Kendi Genetik Malzemesi Olmayan Mitokondri Keşfedildi

Alfred Wegener Enstitüsü’nden Uwe John liderliğindeki uluslararası bir bilim ekibi, tek hücreli bir parazitte genetik malzemesi olmayan mitokondri keşfetti. Araştırma ayrıntılarını Science Advan..
Görsel Telif: Uwe John et al.

Alfred Wegener Enstitüsü’nden Uwe John liderliğindeki uluslararası bir bilim ekibi, tek hücreli bir parazitte genetik malzemesi olmayan mitokondri keşfetti. Araştırma ayrıntılarını Science Advances dergisinde yayımlanan bir makale ile paylaşan ekip, Protista âleminin bir üyesi olan Amoebophrya ceratii türü dinoflagelatın yani ateş rengi algin mitokondrilerinin tıpkı diğer canlılardaki mitokondriler gibi enerji ürettiğini ama bunu kendilerine ait bir genetik malzemeleri olmadan yaptıklarını belirtiyor.

İnsanlar da dahil olmak üzere tüm hayvanların, bitkilerin ve diğer canlıların çoğunun hücrelerinde bulunan özel yapılar olan mitokondriler, enerji üretiminden sorumludur. Mitokondrilerin normalde kendilerine ait bir genetik malzemesi olur; yani onu taşıyan canlının hücresinin çekirdeğinin içinde canlının genetik kalıtımla aldığı DNA’sı varken, hücre çekirdeğinin dışındaki mitokondrinin içinde de mitokondrinin kendi DNA’sı olur. Bölünerek çoğalan mitokondriler, dişi ebeveynin yumurta hücresinde bulunması sayesinde yavruya aktarılır ve fetüs gelişirken her hücre bölünmesi sırasında, bölünerek çoğalan mitokondriler de yavru hücrelere bölüştürülür. Endosimbiyotik Kuram‘a göre bu durumun kökenindeki olay, bir zamanlar bağımsız bir tek-hücreli olarak yaşayan mitokondrinin atasının, bir başka hücrenin içine yerleşmesi ve bir ortakyaşam (simbiyoz) oluşmasıdır.

Ateş rengi algler bol bulunan, başarılı ve çok çeşitli canlılar olup, okyanuslarda bulunan planktonların büyük bölümünü oluştururlar. Yaşam tarzları da birbirlerinden farklı olabilir. Bilinen 2.000 türün yaklaşık yarısı bitkiler gibi fotosentez yaparken, diğerleri avcıdır (yırtıcıdır) ya da farklı zamanlarda farklı besin çeşitleri ile beslenir. Ayrıca bu hayvan grubunun içinde parazitler de vardır. Bu parazitlerden birini kısa süre önce mercek altına alan bilimciler, yaptıkları keşiften çok etkilendiklerini belirtiyorlar.

Araştırmacılar araştırma nesnelerini ilk önce Alexandrium cinsinden olan başka dinoflagelatlarda keşfetti. Bu cins, kötü şöhretli deniz simyacıları olan ve toksik alg patlamaları oluşturmaya eğilimli çok sayıda türü kapsar. Bazı vakalarda, su yüzeyinin bütününü bu tek-hücreli organizmalar halı gibi kaplar ve insanlar için tehlikeli olabilen bir nörotoksin olan saksitoksin üretir. Ama bu patlamaları kontrol altında tutan parazitler de vardır; örneğin bu çalışmanın merkezinde yer alan tür olan Amoebophrya ceratii türü gibi.

“Bu tek-hücreli organizmalar, uygun bir konak bulana dek, dinospor adını verdiğimiz şeyler olarak suda süzülür,” diyor Uwe John. Bulduklarında da konağa yapışıp nüfuz eder ve içeriden yemeye başlar. Bu süreçte parazit giderek büyür ve sonunda çok sayıda çekirdeğinin olduğu bir aşamaya ulaşır. Ölen konaktan dışarıya bir kurtçuk gibi çıkar ve yüzlerce yeni dinospor hâlinde çözünür. Bu enfeksiyon çevrimi sadece üç-dört gün sürer ve Alexandrium popülasyonlarını önemli ölçüde azaltabilir. John, toksik alg patlamalarının şimdilerde Brittany kıyılarında daha ender görülmesinin, bu parazitler sayesinde olduğunu belirtiyor.

Amoebophrya‘nın kabaca 100 milyon baz çiftinden oluşan genomunu (tüm genetik malzemesini) dizileyen araştırmacılar, bunun dinoflagelat standartlarına göre çok düşük bir baz çifti sayısı olduğunu vurguluyor. Diğer türlerin genomları bin kez daha büyük olabiliyor; yani insan genomundan bile daha büyük olanları var. Fakat aslında küçük bir genom, bir parazit için hiç de sıradışı bir şey değil. Bu yaşam tarzını benimseyen canlıların çoğunun, sağ kalmak için gereksinim duydukları metabolik ürünlerin hepsini üretmesine gerek kalmaz çünkü konaklarından çalarlar. Bu onları konaklarına bağımlı kılsa da, pek çok genden bağımsız olarak yaşamalarına olanak tanır. Ama Amoebophrya ceratii türünün seçtiği yol o değil. “Bu türde, neredeyse tüm metabolik süreçler hâlâ işliyor; yani kendi kendine epey iyi şekilde yaşayabiliyor olması lâzım,” diyor Uwe John. Bunu da herhangi başka bir dinoflagelattan önemli ölçüde daha az genetik malzeme ile yapabilir.

Bu indirgeme özellikle genomun çekirdek dışında bulunan parçasında göze çarpıyor. Bitkilerde ve alglerde, onların kendi DNA’ları sadece çekirdekte ve mitokondride bulunmakla kalmayıp, fotosentez için gereksinim duydukları plastidlerde de bulunur. Genel olarak dinoflagelatlarda, bu plastid DNA’sı oldukça basittir ve sadece 14 genden oluşur. Yine de Amoebophrya ceratii plastidlerden büsbütün kurtulmuşa benziyor; genlerinin de biri hariç hepsinden.

Ama parazitin mitokondrileri ile ilgili olarak benimsediği ‘bütçe kesintileri’ daha da etkileyici. Akraba türlerde, bu küçük enerji santrallerinin DNA’sı hâlâ üç tane gen taşıyor; uzmanlar genellikle bunların vazgeçilemez olduğunu düşünür. Ama Amoebophrya ceratii görünüşe bakılırsa mitokondri genomunu tamamen bütçe dışı bırakmış; yorucu çabalara rağmen, ekip varolduğuna dair bir ize rastlayamadı. Üç genden iki tanesi hiçbir yerde bulunmadı; üçüncüsü olan sitokrom c oksidaz 1 (COX1 veya COI) ise çekirdeğe göç etmişti. Bunun kendisini çok etkilediğini anlatan Uwe John, mitokondrisinin genetik malzemesi olmayan başka hiçbir oksijen-soluyan yaşam formuna rastlanmadığını hatırlatıyor.

Parazitlerin hızlı şekilde çok sayıda dinospor üretmesi için bu yöntemin çok yararlı olacağı anlaşılıyor. Süreçlerin tamamını çekirdeği kullanarak düzenlemenin daha verimli olabileceğini söyleyen John, bunun konağın kaynaklarını da en verimli şekilde kullanacak yol olduğunu ekliyor. Ama yine de bunların hiçbiri, eğer enerji desteği kesilirse işe yaramaz. Ama bu pek muhtemel görünmüyor; mitokondriler tüm evrelerde gayet iyi çalışıyor. Hatta konak arayan dinosporların daha hızlı yüzmesine olanak veriyor. Bu parazitlerin enerji üretimi için kendilerine özgü bir strateji geliştirdiklerini belirten John, enerji üretmek için tüm hayvanların mitokondrilerinde bulunan beş bilinen protein kompleksinin sadece bir kısmına gereksinimleri olduğunu ekliyor.

Uzmanlar, elde ettikleri bulguların, dinoflagelatların evriminin yanı sıra, mitokondrinin ve plastidlerin evrimsel tarihine de ışık tutabileceğini düşünüyor. Görünüşe bakılırsa, bir zamanlar bağımsız yaşayan canlılar olan plastidler ve mitokondriler, daha sonra endosimbiyontlar olarak kısmen bağımlı biyolojik varlıklar olmuştu; nihayetinde bir dinoflagelatta durum bir adım daha ileri giderek, kendilerine ait genetik malzemelerini de yitirmelerine ve kimyasal makineler hâline gelmelerine yol açtı.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv