ÜNİTE 2: BİYOLOJİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ VE BİLİMSEL ÇALIŞMA Anahtar kavramlar 2.1 Biyolojinin deneysel bir bilim haline gelmesi 18.yüzyıldan itibaren gerçekleşmiştir. 2.2 Biyologlar yaşamı açıklamak için çeşitli yöntemler kullanırlar. Genel bakış Yunanca hayat anlamına gelen bios ve metod(çalışma) anlamına gelen logos terimlerinin ilk kez beraberce kullanılması 1800 yıllarda Burdach, Treviranus ve Lamarck tarafından gerçekleştirilmiştir.ayrıca Hanov 1766 da Biyoloji terimini kullanmıştır. Tarih öncesi çağlardan kalan mağara duvarlarında çeşitli hayvan gravürlerinin olması o çağ insanlarının hayvanlar ve onları çevreleyen doğa hakkında bilgi sahibi olduğunu bize göstermektedir. İlk çağlardan günümüze kadar gelen süreçte biyoloji çalışmaların da bu disiplinden gelmeyen bilim adamlarının katkısı büyüktür.başta fizikçiler ve kimyacılar olmak üzere, son elli yıldada bilgisayar ve elektronik mühendisliğinin katkılarıyla biyoloji artık moleküler bir gelişim sürecine girmiştir.başlangıçta doğayı gözlemleyerek elde edilen bilgiler günümüzde moleküler seviyeye indirgenmiştir. 2.1 Biyolojinin deneysel bir bilim haline gelmesi 18.yüzyıldan itibaren gerçekleşmiştir. Başlangıç Çinlilerin İÖ 4700-3000 dönemlerinde bazı canlılar ile ilgili bilgileri vardı ve bu bilgiler örnek olarak ipekböceği gibi yetiştiriciliklerin den kaynaklanıyodu.ayrıca istiridyelerde kültür inciliği yapmayıda öğrenmişlerdi. Onlara göre canlı içinde yaşam soluğu,yin(soğuk negatif dişi maddesi), yang(sıcak pozitif erkek maddesi) ve kan dolaşıyordu. Eski Hintliler Çinlilere benzer bir doğa anlayışına sahiptiler.ayour veda(uzun yaşama bilimi) kurallarını geliştirdiler. Mısırda cesetlerin mumyalanması sırasında çeşitli bilgiler öğrenildi fakat biyoloji alanındaki gerçek gelişmeler Eski Yunanistanda gerçekleşmiştir. Eskiçağ Agrigentolu Empedokles (İ.Ö 490-430) çevre koşullarının canlılar üzerine çeşitli etkileri hakkında bazı açıklamalar yaptı.çevrenin değişmesiyle organlarında değiştiğini ayrıca önce hayvanların değişik kısım ve organlarının şekillendiğini ve bunların daha sonra bir araya geldiğini söyledi.ekolojinin öncülüğünü yaptığı ayrıca söylenebilir. Krotonlu Alkmeon(İ.Ö 500) anatomi ve fizyoloji ile ilgilendi cesetler üzerinde ilk diseksiyonları onun yaptığı söylenebilir. Yunanlı çadaşlarının aksine düşünce ve duyu merkezinin kalp değil beyin olduğunu ileri sürmüştür. Istanöy tıp okulunun en ünlü temsilcisi Hipokrates(İ.Ö 460-370) daha çok tıp konularına değinilen Corpus hippacraticus adıyla bilinen derlemeyi bırakmıştır.hastalıkları ve hummaları vücut sıvılarının ve niteliklerinin dengesizliği olarak açıklamıştır. Onun sayesinde sara hastalığı ilk kez büyüye ya da dinsel nedenlere değil doğal nedenlere(beyine) bağlanmıştır. Resim 2.1 Hipokrat Aristoteles (İ.Ö 384-322) gerçek bilim adamı olarak kabul edilir ve biyolojinin kurucusu sayılabilir.hayvanların tarihi ve bedenleri üzerine adlı kitapları vardır.hayvanları kırmızı kanı olanlar enaima(omurgalılar) ve kırmızı kanı olmayanlar anaima(omurgasızlar) biçiminde ayırdı. Tür anlayışı bugünde geçerlidir.ayrıca çevrebilim ve biyocoğrafyanında öncüsü sayılabilir. Resim 2.2 Aristo Teofrastos (MÖ371) botaniğin babası olarak adlandırılabilir. Mineraller ve taşlar üzerine çeşitli çalışmalar yapmıştır.bitkiler üzerine araştırmalar adlı eserinde yaklaşık 550 bitki türünü tanımlamıştır. Eskiçağın son biyoloji bilgini Galen (MS 130)Romada hekimlik ve cerahlık yapmıştır. Onun yaptığı gözlem ve çalışmalar 17.yüzyıla kadar kabul edilmiştir.
Ortaçağ Albertus Magnus 1270 de aristo ev Galenden yararlanarak hayvanlar üzerine adlı bir inceleme yayınlamıştır.ona göre kalp benden sıcaklığının merkezidir.germen imparatoru II.Friedrich bilimsel araştırmaları severdi ve insan cesetlerinin incelenmesine izin vermiştir(1241). Ayrıca kuşların morfolojisi ve davranışları üzerine önemli araştırmalar yapmıştır. İslam uygarlığı bu ortaçağ döneminde önemli biyolojik keşiflerde bulunmuştur. İnsan gözü ile ilgili çaılşmalar,bitki farmakolojisiyle ilgili keşifler yapışmıştır.ebubekir Razi(850-930) İbni Sina(930-1037) Ebülkasım Zehravi ve İbni Zühr(1091-1162) bu dönemin önemli tıp ve biyoloji bilginleridir. 16.Yüzyıl Leonardo da Vinci (1452-1519) birçok anatomi deseni bıraktıysa da yaşadığı dönemde bunların pek etkisi olmamıştır.kalp deki 4 boşluğu öğrendi, kalp kapakçıklarını açıkladı embriyonun anne karnındaki yerini de belirledi. Bernard Paliss(15510-1589) fosil kavkların bulunduğu yerlerin eskiden deniz olduğunu söyleyen ilk kişi oldu.fakat eski bilim adamları bu fosilleri doğanın bir oyunu yada Tufan belirtileri olarak kabul ediyordu. 17.Yüzyıl William Harwey (15578-1657) in görüşleri nicel ölçümlere dayanır, kanın atardamarlaradan toplardamarlara geçtğini kalp atışlarının kapalı bir çevrim içinde sürekli bir hareket oluşturduğunu gösterdi.bunları nicel ölçümlerle ispatladıysa da o dönemde nicel ölçümlerin ve ispatların pek önemi yani kabul edilebilirliği pek yoktu.öğrenimini Cambridge ve Padovada yaptı. Resim 2.3 W.Harwey 17.yüzyılda mikroskopla ilgilenen en önemli bilim adamları Robert Hooke (1635-1703) Antoni van Leeuwenhoek(1635-1703) Jan Swammerdam(1637-1680) Marcello Malpighi (1628-1694) dir. R.Hooke Micrographia adlı eserinde mikroskopla incelediği yapıların resimlerini çizdi ve açıkladı ayrıca mantar parçasının hücrelerini görmüştür ama onları hücre olarak betimlememiştir. A.V.Leeuwenhoek yüzlerce mikroskop yapmıştır.çeşitli omurgasız hayvanları, tek hücreli canlıları bakterileri incelemiştir. Resim 2.4 Leeuwenhoek un yaptığı mikroskop Jan Swammerdam böcekler ve omurgasız hayvanlar üzerine yaptığı incelemelerle tanınmıştır.marcello Malpighi ise mikroskopla natomi ve histoloji çalaışmaları yapması ile ünlüdür.beyin zarını,böbreğin,dilin, dalağın yapısını inceledi.ayrıca bitkilerde mazıların oluşmasında böceklerin etkili olduğunu bulmuştur. Eskiçağda insanlar bazı omurgasızlar,kurtçukların ve bazı omurgalıların (Kurabağa,yılan balığı) yaşadıkları çevrede (Çamur,balçık içinde) kendiliğinden oluştuklarına inanıyordu.(kendiliğinden oluş) Francesco Redi (1626-1697) bu kendiliğinden oluş teorisini bir seri deneyle çürütmüştür. Etlerin bulunduğu kapları bir tülle örterek sineklerin ete yumurtlamasını engelledi ve kurtçuklar böylece gelişmedi.bu ilk defa gerçekleştirilen bir kontrollü deney düzeneğidir. Devam eden çalışmalarla artık hastalıkların nedeni çeşitli canlılara bağlanmakta ve böylece mikroskobik canlılarında insanları etkileyebileceği düşüncesi ortaya çıkmaktaydı. Embriyonun nasıl oluştuğu bu çağda bilinmiyordu önoluşum kuramına göre yumurtanın içinde küçük bir embriyo vardı ve yavaş yavaş kendisini örten zarların içinden çıkarak gelişiyordu.bunun aksine sıralıoluş kuramına göre ise embriyo peşisıra bölümlerin eklenmesiyle meydana geliyordu.bazı bilim adamları ise embriyonun spermler içinde önoluşum geçirdiğini düşündüler bununla ilgili olarak Hartsoeker 1694 de bir resim çizmiştir.
Resim 2.4 Hartsoeker (Homunculus) 17 yüzyılda biyoloji problemleri yavaş yavaş belirlenmeye başlanmıştır.deneysel yöntem ise pek kullanılmamaktadır.bu dönemde filozof Descartes ruh ile bedeni birbirinden ayırarak,ruhtan yoksun olan hayvanları robotlara benzetiyordu. 18.Yüzyıl Bu yüzyıl bir aydınlanma çağıdır. Biyoloji artık bir denysel bilim olma yolunda ilerlemektedir.boş inanışlar ve doğaüstü yorumlar devam etmekle birlikte sorgulanmaya başlamışlardır. Carl von Linne(1707-1778) 1753 te Systema Naturae adlı eserini yayınladı.bilimsel olarak ilk sınıflandırmayı yapan bilim adamı olarak tanınır. Türleri ikili adlandırma yöntemi ile adlandırdı. Örneğin Felis Leo aslanın tür adıdır.ona göre türler yaratılıştan bu yana değişmeden kalmıştır. Ayrıca ilk kez fauna ve flora terimlerini o kullanmıştır. Resim 2.4 C.v.Linne Buffon.George L.leclerc (1707-1788) çağına göre eksiksiz bir doğa tarihi yayınlamıştır. Doğayı bir bütün olarak inceledi ona göre evren matematiksel olarak hesaplanabilen ve belirli yasalara uyan bir büyük mekanizmadır.buffon belli bir oranda türlerin değişebileceğine inanıyordu ve değişimi canlılarda bir dejenerasyona yani bozulma nedeni olarak görüyordu. Rene A. Ferchault(1683-1757) omurgasızları deneysel yöntemlerle inceleyen bir bilim adamıdır.böceklerin davranışları üzerine araştırmalar yapmıştır.ayrıca kuşlarda sindirimi, çeşitli deniz omurgaszılarını deneysel yöntemlerle incelemiştir. Rahip Lazzaro Spallanzani (1729-1799) modern biyolojinin gerçek kurucularından biri olarak kabul edilir. Kendiliğinden oluşum teorisini yıkmak için çok çalışmalar (deneysel) yaptı.(redi nin deneylerine rağmen hala kendiliğinden oluş teorisinin çeşitli savunucuları vardı ve bu sorun ancak 19.yüzyılda çözülecekti) Canlılarda döllenme ile embriyonun gelişebileceğini deneysel olarak gösterdi. Yumurta ların döllenebilmesi için sperma ve yumurtanın birbirlerine değmesi gerektiğini açıkladı.o dönemde sperma buharının yumurtayı etkilediğine inanılıyordu. Abraham Trembley(1700-1784) Hidranın(Tatlı su polibi) kendi kendini yenilediğini kanıtladı.charles Bonnet(1720-1793) yaprak bitlerindeki döllenmeden üremeyi buldu. Bu buluş gelişmeyi dişinin ürettiğini öne süren ovizm yandaşları için önemli bir kanıttı.ayrıca Bonnet türlerde değişiklik olduğunu yeni trülerin ortaya çıkabileceğini savundu. Caspar.F.Wolf(1733-1794) civcivin gelişmesi üzerine yaptığı deneylerde organların önceden oluşmadığını,embriyonun oluşumu sırasında yavaş yavaş geliştiğini buldu. Embriyolojinin kurucularından biridir.böylece sıralıoluş teorisi önoluşum teorisi karşısında yavaş yavaş güçlenmeye başlamıştı. Joseph Priestly(1733-1804) bir bitkinin bir mumu yanık tutmasını sağlayan oksijenli hava ürettiğini ispatladı.akciğerlerdeki solunumu açıkladı.lavoisier(1743-1794) solunum, terleme ve sindirimin oynadığı ortak görevi ispatlayarak biyolojik enerjibilimin temellerini oluşturdu. Bu yüzyıldan itibaren çeşitli fosillerin bulunuşu türlerin değişilebilirliğine olan inancın artmasına başlamıştır.evrimcilerin öncüleri arasında Charles Darwin in dedesi Erasmus Darwindir.Değişmeleri evcilleştirmeye,iklime, beslenmeye ve hastalıklara bağlamıştır.bu yüzyılda artan bilgi birikimi ve deneysel metodun geçerli olmaya başlaması 19 yüzyılda evrim kuramının doğmasına neden olmuştur. 19.Yüzyıl Evrim kuramı,hücre kuramı, Kalıtımın temel bilgileri ve Mikroorganizmaların hastalıklara neden olduğu 1800 1900 yılları arasında ortaya konulmuştur. Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) Omurgasız hayvanlar üzerine çeşitli çalışmalar yaptı.hayvanbilimsel felsefe adlı esrinde
Canlıların evrimine ilişkin ilk önemli kuramı ortaya koydu.ona göre hayvanın iç sıvıları esnek bölgelerde yeni organlar oluşturabilir.etken ise canlı maddenin gelişmesine yönelik ilkel eğilim ve koşulların etkisidir.canlı bir organı kullandıkça organ gelişecek ve büyüyecektir, kullanılmadıkça ise küçülüp yok olacaktır. Georges Cuvier (1769-1832) aşırı ve haksız biçimde lamarckı eleştirdi.fosiller ve anatomi çalışmaları üzerine tanınır.karşılaştırmalı anatomi çalışmaları gerçekleştirdi ve hayvanlar alemini omurgalılar,eklemliler,yumuşakçalar ve ışınlılar olmak üzere 4 kısma ayırmıştır.ayrıca fosilbilimin kurucusu olarak tanınır ona göre canlılarda evrim olamaz ve fosil türler, eskiden yaşayan canlıların tufan sonucu ortadan kalkması ile meydana gelmiştir. Bitki hücresini ilk kez tanımlayan M.J Schleiden(1804-1881) dir.t. Schwann (1810-1882) Schliden in yöntemlerini hayvan hücrelerine uyarladı ve hayvan hücrelerini tanımladı. Schwann ın hücreyi yaşamın temel birimi olarak kabul etmesi önemlidir.bu iki bilim adamından öncede hücreler ve hatta hücre çekirdekleri biliniyordu ama onlar üzerine rasyonel bir tanımlama getirilememişti.ayrıca bu dönemde canlıların eşeyleri ve embriyoların gelişimi üzerine önemli bilgiler edinildi.yumurtayla spermin bir hücre olduğu anlaşıldı.döllenme sırasında spermin yumurta içine girdiği ilk kez tanımlandı.ernst Haeckel(1884-1919) temel biyogenetik yasaları açıkladı.ona göre bir canlının embriyolojik gelişimi onun soyoluşunun(evrimsel gelişiminin) kısa bir tekrarıdır.aynı zamanda Haeckel Darwin in görüşlerini ilk benimseyenlerden biridir. Resim 2.5 Haeckel W.Roux(1850-1924) kurbağa ile deniz kestanesi yumurtaları üzerinde çalıştı. Embriyonun gelişimi üzerinde çeşitli deneyler yaparak yarı ya da yapay yolla ikiz embriyolar elde etti. Charles Darwin (1809-1882) Türlerin Kökeni adlı kitabı ile biyolojiye yeni bir bakış açısı getirdi.1838 de Malthus un populasyonların artmasına rağmen besin kaynaklarının sınırlı kalmasından dolayı görülen yaşama savaşı düşüncesinden de etkilenen Darwin bu düşünceyi dahada geliştirdi ve canlılardaki bazı anatomik değişikliklerin yaşama savaşında üstünlük kazandırdığını keşfetti.evcilleştirme ve ıslah etmeden yararlanarak doğal ayıklanma ile yeni özelliklerin ortaya çıkışını ve bu özelliklerin kalıtsal olarak aktarıldığını ileri sürdü. Çağının hücre bilgileri ışında darwin kalıtımı yanlış tarif etmiştir ona göre (Pangenez) canlının her temel bölümü bir küçük gemula üretir ve bunlar üreme hücrelerinde toplanarak gelecek kuşaklara geçer. August Weismann(1834-1914) gemula görüşüne karşı çıkarak vücut ve üreme hücreleri arasındaki farkı ortaya koyar ve kalıtsal değişikliklerden üreme hücrelerinin sorumlu olduğunu açıklar.böylelikle çevre koşullarından etkilenmeyen üreme hücreleri kalıtımın kesintisiz bir biçimde Resim 2.6 August Weismann aktarılmasını sağlar. Gregor Mendel (1822-1884) çeşitli bezelye ırkları arasında çaprazlama yaparak çeşitli kalıtım kurallarını keşfetmiştir.bu keşif hücra kuramı ve de Evrim kuramı kadar önemlidir. Mendelin keşiflerinin önemi onun ölümünden ancak 35 yıl sonra anlaşılmıştır.1900 lü yıllardan sonra mendelin keşfettiği kalıtım özelliklerinin merkezinin hücre çekirdeği olduğu ve bunların kromozomlar üzerinde yer aldığı keşfedildi. Bu yüzyıldan itibaren mikroorganizmaların insanlarda ve çeşitli canlılarda hastalık meydana getirdiği bilimsel olarak kanıtlandı.robert Koch (1843-1910) şarbon basilini üretmeyi başardı ayrıca tüberküloz ve kolera bakterisini buldu.bakterileri inceleme yöntemlerinide geliştirdi.
Louis Pasteur (1822-1895) başlangıçta mayanlamayı inceledi ve biyolojik olaylarda mantarlara bakterilerin oynadığı rolü keşfetti.pastörizasyon denilen yöntemi geliştirdi. O dönemde bile önemli ölçüde tartışılan kendiliğinden oluş görüşünü çökerten deneyler hazırlayıp uyguladı.kuduz aşısını buldu ve diğer hastalıklara karşı çeşitli aşılar hazırlanmasını sağladı.onun sayesinde mikroorganizmaların insan vücudu üzerindeki önemi anlaşıldı. Claude Bernard(1813-1878) fizyoloji üzerinde çeşitli araştırmalar yaptı.mide özsuyunu,tükrüğü ve pankreas özsuyunu inceledi.iç ortam kavarmını(homeostazi) kavramını geliştirdi. Ayrıca çeşitli zehirlerin canlı üzerine yaptığı etkileri araştırdı.hermann v Helmholtz(1821-1894) sinir teli boyunca oluşan akımı ölçtü, fizyolojik akustik ve optik üzerine araştırmalar yaptı.ivan Pavlov (1849-1936) şartlı refleksin nasıl işlediği açıkladı. Çevreden gelen uyarılarla salgıbezleri arasındaki ilişkiyi gösterdi. 20.Yüzyıl Bu yüzyılda elektron mikroskobunun keşfi ile hücre alanındaki bilimsel bilgilerde büyük bir gelişme başlamıştır.1930 lu yıllarda DNA ve RNA nın varlığı keşfedilmiştir. 1953 yılında Watson ile Crick DNA molekül modelini açıklamışlardır.genetikte Thomas H Morgan (1866-1945) mutasyonun canlılar üzerindeki etkilerini araştırmıştır.virüslerin keşfi Stanley ile 1935 yılında gerçekleştirilmiştir. Bir önceki bölümde insan genomu projesi tarihi içinde anlatılan gelişmelerle birlikte Biyoloji yüzyılımıza damgasını vurmuştur. 2.2 Biyologlar yaşamı açıklamak için çeşitli yöntemler kullanırlar. Bir çalışmanın bilimsel olabilmesi için konuya uzun süreli bir motivasyon göstermek gerekli şartlardan biridir.gözlem gücünün yüksek olması, verilerin iyi değerlendirilmesi, teknolojik alt yapıdan yararlanılması bilimsel çalışmayı diğer çalışmalardan ayırır.bilimsel çalışma ayrıca bir yöntem gerektirir. Bilimel yöntemde ilk adım sorunun düzenlenmesidir.sorunun bilimsel bir önemi olup olmadığı iyi değerlendirilmelidir. İkinci adım bu problemle ilgili gözlemler yapmaktır. Gözlemler sonucu oluşan bilgiler veri bankası oluşturur.veriler analiz edilmeye başlanır ve probleme verilecek cevap yavaş yavaş ortaya çıkar. Probleme verilen ilk cevap hipotez adını alır.hipotezler deney ve gözlemlere açık olmalıdır.gerektiğinde üzerinde değişikliklerde yapılmalıdır.hipotezler ispatlanıncaya kadar probleme verilen ilk cevaptır ve geçici de olabilir.yani hipotez yıkılabilir.hipotez kurulduktan sonra hipoteze dayalı tahminler yapılır. Tahminler kontrollü deneylerle sınanır. Bilimsel bir deney kontrol grubu ve deney grubu üzerinde yürütülür.örneğin bitkilerin gelişimi üzerine Ca elementinin etkisini araştıran bir bilim adamının deney düzeneği hazırladığını düşünelim.kontrol grubuna normal dozda Ca elementi verirken deney grubuna değişik oranlarda Ca elementi verir ve aralarındaki gelişim farklarına bakarak bir kıyaslamada bulunur.diğer değişkenlerin miktarları ise(su,oksijen gibi) kontrol ve deney grupları arasında sabit oranlarda tutulur. Kontrollü deneylerle sınanan tahminler hipotezi desteklerse hipotezimiz geçerlilik kazanır.fakat aynı hipotezi başka bilim adamlarıda kurmuş oldukları bilimsel deney düzenekleri ile desteklemeye devam ederse hipotezimizin geçerliliği geniş bir düzeye ulaşmış olur. Kökleşmiş hipotezler teori adını alır.değişebilme olasılıkları hipotezlere oaranla daha azdır. Ünite özeti --Biyoloji bilim olma niteliğini 18.yüzyıldan itibaren kazanmaya başlamıştır. --Eski çağda insanlar çöplerden ve artıklardan bazı omurgasız canlıların kendiliğinden oluştuklarını sanıyordu buna kendiliğinden oluş fikri denir. --Kendiliğinden oluş(abiyogenez) Pasteur un yaptığı deneylerle ortadan kaldırılmıştır. Canlılar kendiliğinden değil bir önceki canlılar tarafından oluşturulur.(biyogenez) --İnsan embriyosu zigottan itibaren sıralı bir biçimde çeşitli basamklardan geçerek oluşur. Eskiden yumurta içinde bulunan küçük bir insanın bulunduğuna zamanla büyüdüğüne inanılıyordu. --Günümüz biyoteknoli çağıdır.genetik bilginin çoğalması hücrenin moleküler seviyede daha iyi anlaşılması, elektronik ve bilgisayar bilimlerindeki ilerlemeler genetik mühendisliğinin gelişmesine neden olmuştur.