Çözülemeyen sır: Simetrik büyüme

17 Haziran 2011 11:32 tsi
Meselâ herkesin iki kulağının şekil ve büyüklük bakımından ne kadar çok benzer olduğuna hiç dikkat ettiniz mi?

Hamza Aydın/ Sızıntı

Bedenimizin dış özellikleri, prototip olarak büyük ölçüde anne karnındaki embriyonik gelişme döneminde belirlenir. Bu ana yapının gelişmesi, simetriyi bozmayacak şekilde genellikle 16–18 yaşına kadar sürer. Meselâ herkesin iki kulağının şekil ve büyüklük bakımından ne kadar çok benzer olduğuna hiç dikkat ettiniz mi? Her iki kolunuzu uzatsanız, her ikisinin çok az bir farkla (% 0,2) aynı uzunlukta olduğunu görürsünüz. Hâlbuki üst ekstremite (kol ve eller) tomurcukları, embriyonik hayatın 26. veya 27., alt ekstremite (bacaklar ve ayaklar) tomurcukları ise 28. veya 29. günlerde birbirinden bağımsız şekilde belirginleşip gelişmeye başlar. Şu âna kadar yapılan araştırmalarda her iki ekstremite tomurcuklarından kol ve bacakların gelişmesinin düzenlenmesine vesile olan bir sinyalizasyona rastlanılamamıştır. Sağ ve sol parmaklarımız dâhil, benzer simetrik büyümenin korunmasını birçok organımızda görebiliriz. Kol ve bacakların nasıl büyüdüğü noktasında oldukça iyi seviyede bilgiye sahip olmamıza rağmen, simetrik özelliklere sahip vücut yapılarının inşasında koordinasyon ve kontrolün sebepler açısından nasıl sağlandığı sorusuna henüz cevap verilebilmiş değildir.

Bir döllenmiş yumurta hücresinden (zigot), çoğalma, farklılaşma ve gelişme olarak sınıflanabilecek iç içe geçmiş milyonlarca hâdisenin yüksek güvenilirlikte ve kesinlikte meydana gelmesi neticesinde insan yavrusu denen mu'cizevî canlı, anne karnında gelişmesini tamamlar ve doğum sonrası büyümesini bazen 20'li yaşlara kadar devam ettirir. İnsan yavrusunun gelişmesi sürecinde her hâdise, kendi iç dinamiğinde kaotik reaksiyonlarla dolu olmasına rağmen, neticede düzen ve intizamı ortaya çıkarmasıyla birer tefekkür vesilesidir. Akılları hayrette bırakan ve hâlâ tam olarak anlaşılamayan böyle hâdiselerden biri, vücudumuzdaki simetrik büyümenin hassas ölçülerde ve hatasız bir şekilde nasıl sağlandığıdır. İnsanda birçok organ çiftler hâlinde olup, bedendeki yerleşimleri simetriktir. Bebek 300 kemikle doğar, bazı kemikler komşularıyla kaynaşır, geriye 208 kemik kalır. Vücudun pazu, ön kol, dirsek, uyluk, ve kaval kemiği gibi uzun kemiklerinin her iki tarafta simetrik olarak büyümesinin nasıl sağlandığı hâlâ bir muammadır.

---

---

Organlardaki büyümeyi kontrol eden mekanizmalar
Omurgalılarda organ büyüklüğünün belirlenmesinde sebepler açısından, hem iç gelişme programlarının, hem de büyümeyi uyarıcı ve baskılayıcı dış faktörlerin rolü vardır. Ancak farklı organlarda bu iki mekanizmanın nispî katkıları oldukça değişkendir. İleri dönemdeki embriyodan alınan dalak parçaları, yeni gelişmekte olan embriyoya aşılandığında (ekildiğinde), her dalak parçası, gelişerek büyür; ancak orijinal dalak boyutuna ulaşmaz. Dilimlenmiş parçalar hâlindeki dalakların toplam kütlesi, normal bir dalağınkine eşit olacak kadardır. Dalak belirli bir büyüklüğe ulaştığında, Kudreti Sonsuz'un ilim ve hikmetiyle yürütülen programa göre bazı büyümeyi durdurucu faktörler salgılatılarak, nihai büyümesini sınırlayıcı negatif geribildirim mekanizmaları kullanılır. Belirli büyüklüğe ulaşan dalaklarda, engelleyici faktörlerin yoğunluğu da eş zamanlı olarak, büyümeyi durduracak seviyeye ulaştırılır. Karaciğerin büyümesi, hücre dışı faktörlerle (kandaki çeşitli maddeler, hormonlar, vitamin, mineral vs.) kontrol edilir. Karaciğerden bir parça koparıldığında, o parça, organın orijinal büyüklüğüne ulaşıncaya kadar, çoğalma ve büyümeye devam eder. Timus ise, hücre içinde kodlanmış genetik programla yürütülen bir büyüme sürecine sahiptir. Embriyo dönemine ait dilimlenmiş timus dokusu, gelişen fare embriyolarına ekim yapıldığında, her bir timus parçası, kendine ait tam büyüklüğe ulaşıncaya kadar büyür. Hücre içi büyüme programlarının varlığına bir başka delil, kuyruklu kurbağalardan (semenderler) bir deney hayvanı olan Ambystoma'da bacak tomurcuklarının büyük ve küçük türleri arasında aşılanma (graft) çalışmalarından elde edilmiştir. Büyük semenderin bacak tomurcuğu, küçük türünkine aşılanırsa, başlangıçta yavaş büyür; ancak sonunda türüne ait normal büyüklüğe ulaşır.

Büyüme ile simetriyi birbirinden ayırt etme
Uzun kemikler; kol ve bacaklarda bulunur. Uzun kemik iki büyük bölümden (diafiz ve epifiz) ibarettir. Diafiz, uzun kemiğin orta (gövde) kısmıdır; sert kemik dokudan oluşmuş, içi boş boru şeklinde bir yapıdır. Epifizler uzun kemiğin hyalin kıkırdakla kaplı eklem uçlarıdır. Büyümekte olan kemikte, diafiz ile epifiz arasında yer alan ve büyüme levhası (epifiz plağı) olarak bilinen hyalin kıkırdaktan yapılmış bir doku tabakası vardır. Büyüme tamamlanıncaya dek kemik, bu büyüme plâğı sayesinde uzunlamasına büyür; bundan sonra ise epifiz hattı kemikleşir. Bir başka ifadeyle büyüme durur. Çocuk anne karnında gelişirken, kol-bacak tomurcuklarının dengeli ve simetrik gelişmesinin sağlanmasında büyümeyi kontrol eden mekanizmalardan farklı, pozitif geribildirim sinyallerinin varlığını gösteren bazı ipuçları vardır. Çünkü her bir uzun kemiğin yakın ve uzak uçlarındaki büyüme levhalarında kemik gelişmesine ve büyümesine bağlı olarak, kol ve bacaklar büyür. Kol ve bacakların nihai uzunluğu, uzun kemiklerin, tarak ve parmak kemiklerinin (phalanx) büyüme derecesiyle doğru orantılıdır. Şu andaki bilgilerimize göre, kol ve bacakların büyüme kontrolü, sadece iç büyüme programıyla ve kemiklerin içindeki aktif büyüme levhalarının varlığıyla açıklanabilir. Ancak, kemikteki büyüme levhalarının ne kadar kemik büyümesi olduğunu algılayabilecek ve bunu bedenin diğer tarafındaki simetrik organla paylaşabilecek ne aklı ne ilmi ne de kudreti vardır. Bu mekanizmalar bugün bilinmiyor; fakat yarın aydınlatılsa bile hâdiselerin mükemmeliyeti ve mu'cizevî yönü azalmayacak, tam aksine daha da açık bir şekilde sonsuz kudret sahibi bir Yaratıcı'yı gösterecektir.

Ayrıca büyüme plâğı transplantasyon deneylerinde, nakledilen plâğın büyüme hızı, sadece verici hayvanın yaşına ve büyüklüğüne bağlıdır. Büyüme plâkları, kemiği uzatır; ama kendileri yıllarca aynı büyüklükte kalır. Ürettikleri kıkırdak hücreleri (chondrocytler), çok dengeli bir şekilde kemiğin ölçüsünü bozmadan kemik hücreleriyle (osteoblast/osteoklast) yer değiştirir. Büyüme plâklarının farklı bölgelerinde hücreler, farklı şekillerde davranır. Epifize yakın üst uç kısımda kök hücreler bulunur. Onların bir üstünde hücrelerin hızlı çoğaldığı bölge bulunur. Epifizin en alt uç kısmında ise, çoğalan kıkırdak hücreleri hacimce 4–10 misli büyümeye (hipertrofiye) maruz kalır. Buradaki hücre çoğalması, daha çok hipertrofik chondrocyt üretimidir. Kıkırdak hücreleri ölüp parçalanarak (apoptosis) kemik dokusuyla yer değiştirir. Büyüme plağındaki bu ardışık hâdiselerin dinamik akışı, büyüme levhasını kemik bölgesinden uzaklaştırır ve neticede kemik uzunlamasına büyür.

Hücre sırası ve bölünme hızı farkına rağmen korunan simetri
Embriyonik dönemde kol ve bacaklardaki yüksek hızda büyüme oranı, yaklaşık üç yaşına kadar artarak devam eder. Ergenlik çağına kadarki dönemde ise, büyüme hızı yavaş şekilde artar. Ergenlik döneminden başlayıp 20'li yaşlara kadar devam eden zirveye ulaştırıcı hızlı büyüme çağında, kemiklerdeki uzama hızla artar. Meselâ, 0–2 yaş döneminde, 30–37.5 cm. kadar uzayabilen çoğu insan, ergenlik çağında her yıl ortalama, 7,5–10 cm. uzayabilir. Delikanlılığa geçişte, hacmi artmış hücrelerin toplam büyüklüğündeki âni artışa bağlı hızlı bir büyüme gözlenir. Sonra büyüme hızı âniden azalır; çünkü uzun kemiklerde ve omurga kemiklerinde büyüme plâğında ergenlik hormonlarına bağlı bir yavaşlama gözlenir. Bunu büyüme plâğının çevresindeki dokuyla kaynaşması takip eder ve boy uzaması durur. Büyüme plâklarının çevredeki dokuyla kaynaşması, neticedir; büyümenin durmasının sebebi değildir. Büyüme durduğunda, ancak büyüme plâkları kapanmaya (kaybolmaya) başlar. Büyüme plâkasındaki kıkırdak hücrelerinin çoğalma potansiyeli tükendiğinde, büyüme levhasının kaybolma süreci başlatılır.

Farklı kemiklerdeki büyüme plâkları, büyümenin belli bir döneminde, yedi misline kadar farklılaşan hızlarda büyümeye-uzamaya yol açabilir. Hattâ aynı kemiğin farklı uçlarındaki büyüme plâkları, genetik programla tutarlı ve uyumlu olarak, farklı hızlarda uzamaya yol açabilir. Büyüme çizgisi sütunundaki hücre sayısı, diğer bölgelere kıyasen 40 misli daha fazladır. Burada üretilen hücre sayısı, günde 10.000'i aşabilir. Vücudun her iki kol ve bacağında simetrik büyümenin sağlanabilmesi için, her iki uzvun büyüme levhalarındaki hücre sayısının aynı veya birbirine çok yakın olması gerekir. Sıçanlarda yapılan denemelerde, bir büyüme plâğından her gün ortalama 8 kıkırdak hücresinin ayrıldığı ve üstteki hücrelerle yer değiştirdiği gözlenmiştir. Bundan dolayı, kemiğin uzunluğundaki artış, aynı uzunluğu koruyan büyüme plâkları içinde meydana gelen hücre artışından kaynaklanır. Büyüme levhasına bağlı uzunluk artış oranı, çoğalma bölgesindeki her sütunun yeni hücre üretme hızının, büyümüş hücrelerin ortalama yükseklik değeriyle çarpımına eşittir. Kemiklerdeki farklı büyüme plâkları, farklı hızlarda büyüme sağlar. Bu farklılık, çoğalma bölgelerinin büyüklüğündeki farklılıklara, hücrelerin çoğalma hızına, hücreler hipertrofi olduğunda hücrelerin genişleme derecesine bağlı olabilir. Sıçanların tibia (kaval) kemiklerinin dize yakın ucundaki büyüme plâkasında, günlük yeni hücre sayısı 16.400'dür; bu hücrelerin ortalama hayat devri süresi de 30 saat olarak hesaplanmıştır. Bu kadar büyük hücre sayılarına ve çeşitliliğe rağmen, her iki kol ve bacaktaki büyümenin son derece hassas bir nizam içinde, aynı hızlarda simetrik olarak gerçekleşmesi, kör tesadüfe, akılsız tabiata ve şuursuz moleküllere verilebilir mi?

---

---

Hormonların rolü var mıdır?
Çocukluk döneminde kemiklerin boyuna büyümesini düzenleyen ana moleküler oyuncular, büyüme hormonu, tiroid hormonu ve kortikoidlerdir. Cinsiyet hormonları ise (androjenler ve östrojenler), ergenlik döneminde büyümeye önemli nispette tesir edecek şekilde programlanmıştır. Östrojen, boy atmayla ve kemik kalitesindeki iyileşmeyle karakteristik ve ergenlikle bağlantılı fizyolojilerin ana belirleyicisidir. Bu hormonlar bedenin tamamında büyümeyi koordine etmekle vazifelidir. Bundan dolayı kadınlar menapoza girdiğinde, östrojen üretimi azalır; bunun neticesinde kemik erimeleri (osteoporoz) ve kırılmaları başlar. Mevcut görüşe göre, kıkırdak hücreleri genetik açıdan sınırlı büyüme potansiyeline sahip olduklarından, belli bir süre sonra büyüme durur. İnsan embriyosunda zamana bağlı büyüme hızı, orta yaş çocukluğa kıyasen 20 misli daha fazladır. Çocukluk çağının ortalarında büyüme hızı önemli derecede düşer. Ergenlik dönemindeki belirgin artışı hâriç tutarsak, büyüme vazifesiyle programlanmış bölünen hücreler de yaşlanır. Büyüme hızındaki bu değişikliklere rağmen, kemikler vücudun her iki tarafında eşite yakın benzer büyüklükte kalır. Bu simetrik büyümenin sebepler açısından nasıl korunduğu noktasında, tahminlere göre, dolaşımda olan hormonlar ve nöroendokrin faktörlere önemli rol verilmektedir. Fakat şu âna kadar bu tahminleri doğrulayan kesin bir delil mevcut değildir. Kemiklerin simetrik olarak dengeli bir şekilde uzamasını dışarıdan kontrol eden basınç, gerilim, spor hareketleri gibi faktörler düşünülse de, kontrollü bir deneyle simetriye ait bir delil henüz yoktur. Yaşla birlikte paralel seyreden büyüme hızında, kademeli bir azalış söz konusudur. Büyüme plâkları, genç yahut yaşlı organizmaya da taşınsa, kemiğin büyüme hızı değişmemektedir. Bunun mânâsı, uzun kemiklerde simetrik boyuna büyümenin, genetik sisteme uyumlu diğer iç faktörlerle çalışan bir kontrol programına sahip olduğudur. Kemiklerde uzama, kimyevî ilâçlarla geciktirilirse, ilâçlar ortamdan uzaklaştırıldığında, büyüme plâkları bu gecikmeyi telâfi için kısa bir süre daha hızlı büyümektedir. Buna geciken büyüme sınırını yakalamaya uyum sağlama prensibi denir. Bu tespitler, zamanlamanın, hücrenin bulunduğu yer ve şartların, onların çoğalmalarında çok kritik iki parametre olduğunu gösterir. Eğer büyüme plâğındaki kıkırdak kök hücreleri sınırlı bir çoğalma kapasitesine sahiplerse, o zaman büyüme durduğunda kıkırdak hücrelerinin çoğalmasının durduğunu anlayabiliriz. Büyüme plâğında, büyümeyi durdurucu faktörler, çok yavaş şekilde birikiyorsa, büyümenin durmasında zamana bağlı olarak bu faktörler de rol alabilir. Bir başka ihtimal, akılsız ve şuursuz kök hücrelerinin içinde âdeta kaç defa bölündüklerini sayan ve yaşlanmayı kontrol eden bir sayım mekanizmasının varlığıdır. Vücutta dolaşan östrojen, büyüme plâklarının kapanmasında ve hücrelerin yaşlanmasını hızlandırmada vazife görür. Ayrıca bütün büyüme levhalarının yaklaşık aynı ânda kapanmasını sağlamada veya sigortalamada, östrojenin hususi bir rolü olabileceğini akıldan çıkartmamak gerekir. Çünkü östrojen, doğurganlığın, büyüme ve gelişmenin, sağlam kalmanın önemli zâhirî sebepleri arasında yer alır. Östrojen her seviyede kadınlığı ve doğurganlığı temsil eder.

Büyüme plâğındaki akılsız hücrelerden salınan sinyaller ve küllî bir ilim gerektiren hayretengiz kompleks etkileşimler hesaba katıldığında, vücudun her iki tarafındaki farklı büyüme plâklarının genetik programlarının müthiş derecede hassas doğruluğu ve kesinliği, kalıptan çıkmış gibi aynı uzunluğa sahip kol ve bacakların yaratılmasına vesile olmakta; bu da düşünen akıl sahiplerini hayrete sevk etmektedir.

Kaynaklar:
Wolpert L. (2010).Unsolved Mystery: Arms and the Man: The Problem of Symmetric Growth. PLoS Biology. 2010 Vol.8(9). pp1-3
Embryonal dönemde ekstremite gelisimi (www.visembryo.com)
Şevkinaz Doğan (2004) Fetal dönemde el ve ayak gelişimi. Anatomi anabilim dalı yüksek lisans tezi http://tez.sdu.edu.tr/tezler/tt00157.pdf 

Bu haber 3,191 defa okundu.