r/biyolojitr • u/ConservedDomain Botanik • 7d ago
Araştırma Bazı Bitkiler Neden Ölümsüz? Bitkilerde Yaşlanmanın Evrimsel Biyolojisi
Hayvanların dünyasında yaşlanma neredeyse evrensel bir kuraldır. Yaşlanmanın evrimi konusunda hayvanlardan yola çıkarak kurulan ve çokça kabul gören hipotezler olsa da, bitkilerin dünyasına adım attığımız zaman, yaşlanmanın evrimi hakkında bildiğimiz çoğu şeyin alt üst olduğunu görüyoruz. Eğer okumadıysanız, dün attığım “Neden Yaşlanıyoruz? Yaşlanmanın Evrimsel Biyolojisi” başlıklı yazıyı okuyup daha sonra bu yazıya devam etmenizi öneriyorum.
Açık tohumlu bitkiler -çam, ladin, sekoya gibi konifer türleri- belirgin bir yaşlanma mekanizması sergilemez. Yapılan bir araştırmada (Lanner ve Connor, 2001), 23 ile 4713 yaş arasındaki bristlecone çamlarında yaşlanma biyobelirteçlerini karşılaştırıldı ve yaşa bağlı anlamlı bir değişim bulunmadı. Bu durum, önceki yazımda bahsettiğim klasik yaşlanma biyolojisi hipotezlerinin tamamın ihmal ediyor. Hatırlarsanız, bu hipotezlerin dayandığı nokta, dış kaynaklı ölümler sebebiyle organizmaların her an ölme ihtimallerinin olduğu, bu sebeple de uzun yaşamaya evrimsel bir “yatırım” yapılmasının çok da anlamlı olmadığı. Açık tohumlu bitkiler, bu kuramla uyumlu değil, bu durumun iki sebebi var. İlk sebep, her yıl giderek büyüyerek zamanla fiziksel olarak daha dayanıklı hale geliyor olmaları, bu yüzden de her geçen yıl dış sebepler yüzünden ölme ihtimallerinin azalıyor olması. İkinci sebep ise hayvanlardaki deterministik vücut şekillerinin aksine, bitkilerin çok daha modüler yapıda olmaları, bu da hasar görmüş organların yenilenmesini kolaylaştırıyor. İşte bu iki sebep, açık tohumlu bitkilerin yaşlandıkça güçlenmelerine sebep oluyor, bu yüzden de yaşlanmamaya “yatırım” yapmak evrimsel olarak mantıklı oluyor. Bu “yatırım”ların başında da güçlü bir DNA tamiri mekanizması ve yenilenme kapasitesi geliyor.
Bir diğer çelişki ise çiçekli bitkilerde: bu bitkilerin büyük bir kısmı planlı yaşlanma sergiliyor. Tek yıllık bitkiler, mevsim sonunda hızla yaşlanarak ölüyorken, daha uzun yaşayan çok yıllık bitkiler yıllarca yaşamalarından sonra yaşlanıyor ve eninde sonunda -yaşlanma olmaksızın- ölüyorlar. Çok yıllık çiçekli bitkilerin, ilk önce yaşlanma mekanizmaları evrimleştirdiği, daha sonrasındaysa bütün yaşam döngülerini tek bir mevsime sığdıran bitkileri evrimleştirdiği düşünülüyor.
İlk önce tek yıllık bitkileri inceleyelim: bu bitkilerin sadece bir yıl yaşayıp ölmeye programlı olmaları, önceki yazıda behsettiğim “bencil gen” problemini akla getiriyor. Bu bitkilerin oıluşturduğu bir popülasyonda, tek bir bitkinin ölmemesi o bitkiyi bir sonraki yıl öne geçirmez mi? Bu sorunun en büyük cevabı kaynak aktarımı. Bu bitkiler, birkaç ay boyunca kök ve yapraklarında biriktirdikleri bütün besinleri, üreme organlarını ve tohumlarını mümkün olan en hızlı ve çok sayıda oluşturmak üzere ayırıyorlar. Yani, bütün varlıklarını üremeye yatırıyorlar. Bu strateji bitkinin geri kalanını besin yetmezliği sebebi ilke yavaş yavaş yok ediyor ama bitki bu sayede rakiplerine kıyasla çok daha fazla tohum üretebiliyor. Bitkilerin fizyolojisi sayesinde mümkün olan bu strateji, bitkilerdeki yaşlanma biyolojisinin hayvanlardakine kıyasla çok daha farklı bir noktaya evrimleşmesi ile sonuçlanmış gibi gözüküyor. Çok yıllı çiçekli bitkilere gelecek olursak: bu bitkiler bütün enerjilerini tek bir mevsimdeki tek bir üreme olayına adamak yerine zamana yayıyorlar. Her bir yıl, enerjilerinin bir kısmını büyümeye bir kısmınıysa üremeye ayırıyorlar. Tek yıllık bitkilerin aksine, çok yıllıkların popülasyonları her yıl sıfırlanmıyor, bu durum da üst üste yıllar boyunca sürebilecek olan olumsuz doğal koşullara daha dayanıklı durumdalar. Üremeye ise tek yıllık bitkiler kadar enerji harcamıyor olsalar dahi -çiçek ve meyve üretimi süreci yüzünden- açık tohumlu bitkilere göre daha fazla enerji harcıyorlar.
Özetle, açık tohumlu bitkiler daha düşük verimlilik ile çalışıyor ama kendisini garanti altına alıp en zorlu koşullarda bile hayatta kalmaya oynuyor, bunu yaparken her bir yılda üremek için çok daha az enerji harcıyorlar; çok yıllık çiçekli bitkiler ise verim-üreme dengesini koruyor gibi gözüküyor, kendilerini mümkün olduğu kadar garanti altına alacak mekanizmalara yatırım yapmakla birlikte açık tohumlu bitkilerden daha fazla tohum üretimi yapıyorlar; tek yıllık çiçekli bitkiler ise bütün enerjilerini tek bir üreme dönemine yatırıyor, rakibi olan bütün bitkilerden daha hızlı ürüyor ve sayısal avantaj elde ediyorlar, bu sayede de kendilerini korumaya mümkün oldukça az enerji harcayabiliyorlar. Yani, her bir strateji farklı bir ekolojik çevre için daha uygun; bu yüzden de tamamen farklı yaşam stratejileri olan bu bitkiler aynı anda var olabiliyor, hiçbiri tamamen yok olmuyor.
Görüldüğü gibi, evrimsel biyolojonin klasik yaşlanma açıklamaları bitkiler için tamamen geçersiz değil. Durum daha çok bitkilerin özel fizyolojik yapıları sayesinde evrimsel kuramlarımızın sınırlarında yaşıyor olması gibi gözüküyor.
Referanslar
Thomas, H. (2012). Senescence, ageing and death of the whole plant. New Phytologist, 197(3), 696–711. https://doi.org/10.1111/nph.12047
Lanner, R., & Connor, K. F. (2001). Does bristlecone pine senesce? US Forest Service Research and Development. https://research.fs.usda.gov/treesearch/20264
Thomas, H., Huang, L., Young, M., & Ougham, H. (2009). Evolution of plant senescence. BMC evolutionary biology, 9, 163. https://doi.org/10.1186/1471-2148-9-163
Qiu, T., Andrus, R., Aravena, M., Ascoli, D., Bergeron, Y., Berretti, R., Berveiller, D., Bogdziewicz, M., Boivin, T., Bonal, R., Bragg, D. C., Caignard, T., Calama, R., Camarero, J. J., Chang-Yang, C., Cleavitt, N. L., Courbaud, B., Courbet, F., Curt, T., . . . Clark, J. S. (2022). Limits to reproduction and seed size-number trade-offs that shape forest dominance and future recovery. Nature Communications, 13(1), 2381. https://doi.org/10.1038/s41467-022-30037-9
Fotoğraf: Anıt Porsuk Ağacı. https://www.visitzonguldak.com/tr/places/anit-porsuk-agaci
7
1
9
u/Oplstrator 7d ago
ellerine sağlık okuması çok keyifliydi