Kompleks Hücrelerin Evrimindeki Eksik Halka Bulundu!

Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, İsveç’teki Uppsala University ‘den bir araştırma ekibi, kompleks yaşamın evrimindeki kayıp halkayı ortaya koyan yeni bir mikrobu keşfettiği..
Görsel Telif: R.B. Pedersen, Centre for Geobiology (University of Bergen, Norge)

Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, İsveç’teki Uppsala University ‘den bir araştırma ekibi, kompleks yaşamın evrimindeki kayıp halkayı ortaya koyan yeni bir mikrobu keşfettiğinin sunuşunu yaptı. Araştırma, milyarlarca yıl önce bitkiler, mantarlar ve aynı zamanda hayvanlar ve insanların da sahip olduğu karmaşık hücre tiplerinin basit mikroplardan nasıl evrildiğine dair yeni bir anlayış geliştirdi.

Hücreler gezegenimizdeki bütün yaşam formlarının temel yapı taşlarıdır. Bakteri ve diğer mikrop hücreleri küçük ve basit yapıdayken, insanları da içeren “görünen yaşam” büyük ve kompleks hücrelerden oluşmuştur. Bu kompleks hücre tiplerinin kökeni, bilim camiasında uzun süredir bir gizem olarak duruyordu, ancak Uppsala University araştırmacıları basit hücrelerden kompleks hücrelere olan evrimsel geçişin kayıp halkasını ortaya koyan bir grup yeni mikroorganizma keşfetti.

Carl Richard Woese

Carl Richard Woese

1970’lerde biyolog Carl Woese, tamamen yeni bir mikroorganizma grubu olan arkeleri keşfetti ve zamanında bilim camiasını şaşkına uğratan keşfiyle; bu grubun Yaşam Ağacı‘nda (İng. Tree of Life) ayrı bir dal olduğunu gösterdi. Arke hücreleri de bakteriler gibi basit ve küçük olmasına rağmen, araştırmacılar arkelerin kompleks hücre tipi olan ve ökaryot olarak bilinen hücrelere sahip organizmalara daha yakın bir akrabalık ilişkisinde olduğu bulgusuna ulaştılar. Bu gözlem bilimcileri yıllarca süren bir bulmaca ile karşı karşıya bıraktı: Ökaryot organizmalardaki kompleks hücre tipleri nasıl basit arke hücrelerinden ortaya çıkmış olabilirdi? 

Nature‘ın Mayıs 2015 sayısında, Uppsala University’den ve çeşitli üniversitelerden araştırmacıların ortak yayımladıkları makalede, yeni bir Arke gurubu olan Lokiarchaeota‘yı (ya da kısaca Loki) keşfettiklerini ve çalışmada ökaryotların kökenine dair kayıp halkanın tanımlandığını belirtiyorlar.

Uppsala University Department of Cell and Molecular Biology bölümünden ve araştırma ekibinin başı Thijs Ettema, “Ökaryot hücrenin kökenine dair bilmece birçok parçası kayıp olan bir puzzle gibiydi. Umuyoruz ki; Loki, puzzle’ın eksik olan birkaç parçasını ortaya çıkaracak. Çünkü ilk sonuçları elde ettiğimizde, gözlerimize inanamadık. Loki’nin genomu üzerine çalışmamızla, bunun basit mikrop hücreleri ile kompleks ökaryot hücreleri arasındaki ara form olduğu sonucunu elde ettik” diyor.

Bizler bakterilerin arasında evrildik. Artı, onlardan evrildik. Hayvanlar, ökaryot denen ve bitkileri, mantarları, algleri de içeren bir organizma grubunda yer alır. Aşikâr çeşitliliğimize rağmen bütün ökaryotlar, diğer yaşam biçimlerinden ayrılmalarını sağlayan, aynı temel mimariye sahip hücrelerden oluşmuştur. Bu hücrelerde DNA’nın hemen hepsi merkezi bir çekirdekte, gruba adını veren yapıda paketlenmiş halde bulunur (“ökaryot” Yunanca’da “gerçek çekirdek” anlamına gelir). Ökaryotların hücreye yapısal destek sağlayan ve molekülleri hücre içinde bir yerden başka bir yere taşıyan bir iç ”iskelet”i vardır. Ayrıca hücrelere enerji sağlayan santraller olan, fasulye biçimli mitokondrilere sahiptirler.

Bütün ökaryotlar bu özellikleri paylaşır çünkü hepimiz iki milyar yıl öncesinde yaşamış aynı atadan geliyoruz. O noktaya kadar Dünya üzerindeki yaşamı iki ana alana ayırmak mümkündü: Hepimizin zaten bildiği bakteriler ve daha az aşina olduğumuz, yaşamla pek bağdaşmayan uç ortamları kolonize etme eğilimi gösteren arkeler. (…) Yeryüzünde yaşamın ilk 2,5 milyar yılı boyunca bakteriler ve arkeler büyük ölçüde ayrı bir evrimsel gelişim izlediler. Derken kader ağlarını ördü ve bir bakteri bir arke ile birleşerek bağımsız yaşama özgürlüğünü kaybedip sonsuza dek yeni ev sahibinin içinde kısılı kaldı. Pek çok bilim insanı ökaryotların bu şekilde ortaya çıktığını düşünüyor. İşte bizim yaratılış öykümüz: Yaşamın, gelmiş-geçmiş simbiyozların en büyüğünde, iki ana alanın birleşerek bir üçüncüsünü yaratması. Arke, ökaryot hücrenin ana gövdesini oluştururken, bakteri zamanla mitokondriye dönüşmüştür. (…) Mitokondrinin konakçı hücreyle kaynaşan çok eski bir bakteriden geliştiği açıktır; ancak bu olayın ökaryotların kökeni mi yoksa evrimlerinin pek çok dönüm noktasından biri mi olduğu, bilimciler arasında hâlâ sıcak bir tartışma konusudur. Bana kalırsa ilk görüşü savunanlar, iddialarını destekleyecek güçlü kanıtlar toplamıştır. (…)

Basit bakteri ve arke hücreleri ile daha karmaşık ökaryotlar arasında çok büyük bir uçurum vardır ve yaşam bu uçurumu dört milyar yılda sadece bir kere aşmayı başarmıştır. O zamandan bu yana yeryüzünde, hepsi de son sürat evrimleşen sayısız bakteri ve arke bir daha asla bir ökaryot oluşturmayı başaramamıştır. Bu nasıl olabilir? Gözlerden tutun zırhlara ve çokhücreli bedenlere varan diğer karmaşık yapılar, pek çok birbirinden bağımsız durum ve zamanda evrimleşmiştir, oysa ökaryot hücre tek sefere mahsus bir yeniliktir. Lane ve başka bilim insanlarının da iddia ettiği gibi, bunun nedeni, arke ile bakterinin birleşmesi sonucu meydana gelen yapının akıllara durgunluk verecek derecede imkansız olmasıdır, öyle ki eşi-benzeri –en azından başarılı denebilecek şekilde- bir kez daha yapılamamıştır. Birbiriyle birleşen o iki mikrop imkansızı başararak bütün bitkilerin, hayvanların, gözle görülebilir –hatta gözü olan- her şeyin varlığını olanaklı kılmıştır.

– Ed Yong (Mikrobiyota)

Loki Yaşam Ağacı’na yerleştirildiğinde, fikir doğrulandı

Araştırma ekibinden ve makalenin yazarlarından Anja Spang ise, “Loki’nin ökaryotlarla birçok benzer ve eşsiz genlere sahip olduğunu bulduk. Bu durum hücresel kompleksliğin ökaryotların evriminin ilk aşamalarında ortaya çıktığını gösteriyor. Bir şekilde bir başlangıç yaptık. Fakat aşağıda hala keşfedilmeyi bekleyen çok şey var ve sanırım yakın gelecekte biyoloji kitaplarımızın içeriğini sıklıkla değiştirmek zorunda kalacağız” diyor.

Lokiarchaeota ismi, arkenin bulunduğu çevreden esinlenilerek konuldu. Yeni arke, Grönland ve Norveç arasındaki okyanusun 2352 metre derinliğinde hidrotermal bir ağızda bulundu.

Loki’nin bulunduğu bölgeden örnek alan ve University of Berken’den Steffen Jørgensen, “Hidrotermal ağızlar okyanus tabanında bulunan volkanik sistemlerdir. Loki’nin bulunduğu alan volkanik aktiviteden yoğun olarak etkilenmiş, fakat aslında sıcaklığı biraz düşük” diyor.

Makalenin yazarlarından Jimmy Saw ise; uç (ekstrem) çevrelerin çok sayıda “mikrobik kara delik” diyebileceğimiz bilinmeyen mikroorganizma içerdiğini söylüyor.

Araştırmacılar; yeni genom teknikleriyle mikrobik kara deliğin derinlemesine araştırılmasıyla kompleks hücrelerin nasıl evrimleştiğine dair daha fazla ipucu elde edebileceklerini umuyorlar.

Thijs Ettema, “Bir şekilde bir başlangıç yaptık. Fakat aşağıda hala keşfedilmeyi bekleyen çok şey var ve sanırım yakın gelecekte biyoloji kitaplarımızın içeriğini sıklıkla değiştirmek zorunda kalacağız diyor.

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