Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Dünyanın En Dayanıklı Canlısı, DNA’sı için Radyasyon Kalkanı Evrimleştirdi

---

Tardigradlar, bilinen diğer adlarıyla su ayıları veya yosun domuzları, dünya genelindeki yosun gibi yaşam ortamlarında, küçük su birikintilerinde yaşayan sekiz bacaklı minik canlılardır ve olağanüstü hayatta kalma becerileriyle meşhurdurlar.

Uzay boşluğunda hayatta kalabilir, mutlak sıfır noktasına (-273,15 °C veya kısaca 0 °K) yakın bir derece ile 100 °C aralığındaki sıcaklıklara dayanabilir, en derin okyanusun dibindeki basınçtan 6 kat daha büyük basınçlara karşı direnebilir, susuzluğa dayanabilir ve yıllarca donmuş durumda kaldıktan sonra bile hayatlarına devam edebilir. Ayrıca gezegen üzerindeki diğer canlılar için öldürücü olabilecek kadar büyük miktarlardaki radyasyona karşı da direnebilir. Artık bu süper güçlerinden birisi olan radyasyona dayanıklılık, açığa çıkmış durumda ve artık bunu nasıl yapabildiklerini biliyoruz.

Bu radyasyon korunmasının nedeni, DNA’yı bir şekilde radyasyonun verdiği hasardan koruyabilen, zaman içerisinde geliştirdikleri ilginç bir koruyucu proteinden kaynaklanmakta. “Damage supressor”’ün (anlamı: hasar baskılayıcı) kısaltması olan Dsup adındaki bu protein, DNA’yı fiziksel olarak sarıp, hasara karşı etrafında bir koza örüyor ve bunu da DNA’nın normal işlevlerini bozmadan yerine getiriyor. Belki de reaktif oksijen türleri adı verilen, DNA’ya hasar veren çeşitli ajanları da temizlemeye yardım ediyor olabilir.

“Dsup’ın DNA’ya sıkı sıkıya bağlanıp, çevresel baskıya karşı bir zırh oluşturarak, DNA’yı zarar verici etmenler için bir şekilde ulaşılmaz kıldığını tahmin ediyoruz. Bildiğimiz kadarıyla bu, DNA’ya koruma getiren ve hayvan hücrelerinde radyoaktiviteye karşı gelişmiş bir tolerans sağlayan, ilk DNA bağlantılı protein” diye anlatıyor Tokyo Üniversitesi’nden Takekazu Kunieda.

Kunieda ve çalışma arkadaşları Dsup proteinini, fiziksel baskıya karşı en çok toleranslı tardigrad türlerinden biri olan Ramazzottius varieornatus gen dizilimini yaptıktan sonra keşfettiler. Bir de baktılar ki bu proteinin, hücreler Dsup proteinini üretmek üzere genetik olarak düzenlendiklerinde, insan böbrek hücrelerini de radyasyonun verdiği hasara karşı koruyabildiğini gördüler.

“Dsup üreten insan hücreleri, kontrol hücrelerine kıyasla X ışınlarından kaynaklanan radyasyon hasarından % 40 ile %50 arasında bir oranda daha az etkilendi.” diye anlatıyor Kunieda. Bu koruma kalkanının, Dsup genlerini sabote etmek için RNA’lar kullanıldığında tamamıyla ortadan kalktığı görüldü ki bu da, bunun anahtar koruma faktörü olduğunu göstermekteydi.

Kunieda’ya göre; genetik mühendislik kullanarak Dsup genlerini hayvanlara aktarmak, radyasyona karşı dirençlerini yükseltebilir ama yine de bunu tüm hayvanlara uygulamak, laboratuvarda hücre kültürlerine uygulamaktan çok daha uğraştırıcı olabilirdi.

“Dsup kültürdeki insan hücrelerinin radyasyon toleransını artırdığı için, hayvan bireylerinde de radyasyon toleransını artırabileceğini umuyorum.” diye anlatıyor.

Bunun uzak gelecekteki uygulamaları, sağlıklı insan hücrelerini kanser tedavisinden veya kozmik ışınlardan korumak olabilir. “Uzak gelecekte uzay uçuşları, radyoterapi ve radyasyon ile çalışanlar için oldukça faydalı olabilir bu.” diyor Kunieda.

Fakat teorik olarak Dsup üreten hayvanlarda daha fazla sayıda hücrenin hayatta kalması, hayvanın bütünüyle hayatta kalacağını garanti etmiyor, çünkü hayati önemdeki hücrelerin ve organların bir kısmı, gelişmiş DNA korumasına rağmen kaybedilmiş olabilir.

Tardigrad genlerine doğru bir dalış yaptıklarında, Kunieda bu hayvanların diğer koruyucu genlerin fazladan kopyalarına da sahip olduklarını buldu. Diğer pek çok canlıda 10 adet kopyası bulunan ve reaktif oksijen türlerini nötralize eden enzimlerin 16 kopyasına, ayrıca hayvan hücrelerinde normalde 1 tane bulunan ve DNA onarımından sorumlu MRE11 genlerinin 4 kopyasına sahipler.

2015 yılında yapılan bir çalışma, tardigradların koruyucu protein genlerinin çoğuyla birlikte genlerinin altıda birini, yatay gen transferi denilen bir işlem sayesinde bakterilerden ve diğer organizmalardan aşırmış oldukları sonucuna varmıştı.

Bunu nasıl yapmış olabilecekleri pek açık değil, fakat biliyoruz ki; kurutulduklarında DNA’ları küçük parçalara ayrılıyor ve yeniden sulandırıldıklarında çekirdekleri sızdırabilir bir hale geliyor, belki de bu sayede yabancı DNA’ların girişine izin vererek, su ayılarının kendi genleriyle karışabilmesine olanak sağlıyorlar.

Yatay gen transferinin ara sıra gerçekleştiğini biliyoruz, fakat çoğu durumda organizmanın genlerinin % 1’den daha azı bu işlemde yer alıyor. Eğer tardigradlar diğer organizmalardan bu denli büyük miktarda DNA’yı gerçekten çalabiliyorlarsa, bu evrim ve genetik materyalin kalıtımı hakkındaki düşüncelerimizi değiştirebilir: hayat ağacı, dallar arasında gen değiş tokuşunun meydana geldiği bir ağa dönüşür.

Fakat bu kanıtlar hakkında 2016 yılının başlarında kuşkular öne sürüldü. Yabancı olduğu sanılan DNA’lar, örnek kirliliğinin bir sonucu olarak oluşmuş olabilir. Bunun yerine beklenildiği gibi, tardigradların sadece yüzde 1 civarında yabancı genlere sahip olabileceği düşünülüyor.

Kunieda ve ekibi, reaktif oksijen türlerini temizleyen enzimleri üreten genler gibi çeşitli koruyucu genlerin dışarıdan alınmış olmasına rağmen, çoğu genlerin “ev imalatı” olduğunu da buldular.

Edinburgh Üniversitesi’nden Mark Blaxter, “Bu keşif, tardigradların olağanüstü hayatta kalabilme becerilerini, büyük miktarda diğer türlerin genlerinden aldıkları fikrini saf dışı bırakıyor.” diye aktarıyor.

İdris Kalp

---

Kaynaklar:

• “World’s hardiest animal has evolved radiation shield for its DNA”; https://www.newscientist.com/article/2106468-worlds-hardiest-animal-has-evolved-radiation-shield-for-its-dna
• “Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein”; DOI: 10.1038/ncomms12808
• “Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade”; DOI: 10.1073/pnas.1510461112
• “No evidence for extensive horizontal gene transfer in the genome of the tardigrade Hypsibius dujardini”; DOI: 10.1073/pnas.160033811

BilimFili.com "Dünyanın En Dayanıklı Canlısı, DNA’sı için Radyasyon Kalkanı Evrimleştirdi"

http://bilimfili.com/dunyanin-en-dayanikli-canlisi-dnasi-icin-radyasyon-kalkani-evrimlestirdi/

---