9. SINIF BİYOLOJİ · ÜNİTE 9 · ÜÇ ÜST ÂLEM (DOMAİN) SİSTEMİ: BAKTERİLER VE ARKELER

İbni Sînâ, İslam dünyasının önemli bilim insanlarından biridir. Tıp, felsefe, matematik, astronomi, kimya, coğrafya gibi birçok alanda önemli çalışmalar yapmıştır. “Kitâbü’ş-Şifâ” adlı eserinde hayvanların ve bitkilerin sınıflandırılmasıyla ilgili kapsamlı bilgiler sunmuştur. Hayvanların ve bitkilerin morfolojik özellikleri, anatomileri, davranışları, yaşam alanları gibi özelliklerini dikkate alarak onları sınıflandırmıştır.

İbni Sînâ’nın kullandığı dört ölçüte dikkat et: morfoloji, anatomi, davranış, yaşam alanı. Bunların üçü bugün de kullanılır; ama günümüzün doğal sınıflandırması bunlara bir de genetik veriyi ekler. Bir önceki ünitede öğrendiğin gibi, sınıflandırmanın kuralları sürekli güncellenir ve revize edilir.

Başlangıçta canlılar genel olarak morfolojik ve ekolojik özelliklerine göre gruplandırılmıştır. Bu nedenle canlılar o dönemde bitkiler ve hayvanlar olmak üzere iki büyük grup hâlinde belirlenmiş ancak gelişmeler ışığında ortaya konan yeni buluşlar ve mikroskobik canlıların keşfiyle sınıflandırmada yeni yaklaşımların gerekliliği ortaya çıkmıştır.

Cümledeki mantık zinciri şudur: ölçüt değişti → grup sayısı değişti. Ölçüt “dış görünüş ve yaşam ortamı” iken iki grup yetiyordu. Mikroskop, gözle görünmeyen bir canlı dünyasını açtı; bu canlıların ne bitkilere ne hayvanlara benzemesi, sistemin yeniden kurulmasını gerektirdi.

Canlılar, günümüz sistematikçileri tarafından üç üst âlem (üçlü domain sistemi) içerisinde gruplandırılmaktadır. Bu sistemde organizmalar; bakteriler (bacteria), arkeler (archaea) ve ökaryotlar (eukarya) olarak üç temel gruba ayrılır. Bu sistemin amacı, organizmalar arasındaki genetik ve yapısal farklılıkların göz önünde bulundurularak daha doğru ve kapsayıcı bir sınıflandırma yapılmasıdır. Özellikle önceden bakterilerle birlikte gruplandırılan arkelerin ayrı bir grup olarak ele alınması, mikroorganizmaların çeşitliliği ve ekolojik öneminin anlaşılması için çok önemlidir.

Bu paragrafın en önemli bilgisi arkelerin önceden bakterilerle birlikte gruplandırılmış olmasıdır. Ayrılmalarını sağlayan şey dış görünüş değildi — ikisi de mikroskopta benzer görünür. Ayrımı ortaya koyan şey ribozomal RNA dizilerinin karşılaştırılmasıydı: Amerikalı mikrobiyolog Carl Woese ve ekibi, arkelerin RNA dizilerinin bakterilerinkinden çok farklı olduğunu göstererek üç domain sisteminin temelini attı. Bu ayrıntı ders kitabında geçmiyor ama “ribozomlarındaki RNA dizileri bakımından oldukça farklıdır” cümlesinin nereden geldiğini açıklıyor.

Biyoçeşitliliğin devamı ve ekolojik denge için canlı türlerinin sayısının azalması veya yok olması önemli bir sorun oluşturur. Çeşitliliğin korunabilmesi için canlıların tanımlanması ve sınıflandırılması gereklidir. Dolayısıyla çevre koruma alanında sınıflandırma bilimi önemlidir. Sınıflandırılmış canlılar kadar keşfedilmemiş organizmalar da ekosistemlerin sürdürülebilirliği açısından önemlidir.

Son cümle sınavda sık sorulan bir yargıdır: henüz keşfedilmemiş canlılar da ekosistemin işleyişinde rol oynar. Yani bir canlının önemi, insanın onu tanıyıp tanımamasına bağlı değildir.

Üçlü domain sisteminde yer alan canlılar, ortak özelliklerinin yanı sıra birbirlerinden farklı birçok özellik taşır. Genel olarak değerlendirildiğinde hücre tipi, hücre duvarı, hücre zarı ve kromozom yapıları, gen dizileri, metabolik ve ekolojik özellikleri açısından her domainin kendine özgü özellikleri bulunur.

Bakteriler ve arkeler, prokaryot hücre yapısındadır. Belirgin çekirdekleri ve zarla çevrili yapıları bulunmaz ancak ökaryotlar daha karmaşık ve zarla çevrili yapıları olan hücre tipine sahiptir. Prokaryot hücre yapısına sahip bakteriler ve arkeler birbirlerinden hücre duvarlarında içerdikleri protein-karbonhidrat grupları ve ribozomlarındaki RNA dizileri bakımından oldukça farklıdır. Ökaryotlar ise kromozom yapılarında bulunan proteinler (histon) açısından bakterilerden ayrılır.

Ders kitabı bu tabloyu boş veriyor ve öğrenciden doldurmasını istiyor. Aşağıda çalışan hâli var: her hücreye tıklayarak işaretle — bir tık var (✓), iki tık yok (✗), üç tık boş — sonra Denetleye bas. Dikkat edilecek iki satır var: histon protein ve ekstrem koşullarda yaşayabilme. Bu ikisinde arke sütunu, “bazı arke türlerinin” ifadesi gereği var sayılır.

Şemadaki en şaşırtıcı bilgi arkeler bölümündedir: arkeler, bakteriler gibi prokaryotik hücre yapısına sahip olmalarına karşın moleküler düzeyde bakterilerden çok ökaryotik hücrelere benzemektedir. Yani arke görünüşte bakteriye, moleküler düzeyde ökaryota yakındır. Sınavda en çok bu cümle sorulur.

Etkinlikte altı canlı özellikleriyle veriyor ve hangi domaine ait olduklarını sormakla yetiniyor. Aşağıdaki tabloda cevaplar da var. Arama kutusuna arkeler, ökaryot, tek hücreli gibi bir kelime yaz.

Tablodaki mantığı yakalamak sınavda doğrudan işe yarar: “proteine sarılmamış halkasal kromozom + plazmit” denince bakteri, “çekirdek ve zarlı organel” denince ökaryot, “aşırı sıcak ve tuzlu koşullarda yaşayabilen türleri olan grup” denince arke akla gelmelidir.

Değişen çevre koşullarına uyum sağlama yetenekleriyle bilinen prokaryotik canlılar, uygun ortamlarda çok hızlı çoğalıp koloni oluşturabilmektedir. Çoğunluğu suyun akışı ve hava hareketi gibi çevresel koşulların etkisiyle pasif olarak hareket eden prokaryotik canlıların bazıları, kamçıları aracılığıyla da hareket edebilmektedir. Bazı prokaryotlar pilus isimli yapılarıyla birbirlerine tutunur. Neredeyse tamamı kalın ve sert bir hücre duvarına sahip bu canlılarda genetik materyal olarak halkasal yapıda büyük ve tek bir kromozomal DNA bulunur. Plazmit adı verilen küçük DNA halkaları da bulunabilmektedir. Prokaryotik canlılar beslenmelerini ototrof veya heterotrof olarak gerçekleştirir.

Bu paragrafta üç ölçülü ifade var ve üçü de sınavda tuzağa dönüşür: “çoğunluğu” pasif hareket eder (yani hepsi değil), “bazıları” kamçıyla hareket eder, “neredeyse tamamı” hücre duvarına sahiptir. “Bütün prokaryotlar kamçıyla hareket eder” ya da “hiçbir prokaryot hareket edemez” gibi kesin ifadeler yanlıştır.

Bakteriler domaininde yer alan organizmalar, tek hücreli ve prokaryotik hücre yapısına sahip canlılardır. Toprak, su, hava, canlı organizmaların yüzeyi, içi gibi çeşitli ortamlarda yaşayabilen bakteriler; canlılar arasında önemli bir çeşitliliğe sahiptir. Ekosistemlerin işleyişinde ve yaşamın devamlılığında kritik rol oynar. Bakterilerin insan hayatına hem yararlı hem de zararlı etkileri vardır. Örneğin bazı bakteriler çeşitli hastalıklara sebep olurken bazıları ilaç sektöründe kullanılır.

En dengeli cümle burada: hem yararlı hem zararlı. “Bakteriler zararlı canlılardır” gibi bir seçenek her zaman yanlıştır — ekosistemin işleyişindeki rolleri olmasa madde döngüleri durur.

Bakterilerin “önemli bir çeşitliliğe” sahip olduğunu söylüyor ama şekillerini saymıyor. Bakteriler mikroskopta dört temel biçimde görülür ve bu biçimler tanımlamada ilk basamaktır. Düğmelerle geç.

Bakteri ve arkelerin hücre duvarlarında içerdikleri protein-karbonhidrat grupları bakımından farklı olduğunu söyler ama bu maddelerin adını vermez. Fark şudur: bakterilerin hücre duvarında peptidoglikan bulunur, arkelerin hücre duvarında bulunmaz. Bu tek madde, iki grubun neden ayrı domainlere konduğunu somutlaştırır ve antibiyotiklerin bakterilere etki edip arkelere pek etki etmemesini de açıklar — birçok antibiyotik doğrudan peptidoglikan üretimini engeller.

İkinci ayrım: bitki hücresinin de hücre duvarı vardır, ama onunki selülozdandır. Yani “hücre duvarı var” demek bir canlıyı bakteri yapmaz; belirleyici olan duvarın neyden yapıldığıdır.

Arkeler, prokaryotik hücre yapısına sahip tek hücreli organizmaların ikinci büyük grubunu oluşturan mikroorganizma grubudur. Yapısal ve biyokimyasal özellikleri açısından bakterilerden farklıdır. Bazı arke türlerinin DNA’ları histon proteinine sarılı şekilde kompleks oluşturur. Arkeler, bakteriler gibi prokaryotik hücre yapısına sahip olmalarına karşın moleküler düzeyde bakterilerden çok ökaryotik hücrelere benzemektedir.

Arkeler; diğer canlılar için zorlu şartlar olarak sayılabilecek çok sıcak, çok soğuk, aşırı asidik ve bazik, aşırı tuzlu ortamlarda yaşayabilen türleri içeren prokaryotları temsil eder. Yaşam alanları oldukça çeşitli olan arkeler; okyanusların derin bölgelerinden hidrotermal bölgelere, kaplıcalardan tuz havzalarına ve kutup ortamlarına kadar birçok zorlu doğa koşullarında yaşayabilir. Bazı arke türleri termitlerin (beyaz karıncalar), sığırların bağırsakları gibi sadece anaerobik (oksijensiz) koşullarda yaşarken göletlerin ve bataklıkların dibinde, çürüyen bitkilerin arasında yaşayanları da vardır. Arkeler ve bu canlılardan elde edilen enzimler; çevresel kirlilikle mücadelede, biyoyakıt üretimi gibi biyoteknolojik ve endüstriyel süreçlerde de kullanılır.

Arkelerin yaşam alanları sayılıyor ama bu alanlara göre adlandırılan gruplar verilmiyor. Aşağıdaki üç ad, sayılan ortamların doğrudan karşılığıdır.

Ökaryotlar, hamurun kabarmasını sağlayan tek hücreli mayalardan okyanuslardaki devasa boyuta sahip balinalara kadar prokaryotların dışında kalan tüm canlıları kapsayan domaindir. Ökaryotlar domaini içerisinde yer alan canlıların hücreleri, belirgin bir çekirdek ve yine zarla çevrili yapıları ile diğer domainlerden ayrışır. Ancak ökaryotik hücrelerde bulunan zarla çevrili yapılar, birbirinden farklılık gösterebileceği gibi bütün ökaryotik hücrelerde zarlı yapıların tamamı da bulunmayabilir. Ökaryot hücrelerin genetik materyali (DNA), histon adı verilen proteinler üzerine sarımlanarak hücre bölünmesi sürecinde DNA’nın sıkıca paketlenmesini sağlar. Ökaryot hücrelerin içinde hücre şeklinin korunmasına ve hücre içi organellerin hareketine katkı sağlayan hücresel iskelet de bulunur. Bu gruptaki canlılar tek hücreli organizmalardan çok hücreli organizmalara kadar çeşitli organizasyon seviyelerine sahip olabilir.

Ökaryotlar domaini dört âlem altında incelenir: protista, mantarlar, bitkiler ve hayvanlar. Bu dört âlemin tek tek özellikleri bir sonraki ünitenin konusudur. Buradaki tanımın en kapsayıcı parçası şudur: ökaryotlar, prokaryotların dışında kalan tüm canlıları kapsar — yani bir canlı prokaryot değilse ökaryottur.

Tablodaki “peptidoglikan” satırı ders kitabında geçmiyor; “protein-karbonhidrat grupları” ifadesini somutlaştırmak için eklendi. Öteki satırların tamamı ders kitabının kendi cümlelerinden ve etkinlik tablosunun başlıklarından gelir.

Etkinlik tam olarak bunu istiyor: verilen özelliklerden hareketle canlının hangi domaine ait olduğuna karar vermek. Sorular her seferinde karışık sırada gelir.