Bazı organlarımız asimetriktir ama neden?

Bazı organlarımız asimetriktir ve sadece vücudun bir tarafında bulunur, örneğin karaciğer, kalp veya mide. Ama neden?

Neden çoğu hayvanın ve insanın iki tarafı (simetri) vardır?

Bir at, bir yusufçuk ve bir köpek balığının ortak noktası nedir? İlk bakışta pek bir şey yok gibi görünüyor. Yine de ortak bir özellikleri var: Hepsi bilateral simetrik – tıpkı tüm hayvanların yaklaşık %90’ı gibi. Bunların tipik özelliği, belirgin bir şekilde ayrılabilen baş ve arka uç ile iki simetrik vücut yarısına sahip olmalarıdır. Peki, neden bu Bilateria hayvanlar alemini domine ediyor? Ve neden örneğin mercanlar, denizyıldızları veya çoğu bitki bilateral simetri göstermiyor?

Yerçekimiyle şekillenmiş…

Dünyevi yaşamın simetrisi üzerinde belirleyici bir faktör yerçekimidir: Bu, neredeyse tüm doğal şekillere bir yön verir. Etkisi sadece dağların veya sarkıtların yüksekliğini ve şeklini şekillendirmekle kalmaz, aynı zamanda organizmaların vücut yapısını da etkiler. Bu, özellikle bitkilerde ve bazı sabit yaşayan su hayvanlarında belirgindir: Bu canlılar yukarı doğru ve dolayısıyla yerçekimine zıt yönde büyürler. Sonuç olarak, simetri eksenleri genellikle vücutlarının dikey ekseniyle örtüşür.

Bazı serbest yaşayan su organizmaları, radyal simetrik olup iki yanlı simetrik değildir; bunlar arasında radyolaryalar, birçok denizanası ve örneğin küresel Volvox kolonileri gibi plankton algleri bulunur. Genellikle iki simetrik vücut yarısına bölünmek yerine yuvarlaktırlar. Ortak özellikleri suda yaşamalarıdır. Suda, kaldırma kuvvetleri yerçekiminin etkisini en azından kısmen dengeler. Ancak bu su organizmalarının iki yanlı simetrik olmamasının başka bir sebebi daha vardır.

… ve hareketten

 Bu, vücut şekli ile hareket arasındaki yakın ilişkiyi açıklar: Kuşlar, balıklar, böcekler ve memeliler genellikle uzuvlarını kullanarak hareket ederler – ister yürüsünler, ister uçsunlar ya da yüzsünler. Bu durumda, her iki vücut tarafında eşit sayıda uzuv bulunması avantaj sağlar. Bu dengeyi teşvik eder ve uyumlu ve verimli bir hareket süreci sağlar. Örneğin, büyük bir sol kanadı ve küçük bir sağ kanadı olan bir kuş, stabil bir uçuş pozisyonu bulmakta zorluk çekerdi.

İki yanlı simetrinin bir diğer avantajı: İki simetrik tarafa ve bir ön ve arka uca ayrılma, verimli bir iş bölümü sağladı. Önde, kafada, duyu organları yoğunlaşır, yön bulmaya yardımcı olur ve ileriye bakar. Merkezi sinir sistemi ve beynin de bulunduğu kafada, bu duyu organlarından gelen uyaranlar işlenir. Kafa ucu ayrıca yiyecek alma işleminin gerçekleştiği vücut bölgesidir: Burada ağız ve dolayısıyla sindirim sisteminin başlangıcı bulunur. Arka veya alt vücut yarısı ise öncelikle atık maddelerin atılması ve hareket için hizmet eder.

Neden Uzaylılar da simetriktir?

Her iki faktörün, hareket türü ve yerçekiminin, bir organizmanın nasıl göründüğünü ve hangi simetriye sahip olduğunu büyük ölçüde etkilediği bilinmektedir. Bu ilke tüm yaşam formları için geçerlidir – muhtemelen gezegenimizin ötesinde de. Bu nedenle, astrobiyologların diğer gezegenlerdeki canlıların da belirli geometrik ilkelere uyacağını öngörmeleri kesinlikle saf hayal değildir.

Elbette astrobiyologlar, bir “ET”nin kaç gözü, burnu veya uzvunun olacağını bilmemektedir. Ancak birçok emare, uzaylıların da simetrik şekillere sahip olacağını göstermektedir – en azından bir gezegen veya ayda yerçekimi etkisi altında yaşıyor ve hareket ediyorlarsa. O zaman onlar da bu iki biçimlendiren faktörden etkilenmiş olmalıdır – ister dev bir amip, ister uzaylı kertenkele, ister küçük yeşil bir adam olsun.

İç, dışla aynı değildir

Ancak: Dıştan bakıldığında biz insanlar ne kadar simetrik görünsek de – iç organlarımızda durum farklıdır. Kalbimiz solda, karaciğer sağda ve bağırsaklar tek kaotik düğüm hâlindedir. Simetriye dair hiçbir iz yok. Peki neden? Düzenli dış görünüş ile asimetrik iç yapı arasındaki bu farkın sebebi nedir?

Vücudumuzun dış şekli ve iskelet yapımızın, tercih ettiğimiz hareket yönü ve yerçekiminin etkisiyle ilgili olduğu artık net. Ama doğa için bu kadar karmaşık işlere gerek olmadan, iç organları da simetrik tasarlamak daha kolay olmaz mıydı? Sonuçta bu prensibi birçok hayvan grubunda zaten uygulamış: ister toprak solucanı, böcek ya da karıncayiyen olsun – onların dış simetrisi iç yapılarıyla da uyumludur. Sadece daha gelişmiş hayvanların iç yapısında asimetri giderek ortaya çıkmıştır.

Biz insanlarda bu içsel asimetri, erken embriyo döneminde ortaya çıkar: Yaklaşık üçüncü haftaya kadar tamamen simetrik bir durumdayız. Ancak sonra embriyo bu düzeni aniden bozar. Bazı genlerin taraflara özgü aktiviteleri yönlendirmesiyle bazı organlar artık vücudun bir tarafına doğru hareket etmeye başlar: Kalp gelişimi sola, karaciğer sağa doğru hareket eder ve bağırsaklar ilk kıvrımlarını oluşturur. Tipik asimetrik iç yapımız böylece oluşur.

Kalp ve karaciğer yanlış tarafta olursa!

Kalbimizin sol tarafta ve apandisimizin sağ tarafta olması genellikle norm olarak kabul edilir – ancak istisnalar vardır: Yaklaşık olarak 8.000 ile 25.000 embriyodan biri ters yönde gelişir. İç organları normalin tam tersi şekildedir; örneğin kalbi sağda, karaciğeri ise solda bulunur. Bu ayna görüntüsü tüm organları kapsıyorsa, bu tür bir situs inversus genellikle herhangi bir belirtiye yol açmaz ve fark edilmeden kalabilir – en azından ilk röntgen çekimine kadar.

Bazı durumlarda organların yer değiştirmesi tam olarak gerçekleşmez. Örneğin sadece kalp yanlış tarafta bulunabilir, sindirim sistemi ise normaldir. Ya da sadece karın organları ters yönde yer değiştirmiştir, kalp ise normal olarak sol tarafa yerleşmiştir. Ayrıca bazı durumlarda embriyonik dönemde organlar ortadan bir tarafa göç etmemiştir. Bu durumda kalp ve karaciğer ortada yer alır ve yerleşim sorunu ortaya çıkar; genellikle organlarda ve büyük kan damarlarında şekil bozuklukları da görülür.

Böyle heterotaksilerin nedenleri sadece kısmen açıklanabilmiştir. Çoğunlukla, vücudumuzun sağ-sol simetrisini kontrol eden genlerdeki mutasyonlara bağlıdırlar. Bu genlerden biri bozuksa, örneğin kalbin sol vücut tarafına yer değiştirmesi etkilenebilir. Bu mutasyonların bir kısmı kalıtsal olduğundan, belirli heterotaksi türleri ailelerde sık görülür.

Birçok yaprak sapının altın açısının arkasında biyokimyasal bir süreç yatar: Büyüme hormonu Oksin’in kullanılabilirliği.

Kuşlar ve diğer uçan hayvanlar için kanatlarının ve vücut yanlarının dengeli olması hayati öneme sahiptir.