Development Cell dergisinin 11 Temmuz 2016 tarihli sayısında yayımlanan makalede, Arabidopsis cinsi bitkilerin çanak yaprakları üzerinde yapılan bir çalışma, böylesi bir düzgünlüğün nasıl meydana geldiğini açığa çıkardı. Araştırma, bitkinin üreme organlarını tutan tomurcuk halindeki çanak yapraklar üzerinde yapılmış olmasına rağmen, bilimciler bütün organizmalardaki organ gelişimi için de benzer mekanizmaların geçerli olabileceğini düşünüyor. Çalışma, Cornell araştırmacıları tarafından yönetilen disiplinlerarası bir ekip tarafından yürütüldü.

Bitkiler üzerindeki çiçeklerin birbirinin aynısı olmasını ve iç organların üreyebilmesini sağlayan şey ne? Ekibin bulgularına göre; hücreler farklı hızlarda ve ayrı doğrultularda büyümelerine rağmen, bu değişiklikler zaman içerisinde ortalamayı buluyor. Hızlı büyüyen hücrelerin büyüme hızları zaman içerisinde yavaşlarken, diğer yavaş büyüyen hücreler zamanla hızlanabiliyor. Bu şekilde hücrelerin büyüme hızları, organ gelişimindekine eşit bir biçimde ortalama bir hıza erişebiliyor. Benzer şekilde zaman geçtikçe, farklı doğrultularda rastgele büyüyen hücreler, organın şeklini alacak şekilde ortalama bir düzgünlüğe dönüşebiliyor.

Uzay-zamansal ortalama (İng. spatiotemporal averaging) adı verilen bu ilke, hücrelerin olgunlaşmasına ve bitki üzerinde aynı boyut ve şekilde çiçekler meydana getirecek şekilde doğru zamanda büyümelerinin durmasına bağlı. Araştırmacılar, hücre duvarlarını sağlamlaştıran reaktif oksijen türlerinin (ROS) birikimini etkileyen, FtsH4 adını verdikleri bir gen keşfettiler. Hücre duvaları yeterince sertleştiğinde, hücre içerisindeki maddeler hücrenin büyümesi için yetersiz kalıyor ve hücre olgunlaşıyor. Büyümeyi durduran bu mekanizma, ayrıca uzay-zamansal ortalamayı da sağlıyor. ROS’ların doğru zamanda üretimini tetikleyen şeyin ne olduğu ise gelecekteki araştırmalarla açığa çıkacak.

Weill Hücre ve Moleküler Biyoloji Enstitüsü ve Bitki Biyolojisi Bölümü’nde yardımcı doçent olan ve Fransa’daki Lyon Üniversitesi’nde biyofizikçi olan Arezki Boudaoud ile birlikte çalışmanın yazarı olan Adrienne Roeder, “Bu, ilk defa gözlemlediğimiz özgün bir buluş, fakat bunun aslında bütün organizmalarda da böyle gerçekleştiğini düşünüyoruz” diye anlatıyor. “Diğer organizmalarda hücrelerin değişken olduklarını biliyoruz; bu nedenle diğer tüm organizmalarda gördüğümüz düzgün organların oluşumu için muhtemelen böylesi bir ortalama mekanizmasına gerek duyuyorlar.”

Çalışmanın ilk yazarı ve Roeder’ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacısı olan Lilan Hong, düzensiz boyut ve şekildeki çanak yapraklara sahip olna, mutasyona uğramış Arabidopsis bitkilerini araştırdı. Bu bitkilerde, FtsH4 geninin mutasyona uğramış bir türünü tanımladı. Araştırmacılar, bu genin işler durumdaki bir formuna sahip olmayan bitkilerin (mutasyona uğramış olanlardaki gibi) farklı boyutlar ve şekillerde çiçeklere sahip olduklarını gözlemlediler. Ayrıca bu mutasyona uğramış genin, ROS’ların birikimini çok erken tetikleyerek, hücrelerin çabucak olgunlaşmalarına, böylece büyümelerinin ve yönelimlerinin ortalamaya yaklaşması için gereken zamanı bulamamalarına ve bunun da düzensizliğe yol açtığını keşfettiler.

Gelişimsel biyolojinin temel bir gizemini açıklamanın ötesinde, düzenliliği ve düzenin nasıl bozulduğunu anlamanın, yaşayan bütün canlıların uygun bir biçimde işlev göstermesi için önemli olduğunu anlatıyor Roeder. Ayrıca aktardığına göre, satıcılar, meyvelerin ve piyasadaki diğer ürünlerin taşınma sırasında kolaylık sağlaması bakımından standart boyutlara ve şekillere ihtiyaç duyduğu için tarım açısından da önemli bir konu.

---

Kaynak: Phys.org, "Flower bud uniformity beholden to time and space"
< http://phys.org/news/2016-07-bud-uniformity-beholden-space.html >

Referans: “Variable Cell Growth Yields Reproducible Organ Development through Spatiotemporal Averaging”
< http://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(16)30419-1 >

---