Sınıflandırma

Mikroskobik Canlıların Sınıflandırması

16s rRNA Tekniği

1960’lı yıllarda bakterilerin sınıflandırılması pek çok bilim insanı için ilgi çekici olmasının yanı sıra bir o kadar da anlaşılmaz bir konuydu. Pek çok bilim insanı bakterileri belirli özelliklerine göre sınıflandırma girişiminde bulunmuş ancak başarılı olamamıştı. Bu dönemde genç bir araştırmacı olan Carl Woese, bu küçük mikroskobik canlıların sınıflandırılmasında o zamana kadar yardımı olabileceği düşünülmemiş bir molekülünün doğru bir bilgi kaynağı olacağı kanaatindeydi. Prokaryot ve ökaryot ayrımı olmaksızın dünyada var olan tüm hücreler ribozomlara sahipti.  rRNA’ları mutasyona uğramış organizmaların neredeyse tamamının ölmesi ise laboratuar çalışmalarında gözlemlediği bir sonuçtu.  Bu sonuç RNA molekülünün 3,5 milyar yıldır büyük bir değişime uğramadığı kabulünü destekliyordu. O zaman rRNA’lar, bakterilerin filogenetiğini anlamada ve bu sayede onları sınıflandırmada kullanışlı olabilirdi. Woese, bu çıkarımlarının ışığında 10 yıl boyunca yaklaşık 60 mikroorganizmanın 16s RNA’larındaki nükleotit dizilimlerini inceleyerek karşılaştırmalarda bulunmuştur. Bu dönemin oldukça sıkıcı ve yoğun bir dönem olduğunu belirten Woese, 10 yılın sonunda kendini tamamen tükenmiş hissettiğini söylemiştir.

Prokaryot ribozomları 5s rRNA, 16s rRNA ve 23s rRNA olmak üzere 3 adet RNA molekülü içermektedir. Bu 3 RNA molekülünden 16s ve 23s filogenetik soy ağacı ile ilgili çıkarımlar yapabilmek için yeterli uzunlukta nükleotit dizilimine sahiptir. (5s yeterli çıkarım yapılabilecek kadar nükleotite sahip değildir.) Bu iki molekül içinde ise 16s rRNA’nın gen dizilimi ondan daha uzun olan 23s rRNAnın diziliminden çok daha kolay incelenebilir olduğundan tıpkı Woese gibi bugünde bilim insanları organizmaların 16s rRNA moleküllerini karşılaştırarak analizleri gerçekleştirmektedir.

Öğretmenler için öneriler

Biyolojinin temel amaçlarından biri doğada var olmuş ve var olan tüm canlılar arasındaki akrabalık ilişkilerini belirleyebilmektir.  Günümüzde canlılar arasındaki filogenetik ilişkileri açıklamada artık moleküler veriler kullanılmaktadır. Yukarıda yer alan hikâyede, genetik karşılaştırmalarda ve filogenetik sınıflandırmada kullanılan 16s rRNA tekniği açıklanmıştır. Bu teknik ilk olarak Carl Woese tarafından geliştirilmiştir. Woese’un bu yöntemi sahip olduğu teorik bilgiler sayesinde geliştirdiği hikâyede görülmektedir. Bu şekilde öğrencilerin sadece bilimsel sonuçları değil bu sonuçlara götüren bilimsel yöntemlerin de farkında olması amaçlanmıştır.

Bu hikâye eşliğinde sınıf ortamına getirilebilecek diğer önemli bir tartışma ise bilimde dolaylı gözlemlerin ve çıkarımların önemine ilişkindir. Pek çok öğrenci direk olarak gözlenemeyen olayların bilim için delil teşkil edemeyeceğine inanmaktadır. Ancak Woese’nin kullandığı yöntemde olduğu gibi, bilimsel açıklamalar genellikle dolaylı gözlemleri ve bunlar aracılığıyla yapılan çıkarımları içermektedir. Bu hikâye kullanılırken öğrencilere konunun biyolojik evrim ile ilişkisi kurularak evrimsel soy ağacı ile ilgili bilgilerimizin hangi delillere dayandığı sorulabilir. Genel olarak öğrencilerin canlılığın evrimine ve evrime dair delillere şüphe ile yaklaşması sık rastlanılan bir durumdur. Bu durumda öğrencilere benzeri bilimsel açıklamalar ile (Atom teorisi gibi) ilgili bilgilerimizin nereden kaynakladığı sorulabilir. Tartışmanın devamında bilimde dolaylı yollardan elde edilen bilgilerin ve bunlar ışığında yapılan çıkarımların önemli yer tuttuğu anlatılabilir ve örnek olarak da Woese’nin yöntemi ve bu yöntemle elde edilen bilgilerin canlılığın soy ağacına dair çıkarımlar yapmada nasıl kullanıldığı anlatılabilir.

Bakterilerin Sınıflandırması

Gram Boyama Tekniği

Şekil: Gram (+) ve Gram (-) bakterilerin hücre duvar yapısı

Hans Christian Gram, Berlin hastanesinin morgunda çalışırken kendi adına vereceği boyama tekniğini keşfetmiştir. Zatüre dolayısı ile hayatını kaybeden hastaların akciğer dokularından aldığı örnekleri geliştirdiği Gram boyama tekniği aracılığı gözlemleyebilmiştir. Boyamanın ardından bakterileri iki kategoriye ayırmıştır.  Mavi olanlar (gram pozitif) ve Kırmızı (Gram negatif) olanlar. Bu teknik bugün halen bakterilerin gruplandırmasında kullanılan en yaygın ve etkili tekniktir.

Bakterilerin hücre duvarlarındaki yapısal farklılıkları dikkate alarak geliştirilen teknikte, bakterinin boyama sonrası vereceği tepki onun hücre duvarının kimyasal yapısına bağlıdır. Gram (+) bakteriler,  kristal viyole boyasını tutan peptidoglikoz yapıda bir hücre duvarına sahiptir. Hücre duvarının ağsı ve kat kat peptidoglikandan oluşan bu yapısı, boya parçacıklarını tutar. Gram (-) bakteriler ise ince bir peptidoglikan katmanında oluşur ve boyaları tutmamaktadır. Bu bakterilerde aynı zamanda yağ yapısında ikinci bir dış zar bulunmaktadır. Bir dizi işlemin sonunda preparat distile su ile yıkandığında eğer boya akmazsa mavi mor bir renk almaktadır.

Öğretmenler için öneriler

Bilimsel kavramların ortaya çıkışında bilim insanlarının kullandıkları bilimsel yöntemin önemli rolü olmuştur. Tarihi süreçte farklı bilim insanlarının farklı bilimsel yöntemler kullandıkları görülebilmektedir. Yukarıdaki hikâyede Hans Gram’ın bakteriler gruplamada kullandığı ve geliştirdiği bir teknik olan gram boyama tekniği anlatılmaya çalışılmıştır. Bu şekilde öğrencilerin sadece bilimsel sonuçları değil bu sonuçlara götüren bilimsel yöntemlerin de farkında olması amaçlanmıştır. Öğrencilere bu farkındalığı kazandırmak için bilim insanının kullandığı yöntem sınıf koşullarına uygun bir şekilde gerçekleştirilmeye çalışılmalıdır. Yöntemin basamakları öğrencilerin araştırmaları istenerek bu boyama tekniğini uygulamaları istenebilir.

Protistaların Sınıflandırılması

Günümüzde diğer tüm organizmaların sınıflandırılmasında olduğu gibi protistaların sınıflandırması da organizmaların ultra-yapısal, biyokimyasal ve filogenetik özelliklerinin karşılaştırılması ve analizleri gerçekleştirilmektedir. Bilimsel literatürde, ultra-yapısal olarak tanımlanan analiz, hücre, organ ya da doku gibi biyolojik bir örneğin elektron mikroskop aracılığı ile gözlemlenebilen ayrıntılı yapısıdır. Hücresel yapılara yönelik çalışmalarda ışık mikroskopları ile gözlemlenemeyecek kadar küçük hücresel yapıların analizi için kullanılan bu yöntem ile protistaların membran yüzeyleri incelenebilmiştir. Yapılan analizlerin sonucunda protistaların, evrimsel ilişkiler çerçevesinde ökaryotik canlıların en ilkel formları olduğu düşünülmektedir.

Bitkilerin Sınıflandırması

Carolus Linnaeus

Linnaeus, canlıları sınıflandırmak ve adlandırmak için anlaşılır evrensel bir metoda ihtiyaç duyulduğunu çok genç yaşta fark etmişti. Üniversite yıllarında sürekli olarak bu konu ile ilgili kitaplar okuyor, açıklanan yeni metotları inceliyordu. Bu dönemde Linnaeus‟un en çok dikkatini çeken çalışma  “Vaillant‟ isimli botanikçinin çalışması olmuştu. Vaillant kitabında, hayvanlar da olduğu gibi bitkilerde de dişi ve erkek özellik taşıyan organlar olduğunu iddia ediyordu. Bitkilerin cinsiyeti fikri Linnaeus‟un sınıflandırma için aradığı metot olmuştu. Linnaeus, bitkilerin üreme organlarındaki farklılığın sınırsız sayıdaki bitkinin bir düzen içeresinde sınıflandırmasına olanak sağlayacağını ummuyordu. Hollanda gezisi sırasında çalıştığı botanik bahçesinde, her bitkinin çiçek ve meyve kısımları üzerinde morfolojik gözlemler yapmaya başladı. Gözlemlerinde benzeşimler kullanarak bitkilerin dişi ve erkek organlarının genel özelliklerini tespit etti. Tüm dişi hayvanların yavruyu taşıyan ve doğuran taraf olduğuna dikkat ederek bitkilerde de meyve veren kısmın dişi karakterde olduğunu kabul etti. Bitkilerin cinsiyet genel özelliklerini doğal karakterler olarak tanımladı. Sınıflandırmasında, bitkilerin doğal karakterlerindeki ayırt edici özellikleri kullanarak basit bir gruplamayı temel aldı. Bu basit gruplama, bitkinin çiçek kısmında ki erkek organlar (stamenler) ile kadın organın (pistil) konumu ve sayısına göre gerçekleştirilmekteydi. Türleri, bitkilerin çiçeklenme zamanı, rengi, kokusu, tüy yapısı, kullanımı gibi morfolojik özelliklerine göre tanımlamanın en iyi yöntem olduğunu savunmuştur.

Öğretmenler için öneriler

Bu hikâye ile öğretmenlerden bilim insanlarının bilimsel bilgiyi üretmede kullandıkları metotları öğrencilere tanıtması beklenmektedir. Bu basamakta farklı bilim insanlarının takip ettikleri farklı bilimsel metotların öğrenciler tarafından görülebilmesini sağlamak ve evrensel bir bilimsel metot olmadığını görebilmeleri önemlidir. Bununla beraber bilimin doğası üzerine bilimin değişebilirliği, öznelliği, yaratıcılık, hayal gücü, çıkarsama ve soyutlaştırmanın bilimin işleyişindeki rolünü anlamları da amaçlanabilmelidir. Linnaeus’un sınıflandırma metoduna ilişkin hikâyede gözlemin bilimde yeri ve önemi üzerinde durulmuştur. Ayrıca öğrencinin, bilimsel bir gözlemin nasıl olduğunu anlaması sağlanmalıdır. Linnaeus’un yaptığı gözlemlere ilişkin ayrıntılı notlar alması onun başarısının önemli bir kısmını oluşturur. Linnaeus’un sınıflandırma metoduna ait hikaye aşağıda yer almaktadır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir