyasyon, aynı zamanda insanların yetiştirmek için kullandığı ve hasat ettiği bir varyasyon olursa, bu durumda tüm ekin yok olacaktır.^[6]

Buna benzer bir durum, İrlanda'da büyük bir patates kıtlığına yol açmıştır. Yeni patates bitkileri üreme sonucu oluşmadıkları, daha ziyade ana bitkinin parçaları oldukları için ve aslında tüm bir ürünün tek bir patatesin klonları olması sonucu herhangi bir genetik çeşitlilik geliştirememişler ve bu şekilde bir salgın hastalığa karşı özellikle duyarlı ve hassas hale gelmişlerdir. 1840'larda İrlanda nüfusunun büyük çoğunluğu beslenmek için patatese ihtiyaç duyuyordu. Nitekim İrlandalılar, Phytophthora infestans denilen ve çürümeye yol açan bitki paraziti plasmodiophoride karşı hassas olan "niteliksiz" patates varyasyonunu ekmeyi tercih etmişlerdi.^[7] Ve bu plasmodiophorid, patates ekininin büyük çoğunluğunu yok etmiş ve 1 milyon insansın açlıktan ölmesine neden olmuştur.

Genetik çeşitliliğin azalmasına karşı önlemler

Doğa, genetik çeşitliliğin korunmasında veya artmasında çeşitli yöntemlere sahiptir. Okyanus planktonlarında viruslar, genetik değişimlerin oluşması sürecinde katkıda bulunurlar. Planktonlara bulaşan okyanus virüsleri, kendi genlerinin yanı sıra diğer canlıların genlerini de taşırlar. Bir hücrenin genlerini taşıyan bir virüs, başka bir hücreye bulaşıp enfekte ettiğinde, bu hücrenin genetik yapısı değişir. Genetik yapının bu şekilde sürekli tazelenmesi, karmaşık ve öngörülmeyen çevresel değişikliklere rağmen, planktonların sağlıklı bir popülasyona sahip olmasını ve sürdürmesini sağlar.^[8]

Çitalar, nesli tehlike altında olan bir türdür. Son derece düşük bir genetik çeşitlilik ve bunun sonucu olarak düşük bir sperm kalitesi, çitalar için üreme ve hayatta kalmayı zor bir hale getirir. Çita yavrularının sadece % 5'i hayatta kalarak yetişkin olabilmektedir.^[9] Yaklaşık 10.000 yıl önce, jubatus hariç, çitaların tüm türleri yok olmuştur. Bu türün popülasyonu, genetik çeşitliliğinin çoğunu yitirdiği büyük bir darboğaz yaşadı ve bunun sonucu, geride kalan bireyler, yakın akrabalarıyla veya aile fertleriyle eşleşmek zorunda kaldılar.^[10] Ancak, kısa bir süre önce, dişi çitaların, her bir batında doğan yavrular için, birden fazla erkek çita ile çiftleştikleri keşfedildi. Dişi çitalar, bu anlamda, her bir çiftleşmede yeni yumurtalar oluşturabildiği uyarılmış ovülasyona maruz kalmaktalar. Bu şekilde, anne çita, birden fazla erkekle çiftleşerek tek bir batında doğmuş olan yavrularının genetik çeşitliliğini de artırmaktadır.^[11]

Genetik çeşitliliğin ölçülmesi

Bir popülasyonun sahip olduğu genetik çeşitlilik, bazı basit ölçümlerle tespit edilebilir.

• Gen çeşitliliği, genom üzerindeki polimorfik lokusların oranıdır.
• Heterozigotizm, polimorfik lokuslara sahip olan bireylerin ortalama sayısıdır.
• Lokus başına alel sayısı da genetik çeşitliliği göstermek için kullanılır.

Diğer genetik çeşitlik türleri

Alternatif olarak, canlılarda çeşitliliğin diğer türleri de tespit edilebilir:

• Taksonomik çeşitlilik
• Ekolojik çeşitlilik
• Morfolojik çeşitlilik
• Yozlaşma

Çeşitliliğin farklı tipleri arasında geniş bir korelasyon vardır. Örneğin, omurgalılar taksonomisi ile ekolojik çeşitlilik arasında yakın bir ilişki bulunmaktadır.

Ayrıca bakınız

• Genetik çeşitlilik merkezi
• Genetik varyasyon
• Genetik varyasyon (insan)
• Genetik değişkenlik
• Uluslararası HapMap Projesi

Kaynakça

1. "National Biological Information Infrastructure". Introduction to Genetic Diversity. U.S. Geological Survey. Retrieved 3/1/2011.
2. Groom, M.J., Meffe, G.K. and Carroll, C.R. (2006) Principles of Conservation Biology (3rd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Website with additional information
3. Tisdell, C. (2003). "Socioeconomic causes of loss of animal genetic diversity: analysis and assessment". Ecological Economics 45 (3): 365–376.
4. Study: Loss Of Genetic Diversity Threatens Species Diversity
5. Genetic Diversity." National Biological Information Infrastructure. NBII. 16 Mar. 2008 www.nbii.gov
6. "Introduction to Genetic Diversity." Cheetah Conservation Fund. 2002. 19 Mar. 2008 www.cheetah.org
7. "Monoculture and the Irish Potato Famine." Understanding Evolution. Berkley University. 19 Mar. 2008 <evolution.berkley.edu>
8. "Scientists Discover Interplay Between Genes and Viruses in Tiny Ocean Plankton". National Science Foundation. March 23, 2006. Erişim tarihi December 12, 2008
9. Stephens, Tim. "Currents." University of California, Santa Cruz. 10 Aug. 1998. University of California. 19 Mar. 2008 www.ucsc.edu
10. "Genetic diversity". Cheetah Conservation Fund. Retrieved December 12, 2008.
11. Fildes, Jonathan (May 29, 2007). "Cheating cheetahs caught by DNA". BBC News. Retrieved December 12, 2008.