500 Milyon Yıllık Bakteri Geni Yeniden Yaşama Döndürüldü
Antik yaşama evrilmek için yeni bir şans: 500 milyon yıllık gen, günümüz organizmasına yerleştirildi
500 milyon yıldır yapım aşamasında olan bu proje Jurassic Park filmindeki bir sahne değil, Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde gerçekleştirilen bir çalışma.
Georgia Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, paleo-deneysel evrim adı verilen bir işlem kullanarak, 500 milyon yıllık bir bakterinin genini yeniden yaşama döndürdüler ve o geni günümüzün modern Escherichia coli (E. coli) bakterisine yerleştirdiler. Bu bakteri 1.000’den fazla nesildir yetişmekte ve araştırmacılara evrim sürecini gözlemleyebilmek için büyük bir fırsat vermekte.
Georgia Teknoloji Enstitüsü, NASA Ribozomal Köken ve Evrim Merkezi’nde astrobiyoloji araştırmacısı olan Betül Kaçar, “Bu durum, hayatın moleküler bandını geri sarma ve baştan oynatma noktasına ne kadar yaklaştığımızı gösteriyor. Antik bir genin modern organizmada gelişiminin gözlemlenmesi, bize daha önceden izlenen evrimsel yolun kendini tekrar mı edeceğini yoksa yaşamın farklı bir yol izleyerek ona uyum mu sağlayacağını görmemize izin verir.” dedi.
2008 yılında, Betül Kaçar’ın doktora sonrası danışmanı Biyoloji Doçenti Eric Gaucher, E. coli’nin önemli bir proteini olan EF-Tu’nun (Uzama Faktörü-Tu) antik yapısının genetik dizisini başarıyla tanımladı. EF’ler bakterilerde en yaygın bulunan proteinlerden biridir. Ayrıca bakterilerin hayatta kalabilmesi için gerekli olmakla beraber tüm hücresel yaşamlarında da bulunurlar. EF’lerin bu hayati rolleri, onları araştırmacıların evrimle ilgili sorularının cevapları için mükemmel proteinler haline getiriyor.
E. coli’deki modern genin doğru kromozomal sıradaki antik genle değiştirilmesi işleminin başarıyla sonuçlanmasından sonra Kaçar sekiz özdeş bakteri suşu elde etti ve “antik yaşamın” yeniden evrimleşmesine izin verdi. Modern ve antik genlerden oluşan bu kimerik bakteriler hayatta kalabilmekte ancak, yalnızca modern genleri taşıyan benzerlerine kıyasla iki kat daha yavaş büyümekte.
Eric Gaucher , “Değiştirilmiş organizmalar, en azından başlangıçta, günümüz modern organizmaları kadar sağlıklı ve formda değildi. Bu durum değiştirilmiş organizmaların her geçen gün biriken mutasyonlara karşı uyum sağlamaları ve daha uygun hale gelebilmeleri için mükemmel bir senaryo yarattı.” dedi.
İlk 500 nesil sonunda, değiştirilmiş organizmaların büyüme oranı nihayet arttı ve araştırmacılar bakterilerin uyum sağlama süreçlerini anlayabilmek için tüm sekiz neslin de genomunu diziledi.
Bu çalışmayla, değiştirilmiş organizmalarda, yalnızca uyumluluk düzeyi modern organizmalardaki günümüz seviyelerine çıkarılmadı; ayrıca bu canlılar modern benzerlerine kıyasla daha da sağlıklı hale getirildi.
Araştırmacılar çalışmaya daha yakından baktıklarında, her EF-Tu geninin mutasyon geçirmediğini fark etti. Bunun yerine, bakteri içerisindeki antik EF-Tu genleriyle etkileşime giren modern proteinler mutasyon geçiriyordu ve bu mutasyonlar bakterinin uyumluluğunu arttırmak için gerekli adaptasyonlardan sorumluydu. Kısacası, antik genler henüz kendi modern hallerine benzemek için mutasyon geçirmiş değil. Bundan ziyade bakteriler adaptasyon için yeni bir evrimsel yol buldu.
Araştırmanın sonuçları, son NASA Uluslararası Astrobiyoloji Bilim Konferansı’nda sunuldu. Araştırmacılar proteinlerin tarihsel yollarını takip edip etmeyeceğini ya da tamamıyla yeni bir yola uyum sağlayıp sağlamayacağını görmek için yeni nesillerle çalışmaya devam edecek. Betül Kaçar, “Biz bu çalışmanın, bir organizmanın evrimsel geçmişinin geleceğini sınırlandırıp sınırlandırmaması ve evrimin canlıları her zaman belirlenmiş, tek bir noktaya götürmesi ya da belirli bir soruna karşı birden fazla çözümünün olup olmaması gibi evrimsel ve moleküler biyolojiyle ilgili uzun zamandır süregelen sorunlara değinmemizde yardımcı olacağını düşünüyoruz.” dedi.
Kaynak: “Giving Ancient Life Another Chance to Evolve: Scientists Place 500-Million-Year-Old Gene in Modern Organism”, http://www.sciencedaily.com/releases/2012/07/120711100726.htm (11 Temmuz 2012).
Hazırlayan: Büşra Ahata / İTÜ Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü