BİTKİLERİN SU İLETİM BORULARINDAKİ TASARIM HARİKALIĞI

Prof. Dr. Fatih SATIL
Balıkesir Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Balıkesir.
[email protected]

Bitkilerde su ve suda erimiş maddeler ile yapraklarda üretilen maddelerin ilgili organlara ulaşması için özel bir iletim dokusuna ihtiyaç vardır. Bu iletim dokusunun da bitkinin köklerinden başlayarak, çeşitli toprak üstü organlarında ilerleyip en uç noktaya kadar uzanması gerekir. Bitkilerde birbirinden farklı yapı ve görevde iki tip iletim dokusu bulunur. Bunlar, su ve suda erimiş anorganik maddeleri ileten Odun borusu (Ksilem) ve besin maddelerini ileten Soymuk borusu (Floem) adını alır.

Su ileten odun boruları, bitkiler için gerekli olan suyun bitki köklerinden metrelerce yukarıya taşımak için gerekli olan en uygun tasarımla yaratılmış ultra kılcal borulardır (Şekil 1). Bu kılcal borular, ilk teşekkülünden gelişimine kadar muntazam bir farklılaşma safhalarından geçirilir.

A B

Şekil 1: Bitkilerde su ileten odun boruları. A: Boyuna görünüm, B: Enine kesitte görünüm (Bar: 20 µm).

İletim dokusunda suyun taşınabilmesi; iletken hücrelerin iletim yönünde uzaması, uzamış hücrelerin enine çeper yüzeylerinin mümkün olduğu kadar genişlemesi ve bu hücrelerde enine çeperlerin tamamen ortadan kalkması ile gerçekleşir[1].

Bitkilerde suyun taşınmasında görevli olan su boruları; suyun bitki köklerinden en üst noktaya kadar taşındığı ultra kılcal borulardır. Bu borular; iletim yönünde sıralanmış, ergin fazda protoplastlarını kaybetmiş, çeperleri odunlaşmış (ligninleşmiş) uzun ölü hücrelerden meydana gelirler. Enine kesitlerde dairesel veya çokgen görünen bu elementlerin çeperlerinde direnç ve sağlamlığı artırmak amacıyla kalınlaşma meydana getirilmiştir (Şekil 2).

Şekil 2: Bitkilerde su iletim borularının iç yapısı (Enine kesit, Bar: 60 µm).

Bitkinin büyüklüğü ne olursa olsun, taşıma sistemini teşkil eden bu boruların çapları yaklaşık meşe ağacında (Quercus sp.) 0.25 mm, ıhlamur (Tilia sp.) ağacında 0.006 mm genişliğindedir. Odun boruları olarak adlandırılan bu borular trake ve trakeit olmak üzere iki tiptir: Trakeidler; sivri uçlu, çapları dar, kapalı ve takriben 1 mm uzunlukta olan ölü hücrelerdir. Trakeler, trakeitlere göre daha kısa, çapları daha geniş açık ve boru şeklinde ölü hücrelerdir[2].

Odun Borularının Tekâmülü

Odun boruları, kambiyumda boyuna dizilmiş olan meristematik hücrelerden hâsıl edilirler. Bu kılcal borular, ilk teşekkülünden olgun hale gelinceye kadar muntazam gelişim basamakları gösterir.

Başlangıçta canlı olan bu boru hücreleri, ölü hücreler olacak şekilde programlanmışlardır. Bu hücreler bir plân ve program dâhilinde tekâmüle uğratılınca; protoplastlarını tamamen kaybeder, enine çeperleri erir, içi boş ve ölü boru hücreleri haline dönüşürler. Bu şekilde, odun borularının farklılaşmasında, genetik olarak programlanmış hücre ölümüne apoptosis denir[3].

Suyun aktif bir şekilde taşınabilmesi için bu hücrelerin ölmesi gerekir. Bu olay nasıl gerçekleşir? Ne zaman gerçekleşir? Bu olayın ne zaman gerçekleşeceğine kim karar verir? Bunlar çok önemli hususlardır.

Odun borularında apoptis, bir plân ve program dâhilinde gerçekleşir. Sitoplâzma ve çekirdek, hücre zarı altında çevresel durum alır. Hücrenin alt ve üst çeperleri erimeye başlar. Bu görev enine çeperleri eritici enzimlere verilmiştir. Daha sonra, hücreler protoplastlarını tamamen kaybeder, hücreler arasındaki enine çeperler erir. Sonuçta; geniş, içi boş ve ölü boru şeklinde hücreler teşekkül eder (Şekil 3).

▬▬▬►►

Şekil 3: Bitkilerde su ileten odun borularının gelişimi (Yentür, 2003).
Boyuna kesit. Sol başta genç hücreler. Bunlar giderek genişliyor, sitoplâzmalarını ve çekirdeklerini kaybedip hücreler arası zarlar eriyerek iletim borusu haline dönüştürülüyor.

Bitki fizyologları ve moleküler biyologlar tarafından farklılaşma olayı; hücrelerde genlerin zamana ve şartlara bağlı olarak aktivasyonu ve baskılanması (represyonu) ile izah edilmektedir[4].

Bu durumda, farklılaşmanın gerekliliğine, zamanına, nerede olacağına ve ne zaman duracağına nasıl karar verilmektedir?

Genlerin aktif hale geçmesi (aktivasyonu) ve baskılanması (represyonu) da hormonlar tarafından kontrol edilmektedir. Birçok morfogenetik çalışmada bu hücrelerde farklılaşmanın başlatılmasında Oksin ve Sitokin hormonlarının rolleri ispatlanmıştır. Ancak bu hormonların sentezi de, kontrolü de ilgili genlerin kontrolündedir[5].

Bu durum; “Bu olaylar genlerin mi, yoksa hormonların mı kontrolü altında?” sorusunu akla getirmektedir. Sonuç olarak hücrelerdeki farklılaşma olayı hala tam olarak açıklanmış değildir.

Şüphesiz ki son derece karmaşık olan hücrelerdeki bu farklılaşma olayları, akıl ve şuurdan yoksun olan genlerin, hormonların ve tesadüflerin yapacağı bir iş değildir.

Bitkilerdeki su taşıma borularındaki tasarımda olduğu gibi gayet derin ve bilinmez ve çok ehemmiyetli, bin cihette de hikmeti olan bir hakikate “Genlerin kontrolü”, “Hücrelerdeki totipotensi” ve “hormonal yönlendirme” gibi fennî bir nam takarak bu biyolojik olay bilimsel bir dil ile açıklanmaya çalışılmaktadır.

Hâlbuki bu bir açıklama değil bir adlandırmadır. Yüz sahife ile tarif edilse ve hikmetleri beyan edilse ancak tamamıyla bilinecek derin ve geniş bir hakikat-ı meçhuleye bir nam takarak; malûm bir şey gibi: "Bu budur" deyip bu olayları tesadüfe, tabiata havale etmek bu mucizelerin arkasında iş gören harika kudreti perdelemektir. Bu bilim değil pozitivizme dayalı ideolojik bir düşüncedir.

Odun Borularının Tekâmülündeki Hikmet

Odun borularındaki bu tekâmülün çok önemli bir sebebi vardır. Suyun borularda taşınması sırasında, herhangi bir engelle karşılaşmadan rahatça hareket etmesi gerekir. Bunu sağlamak için hücrenin tam anlamıyla boş bir boru haline dönüşmesi şarttır. Bu değişime ek olarak, hücrenin oyuk bölgesi, birbirlerine kolay bağlanabilmeleri için, bir sonraki hücrenin oyuğu ile uyumlu halde yaratılmıştır. Bu uyum sayesinde hücre uzantıları gövde boyunca bir seri boru hattı haline dönüşmüş olur (Şekil 4).

Görüldüğü gibi, odun boruları; bitkiler için gerekli olan suyu metrelerce yukarıya taşımak için gerekli olan en uygun tasarımda yaratılmışlardır. Çapları yaklaşık 0.25 mm-0.006 mm genişliğinde olan su borularındaki bu tasarım için gerekli olan kriterler:

Hücrelerin iç kısmı boş olmalı ki su hiç bir engelle karşılaşmadan kolayca taşınabilmeli,
1 mm’den daha küçük bu hücreler birbirine bağlanmalı,

Şekil 4: Bitkilerdeki suyu ileten odun borularının yapısı. (A, B, C: Boyuna kesit, D: Enine kesit) (Bar; A: 200 µm, B: 40 µm, C, D: 5 µm).

Hücre bağlantı noktaları birbirine uyumlu olmalı,
Suyu sızdırmamalı,
Basınca ve çürümeye dayanıklı olmalı,
Eğilme ve bükülmelere karşı dayanıklı olmalı ve büyümekte olan bitkiye uyum sağlayabilmeli.

Böyle son derece ilim ve hikmet gerektiren bu tasarımlar tesadüflerle ve sebeplerle açıklanabilir mi?

Su İletim Borularının İç Tasarımı

Odun borularının duvarları oldukça kalındır. Çünkü su, emilme yoluyla ve belli bir basınç altında, ağacın içinde bulunan bu boru sistemi ile taşınacaktır. Borular oldukça güçlü olan bu negatif basınca karşı koymak zorundadırlar. Ayrıca, suyu sızdırmayacak ve çürümeye dayanıklı sağlam bir malzemeye ihtiyaç vardır. Bu sebeple su borularının duvarı da basınca dayanabilecek sağlam malzemeden yapılmıştır.

Su İletim Borularının İç Tasarımında Kullanılan Malzeme

Su ileten boruların yan duvarları, sağlam bir malzeme olan lignin (odun) denilen maddenin katılımıyla dayanıklı ve su geçirmeyen bir yapıya dönüşür. Hücre duvarında biriken lignin su geçirmez özelliği yanında, boruları basınca ve çürümeye karşı da korur.

Bu yapının teşekkülü ile ilgili olarak cevap bekleyen sorular vardır. Bunlar:

Birçok farklı çeper malzemesi varken neden lignin kullanılmaktadır?
Böyle bir malzemenin bu iş için uygun olduğu nasıl tesbit edilmiştir?
Su borusunda taşınacak suyun meydana getireceği basınç nasıl hesaplanmaktadır?

Bitkilerdeki su boruları, eğilme ve bükülmelere karşı dayanıklı olması ve büyümekte olan bitkiye uyum sağlayabilmesi için de esnek bir yapıda olması gerekir. Odun boruları bu şartlara uygun olacak şekilde; yan duvarlarının iç kısmında halkalı, sarmal, ağsı şekilde özel kalınlaşmalar tasarlanmıştır (Şekil 5). Bu tasarım, hücre, doku ve organın uzamasına, büyümesine ve esnemesine izin verir.

Tüm bu tasarımların yapılabilmesi için, başta inşaat ilmini, yapı malzemeleri bilimini, basıncı hesap edebilecek fizik ilmini, biyokimya, fizyoloji, sistematik, anatomi ve morfoloji ilmi gibi birçok ilmi bilmek gerekir. Ancak, odun olarak nitelendirdiğimiz ölü hücrelerde bunları bilecek ne akıl ne de hayat vardır.

a b c

Şekil 5: Odun borularının iç duvar tasarımı. a. Enine kesitte boruların içten görünümü, b, c: Boruların iç duvar kalınlaşma tipleri (Bar: 10 µm).

Sonuç olarak, bu yapıyı nihayetsiz bir hikmet, hadsiz bir kudret ve muhit bir ilim sahibinden başkası yapamaz.

Odun borularının teşekkülündeki bu ölçü ve düzen bize sonsuz bir ilim ve hikmet sahibi Yüce Yaratıcı’yı göstermektedir. Kur’an bu gerçeğe birçok ayette işaret etmektedir:

“Allah her şeyi yaratmış, ona ölçü, biçim ve düzen vermiştir”[6].

“Biz, her şeyi belli bir ölçüye göre yarattık”[7].

Fevkalade plânlı, programlı bir şekilde değişime uğratılan, özel bir ölçü ve plana göre tasarlanmış olan bitkilerdeki su borularının tekâmülü; “kendiliğinden oluş”, “tabiat” ya da “sebepler” ile açıklanamaz. Bu sistemi nihayetsiz bir hikmet, hadsiz bir kudret ve muhit bir ilim sahibinden başkası yapamaz ve ağaçların içine yerleştiremez. Kur’an’da, Allah'ın yaratma sanatı şöyle bildirilir:

“O Allah ki, yaratandır, (en güzel bir biçimde) kusursuzca var edendir, 'şekil ve suret' verendir…”[8].

Allah’ın Bâtın ismi ile her bitkinin içine yerleştirilmiş olan bu odun boruları, o ağacın bütün doku ve organlarına uygun şekilde ve hassas ölçülerde yaratılmıştır.

Bazı Bitkilerde Odun Borularının Olmamasının Hikmeti

Eğrelti ve açık tohumlu bitkilerde sadece trakeidler bulunmaktadır. Kapalı tohumlu bitkilerde ise hem trakeit hem de trakeler yer alır (Şekil 6).. Trake ve trakeitlerin varlığı ya da yokluğu suya olan ihtiyaç ile doğrudan ilişkilidir. Açık tohumlu bitkiler bilindiği gibi iğne yapraklıdır. Yapraklarda terleme yüzeyi dar olduğu için terleme de az olacaktır. Bu tür bitkilerde suya ihtiyaç daha azdır. Bu sebeple bu bitki grubunda suyun taşınmasında sadece trakeitler yeterli olmaktadır.

Ancak kapalı tohumlu bitkiler ise genellikle geniş yapraklı bitkilerdir. Yapraklarda terleme yüzeyi geniş olduğundan su kaybı daha fazladır. Suya ihtiyaç daha fazladır. Bu sebeple bu gruptaki bitkilerde trakeitlere ilave olarak trakeler de iş görmektedir.

Bu konu; bir sanatkârın sanatında farklı özellikler sergilemesi olarak değerlendirilebilir. Yasin suresinin 79. ayetinde; “… O, her türlü yaratmayı bilendir.” denilmektedir. Bu ayetten hareket ederek, Yaratıcı bu tarz düzenleme ile bitkileri damarlı da damarsız da yaratabileceğini ya da farklı bitkilerin odun yapısında da farklı tasarruflar yapabileceğini anlayabiliriz.

Sonuç olarak, “ihtiyaca cevap prensibi” çerçevesinde bitkiler, yaşama ortamlarına uygun olarak ihtiyaçlarına cevap verecek gerekli donanımlarla yaratılmışlardır.

İşte bütün bunlar bize; bitkilerin ihtiyaçlarını bilen ve gören ve ihtiyaçlarına uygun cevap veren birisinin varlığını gösterir.

a b

Şekil 6: Farklı bitkilerin odunlarından alınmış enine kesitler: a) Açık tohumlu (Gymnospermler), b) Kapalı tohumlu (Angiosperm).

Sonuç ve Teklifler

Biyolojik Olaylar, “Kendiliğinden Oluşma” ile ya da “Gelişigüzellik” ile açıklanamaz.

Burada olduğu gibi, biyolojik olayların büyük bir kısmında fevkalade plânlı, programlı ve son derece karışık bir yapı göze çarpmaktadır. Bir veya iki kademeli basit bir hadise değildir.

Behe (1996), verdiği bazı biyokimyasal örneklerle, “biyolojik olayların bir plân ve programın gereği olduğu”nu açıklamaya çalışır. Behe tarafından geliştirilen ve dünyada yoğun ilgi uyandıran “Akıllı Tasarım (Intelligent Design)” teorisi, varlıkların tesadüfî olarak değil, ilim, hikmet ve kudretin muhteşem planı dairesinde var olduğunu bilimsel izahlarla ortaya koyuyor. Bunu yaparken de Fâil konusunda bir isim vermeden ve vahiyden bahsetmeden meseleyi tamamen bilimsel örneklerle açıklıyor. Ancak tüm örneklerin sonunda ilmi ve kudreti nihayetsiz bir tasarımcının varlığını gözler önüne seriyor.

Netice itibariyle, ağaçların ihtiyaçları olan suyun topraktan en uçtaki yapraklara kadar dışarıdan hiçbir müdahale olmadan taşınması mucizevî bir olaydır. Bu mükemmel faaliyetin gerçekleşmesi için ağaçlar çok detaylı ve son derece mükemmel bir sistemle donatılmışlardır. Su, ağacın köklerinden gövdesine ve dallarına doğru uzanan ultra ince borulardan kurulan bir sistemle taşınmaktadır. Şüphesiz ki bu olay akıl ve şuurdan yoksun olan ağaçların ya da su moleküllerinin ya da tesadüflerin eseri bir iş değildir. Bu sistemi, nihayetsiz bir hikmet, hadsiz bir kudret ve muhit bir ilim sahibinden başkası ağaçların içine yerleştirmiş olamaz.

[1] Bollhöner B, Prestele J, Tuominen H. Journal of Experimental Botany, 63 (3): (1081–1094), 2012.
[2] Yentür, S. Bitki Anatomisi, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 2003.
[3] Bollhöner B, Prestele J, Tuominen H. Journal of Experimental Botany, 63 (3): (1081–1094), 2012.
[4] Kocaçalışkan, İ. Bitki Fizyolojisi, Nobel Yayınevi, 2008.
[5] Kocaçalışkan, İ. Bitki Fizyolojisi, Nobel Yayınevi, 2008;
[6] Furkan Suresi, 2.ayet.
[7] Kamer Suresi, 49.ayet.
[8] Haşr Suresi, 24.ayet.