Balık Solungaçlarını Yaratan Evrim, İnsan Kulağını Yaratmak İçin de Aynı Programı Kullandı
Bir köpek kulaklarını işaret ederek ya da sarkıtarak ruh halini belli edebilir. Yarasalar antene benzeyen kulaklarını lezzetli uçan böcekleri aramak için kullanır.
Fillerin devasa kulakları ise boğucu günlerde devasa bir koku işlevi görür. Diğer omurgalıların işitme organları olmasına rağmen, sadece memelilerin dış veya dış kulak olarak bilinen çıkıntılı, karmaşık yapıları vardır. Nereden gelmişlerdir?
Birbirinden bağımsız ancak birbirini tamamlayan iki çalışma, dış kulakların bileşimi ve nasıl evrimleştikleri hakkında şaşırtıcı ayrıntılar ortaya koyuyor.
Çalışma, memelilerin ve vücudun diğer bölümlerinin dış kulaklarının, lipitlerle dolu ve oldukça esnek olan alışılmadık bir kıkırdak türü bakımından zengin olduğunu ortaya koydu.
Makale, memelilerin dış kulaklarını oluşturan genetik kontrol devrelerinin muhtemelen balıkların solungaçlarındaki benzer devrelerden evrimleştiğini öne sürüyor.
Biyolog Maxim Plikus ve meslektaşları yeni kıkırdağı, mikroskop altında incelemek üzere fare kulağı dokusu hazırlarken tesadüfen keşfetti.
Dokuyu kurutan kimyasallarla muamele ettikten sonra, genellikle örnekte lipitlerin varlığına işaret eden karakteristik boşluklar ortaya çıktı.
Bilim insanları daha yakından incelediklerinde kulak kıkırdağının normal kıkırdaktan farklı olduğunu fark ettiler. Lipid içeren hücrelerle doludur ve bir kabarcık filmini andırır.
Ekip, bir farenin burnunda, gırtlağında ve göğüs kemiğinde lipit bakımından zengin bu özel kıkırdağı buldu. Keseli sıçanlar, yarasalar ve insanlar da dahil olmak üzere diğer memelilerin kulaklarında da bulunmuştur.
Ancak, dış kulakları olmayan amfibiler, sürüngenler ve kuşlarda bulunmaz.
Yeni kıkırdak örneklerini, mukavemetlerini belirlemek için malzemeleri geren bir makineye yerleştiren araştırmacılar, bunun yağdan daha sert ve güçlü olduğunu, ancak diz ve kaburgalardan alınan normal kıkırdaktan daha esnek olduğunu buldular.
Bilim insanları lipitleri kimyasal olarak çıkardıklarında, kıkırdak normal kıkırdak gibi daha sert ve daha elastik hale geldi, bu da ona alışılmadık özelliklerini veren şeyin lipitler olduğunu gösterdi.
Plikus, anatomi ders kitaplarının genellikle üç ana kıkırdak türü olduğunu varsaydığını söylüyor: “Keşfimiz buna bir dördüncüsünü ekliyor.” Bu sıra dışı kıkırdağın iyi bir yapı malzemesi olduğunu söylüyor.
Lipit bakımından zengin kondrositler bir kez yerleştikten sonra, hayvanın yaşamı boyunca varlığını sürdürüyor ve yapısal stabilite sağlıyor.
Bunu yaparken, hücrelerin neredeyse Lego blokları gibi tek tip boyutta olduğunu söylüyor: “Doğal Lego blokları gibi çalışarak, karşılıklı olarak çok karmaşık mikro yapılara dönüşebilirler.” Örneğin yarasaların kulaklarında, hayvanların işitmesini keskinleştiren paralel çıkıntılar halinde yığılırlar.
Kulaklar nereden büyür?
Embriyonik gelişim sırasında, balıklardaki solungaç kıkırdağı ile memelilerdeki dış kulak kıkırdağı aynı hücrelerden meydana gelir. Nature dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, bunun derin bir genetik nedeni var.
Zebra balığı ve insan kıkırdağındaki gen aktivitesini ölçen bilim insanları, insan kulak kıkırdağının en çok zebra balığı solungaç dokusuna benzediğini buldu.
Araştırmacılar, balık solungaçları ve insan kulak kıkırdağının da belirli genlerin aktivitesini artıran anahtar DNA dizilerini paylaştığını buldular. İnsan kulak kıkırdağında tespit edilen 14 diziden beşi zebra balığı solungaç kıkırdağında da mevcut.
Ancak bunlardan sadece bir tanesi balığın solungaç dışı kıkırdağında mevcuttu. Bilim insanları ayrıca bu dizilerin en azından bazılarının balıklarda ve memelilerde birbirinin yerine kullanılabildiğini gösterdi.
Bilim insanları insan gen aktivatörlerini zebra balığına soktuklarında, öncelikle balığın solungaçlarında bulunan genleri açtılar. Tersine, zebra balığı solungaç geni aktivatörlerinden biri fare embriyolarına eklendiğinde kemirgen kulaklarındaki genleri uyardı.
Crump’a göre bu sonuçlar, memelilerin kulak oluşturmak için balıkların solungaç oluşturmasına izin veren aynı genetik kontrol devrelerini kullandığını gösteriyor.
Crump ve meslektaşları aynı genetik programların evrimsel tarihte daha geriye doğru izlenip izlenemeyeceğini de merak ettiler. Omurgalıların uzak akrabaları olan at nalı yengeçlerinin solungaç dokusunu incelediler.
Bilim insanları, zebra balığındaki kıkırdak gen aktivatörlerinden birinin yakın bir akrabasının yengeçlerin solungaçlarında da çalıştığını buldular.
Bilim insanları yengeç versiyonunu zebra balığı embriyolarına aktardıklarında, balığın solungaçlarındaki genleri harekete geçirdi. Crump, “Kulaklarımız potansiyel olarak var olan ilk kıkırdağın evrimsel bir kalıntısıdır” diyor.
Plikus ve meslektaşlarının insan embriyonik kök hücrelerini lipid yüklü kondrositlerle yüz ve boyundakine benzer kıkırdak içeren yapılara dönüştürerek gösterdikleri gibi, yeni kıkırdak bilgileri araştırmacıların yaralı veya yıpranmış vücut parçalarının yerini alacak dokular oluşturmalarına da yardımcı olabilir. Bilim insanı, “Bu tür laboratuvarda yetiştirilen insan kıkırdağı, gelecekte yüz ve boyun kıkırdağını onarmak için kullanılabilir” diyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Balık Solungaçlarını Yaratan Evrim, İnsan Kulağını Yaratmak İçin de Aynı Programı Kullandı