Zekanın Genetiği – Zeka Nasıl Ortaya Çıkıyor?

Sinirbilim’de yayınlanan 1000. yazı benim için çok özel. Siteyi ilk kurduğumda acaba ne zaman 1000 yazıya erişeceğiz diye düşünüyordum. 5 yıl sürdü. Beyin bilimlerinde en çok ilgilendiğim alan her zaman bilişsel sinirbilim olmuştur. Zeka, öğrenme, hafıza ve karar verme mekanizmaları yıllardan beri takip ettiğim ve araştırdığım konulardı. 2014’teki stajımı da amaca yönelik ve amaçtan bağımsız karar verme mekanizmalarının yaşla ilgisi üzerinde yapmıştım.

Genetikçi olmamdan dolayı bu yazıda ilgi alanım ve bilgi birikimimle birleştirmeyi düşündüm. Zekanın genetiği herkesin çok merak ettiği ve sık sık sorduğu bir konu. Zekanın çevresel etkenlerle geliştirilebildiği düşünülse de aslında bu sadece potansiyelin en üst aşamasına çıkmaktan ibaret gibi görünüyor. Örneğin genlerinizin izin verdiği 100 birimlik bir zeka potansiyeliniz var. İyi beslenme, egzersiz ve mutlu bir çocukluk sizi en fazla 100 birime ulaştırıyor. Bu konu yıllardır tartışılıyor ve genetiğin etkisi her geçen gün daha büyüyor. Şimdi zekanın genetiği konusunu ayrıntılı olarak irdeleyelim.

Zeka Nedir ve Nasıl Ölçülür?

Zeka insanların belirli olaylar ve durumlardaki problem çözme, kritik düşünme, anlama, öğrenme ve planlama süreçlerini ifade eder. Kısacası bir konuyla ilgili gelen bilgiyi işleme yeteneğidir. Zekanın tanımı ile ilgili henüz ortak bir fikir birliğine varılamadı. Zeka her zaman sayısal bir beceri imiş gibi ifade ediliyor ama birden fazla zeka türü olması çok muhtemel.

Daha ne olduğunu tanımlayamadığımız bir şeyi nasıl ölçeceğimizi de bilmiyoruz. IQ testlerini bilirsiniz. Zeka katsayısı anlamına gelen “IQ” testlerinde sıradaki şekli bulunuz, araya hangi sayı gelmeli gibi sorular vardır. Sizce Charles Darwin, Beethoven, Picasso gibi insanlar bu teste girseydi sıradaki şekli bulabilirler miydi? Belki bulurlardı ama bulamasalar bile bu onları aptal yapmaz. Howard Gardner çoklu zeka teorisini geliştirirken bunu farketti ve zekanın farklı türleri olabileceğini öne sürdü. Teorinin ilk halince sözel zeka, duygusal zeka, müzik zekası gibi türler vardı. Ancak Darwin hala hiçbirine uymuyordu. Bir gün Gardner’ın arkadaşı Darwin gibi ünlü biyologları bu teoride nereye yerleştireceğini sordu. Gardner onlar için doğa zekası (natüralist intelligence) kavramını icat etti. Peki bu zeka türlerini ölçmemizin bir yolu var mı?

Zekanın Genetiği Anneden mi Babadan mı Geliyor?

Geçmiş yıllarda zeka ile ilgili genlerin X kromozomunda olduğu ve zekanın anneden geldiği ile ilgili haberler yayınlandı. Erkek çocukları anneden bir X kromozomu, babadan Y kromozomu alır. Kız çocukları anne ve babasından birer X kromozomu alır ama babadan gelen X kromozomunun inaktivasyona uğrama ihtimali daha yüksektir. Zekanın hangi ebeveynden daha çok geldiğini bilmiyoruz. Çok büyük ihtimalle kalıtım süreci tamamen rastgele oluyor. Anne bir X kromozomunu yavruya verse bile hangi ebeveyninden aldığı X kromozomunu aktardığı bilinmiyor. X kromozom inaktivasyonu tamamen rastgele olan bir süreçtir. Zeka, iki ebeveynin genlerinin ortak bir ürünüdür.

Araştırmacılar zeka ile ilgili 500’den fazla gen tanımlamışlardır. Bu o kadar geniş bir ağdır ki beyinde bir bölgeye hapsedemezsiniz. Beynin prefrontal bölgesi bilişsel işlevlerin en yoğun işlendiği alandır. Alnımızın hemen arkasında bulunan bu bölge beynimizin orkestra şefi gibi davranır. Zeka ile genlerin sadece %7’si insanlar arasında farklılık gösteriyor. Literatürdeki bilgilere göre araştırmacılar zekanın %50-80 oranında genetiğe bağlı olduğunu düşünüyor.

Zekanın nasıl oluştuğunu anlamak istiyorsak gelişimsel aşamada hangi genlerin rol oynadığını bilmemiz gerekiyor. Şimdi biraz daha ileri seviye genetiğe girelim.

Zeka Nasıl Oluşuyor?

En başa dönelim. Döllenme gerçekleşti ve zigot oluştu. İkiye, dörde, sekize derken bölünmeler ardı ardına gerçekleşiyor ve embriyo büyüyor. Hücreler arasındaki ilk farklılaşma bir grup hücrenin uterus duvarında, diğer grubun rahim içine bakan tarafında kalmasıyla başlıyor (inner cell mass). Bu aşamadan sonra hücreler farklı sinyaller alıyor ve farklılaşma başlıyor. 14. haftada ilk nöronlar ortaya çıkıyor. Daha sonra aksonal ilerleme, hücre göçleri, sinaptogenez gibi süreçlerle beyin dokusu oluşmaya başlıyor. Zekanın altyapısı aslında akson – dendrit birleşmeleri, sinaps oluşumlarında saklı. Az sonra epigenetik süreçler de var ama şimdilik hücresel seviyede kalalım.

Ebeveynlerimizden gelen genlerin türü ve sayısına göre bazı proteinler üretiliyor. Örneğin BDNF en bilinen nörotrofik faktörlerden biridir. Ancak şöyle bir durum var. BDNF’nin farklı varyantları var. Yani herkeste aynı BDNF yok. BDNF geninin 66. kodonunda valinin yerine metiyonin sentezlenebilir. Zekanın genetiği aslında çoğunlukla bu tür küçük değişimlere dayanıyor. Bunlara tek nükleotit değişimi (SNP) adı veriyoruz.

Zekanın Genetiği Genlerin Sayı ve Türü ile Belirleniyor

İnsan genomunda 3,2 milyar nükleotit bulunur. Genomlarımızın çok büyük bir bölümü birbirinin aynıdır. Bazen tek harflik değişimler olur. Örneğin 1000 harflik bir DNA dizisi ele alın. Annenizde 118. harf, babanızda 578. Harf birbirinden farklıdır. SNP’ler yaklaşık 1000 nükleotitte bir görülür. Şimdiye kadar 100.000’den fazla SNP tanımlanmıştır. Çoğunlukla sessiz, işlevsel farklılıklardır ama çok önemli etkileri de olabilir. Duygu ve düşüncenin genetiği üzerine yaptığım konuşmalarda bu konudan ayrıntılı olarak bahsediyorum. Burada sadece zekanın genetiği ile ilgili kısımları anlatacağım.

Şimdi buraya kadar bir toparlayalım. Anne ve babamızdan belirli gen varyantlarını aldık. Bunların türü ve sayısı belli değil. A geninden annemizde 3 tane babamızda 7 tane olsun. B geninden de annemizde 5 tane babamızda 2 tane olsun. Siz annenizden 5 tane B geni babanızdan 7 tane A geni alabilirsiniz. Genlerin türü ve sayısı çok önemlidir. Hamilelikte annenin yeterince beslenmesi, egzersiz yapması gibi etkenler de bebeğin beyin gelişimini etkiler.

Epigenetik Yapı

Genlerin varlığından bağımsız olarak protein üretimini etkileyen bir başka mekanizma daha var: Epigenetik. Epigenetik mevcut genetik yapıyı bozmadan genlerin susturulup, aktifleştirilmesi ile mRNA sentezini kontrol etme sürecidir. Örneğin hücre bölünmesi sırasında histon proteinleri DNA’yı kendi etrafına sarar ve paketler. Paketlenen DNA’dan protein üretimi yok denecek kadar azdır. Genlerin bu şekilde histon proteinleri ile susturulması epigenetik düzenlemedir. Asetil ve metil grupları ile bazı genlerin etkinlikleri artırılıp azaltılabilir.

Tek yumurta ikizlerinde genetik yapı neredeyse tamamen aynıdır ama fenotipte ciddi farklılıklar gözlenir. Uzun yıllar boyunca bu farklılığın nedeni çözülemedi. Son 10 yılda yapılan araştırmalarda çevresel etkenlerin neden olduğu epigenetik farklılıklar ön plana çıktı. Embriyogenezin ilk dönemlerinde meydana gelen epigenetik dalgalanmalar ile aksonal büyüme ve sinaptogenez üzerinden zekanın genetiği de etkilenebilir.

Epigenetiğin Kalıtımsal Yönü

Epigenetik söz konusu olunca akla hemen çevre geliyor ancak bunun da kendi içinde kalıtımsal bir yapısı var. Histon proteinleri çoğunlukla yavrunun bölünen yeni hücrelerinde sentezlenir. Ancak anne ve babadan gelen gamet hücrelerinin içinde de histon proteinleri bulunur. Bu histon proteinlerinin halihazırda etkilediği DNA dizileri vardır. Fareler üzerinde yapılan araştırmalar travmatik deneyimlerin yavru hücrelere histon proteinleri üzerinden aktarılabileceğini göstermiştir.

Tabii bir de ŞANS etkeni var. Gelişimsel süreç o kadar fazla değişkene sahiptir ki bunu deterministik bir şekilde hesaplayamayız. Bazı şeyler rastgele olur. Öngöremezsiniz. Beyindeki nöronların birbirine bağlanma sürecinde kritik zamanlar ve eşik seviyeleri vardır. Yeteri kadar molekül doğru zamanda doğru yerde olmalıdır. Bir de nöronların birbirine bağlanması için nöron olmayan hücrelerin de yardımı gereklidir.

Waddington’ın Epigenetik Manzarası

C. H. Waddington’ın epigenetik manzara (epigeneti landscape) kavramı genotip ve fenotip arasındaki ilişkiyi çok güzel açıklar. Görselde de gördüğünüz üzere top bir noktada çıkar ve serbest hareket etmeye başlar. Gideceği yön doğrusaldır ancak bir yerde ayrım çıkar. Bu noktada topun hangi yöne gideceği rastlantısal olarak belirlenir. Top burada organizmayı temsil eder. Organizmanın gelişim sürecinde yukarıda bahsettiğimiz kritik zamanlar vardır. Gen kombinasyonları ve kalıtımsal diğer etkenler gidiş yolunu belirlese de bazı yol ayrımları rastlantısal olarak gerçekleşir.

Waddington’ın Epigenetik Manzarası

Yol ayrımları sürekli olur. Bir insanı klonlasanız görünüm olarak belki çok benzer başka bir insan elde edersiniz ama tamamen aynı fenotipte birini elde etmeniz mümkün değildir. Gelişimsel binlerce yol ayrımında her seferinde aynı seçimlerin yapılması gerekir. Evrimsel süreçte bu yol ayrımları organizmalara çok yarar sağlar. Dünyada milyarlarca insan var ama hepimiz birbirimizden farklıyız ve bir o kadar da birbirimize benziyoruz.

Zekayı Etkileyen Bazı Genler

Zekanın genetiği konusunun daha iyi anlaşılması için bazı genler üzerinden örnekler vereceğim. Evrimsel süreçte ihtiyaca göre genler çoğaltılabilir. Farelerde SRGAP2 geninin tek varyantı bulunur. Ancak insanlarda bu genin dört varyantı vardır: SRGAP2A, SRGAP2B, SRGAP2C, SRGAP2D. Bu gen nöral göç, morfogenez ve kortikal gelişimde çok etkilidir. Bu dört gen varyantının proteinleri arasında küçük domain farklılıkları gözleniyor. Farelerde SRGAP2C proteininin ekspresyonu artırıldığında dendritik dallanma da artıyor. Bu artış normalde sadece insanlarda oluyor. SRGAP2A ve SRGAP2C varyantlarına sahip olduğunuzu varsayalım. Bu iki genin ürünü bir arada bulunduğunda SRGAP2A proteini inhibe oluyor ve SRGAP2C proteini baskın çıkıyor. 20.000 gen arasından sadece birinin dâhil olduğu bir genetik denklem.

2015 yılında onlarca bilim insanının katıldığı bir çalışma dünyanın en itibar göre dergilerinden Nature’da yayınlandı. 8 nükleotit değişiminin bazı beyin bölgelerinde ciddi farklılıklara yol açabileceği gösterildi. En güçlü kanıtlar ise KTN1 genindeydi. KTN1 geni veziküllerin kinesine bağlanmasını sağlayan bir hücre zarı proteini olan kinektin reseptörünü kodlar. Baktığınızda çok küçük bir proteindir. Hücre zarında yer alan yüzlerce reseptörden sadece biri.

14. Kromozomda yer alan KTN1 geninin bir yerinde SNP görülüyor. G harfi C oluyor. Şimdi elimizde G ve C alelleri var. Anne ve babamızdan birer kromozom aldığımıza göre 3 olasılık var. CC, GG veya GC alellerinden birine sahipsiniz. Araştırmacılar bütün alellerin etkilerine bakıyorlar ve ilginç bir korelasyon görüyorlar. C alelini taşıyanların beyninde putamen bölgesi kayda değer bir şekilde büyük ve frontal kortekste bu gen daha fazla protein kodluyor. Bitmedi. Kinektinin daha fazla olduğu nöronların hücre gövdeleri daha büyüktür. Çok küçük bir gen bile gelişimsel aşamada zincirleme etkide bulunup beyinde çok ciddi etki yaratabilir. Daha böyle yüzlerce gen var.

Bu yazıyı burada bırakalım. İleride sıçrayan genlerin, travmaların, erken çocukluk deneyimlerin ve plastisitenin etkilerini yazacağım.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar
https://www.forbes.com/sites/emilywillingham/2016/09/16/no-research-has-not-established-that-you-inherited-your-intelligence-from-your-mother/#f6eb49c6502d
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2019.00044/full

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4429600/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4393366/

Çağlayan Taybaş

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Moleküler Biyoloji ve Genetik mezunuyum. Şu an PRA Health Sciences şirketinde Johnson & Johnson'a bağlı olarak kilnik araştırma asistanı olarak çalışıyorum. Lisans hayatım boyunca laboratuvarın yanında bilim yazarlığı, programlama, ney ve satranç ile uğraştım. Şu an latin danslarına çok ağırlık verdim. Mezun olduktan sonra askere gitmeden önce sinirbilim.org'u kurdum. Şu an iş hayatım çok yoğun olduğu için eskisi gibi yazamıyorum. Yine iyi idare ettiğimizi düşünüyorum. Bana herhangi bir soru sormak isteyen varsa c.taybas@gmail.com'a mail atabilirler.

Zekanın Genetiği – Zeka Nasıl Ortaya Çıkıyor?” için bir yorum

  • 24 Nisan 2020 tarihinde, saat 20:02
    Permalink

    Tebrik ederim, nice binlerce yazılar dilerim. iyi ki böyle bir bilim sayfası kurmuşsunuz👍

    Yanıtla

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.