Balıklar Kemikli ve Pullu Zırhlarını Nasıl Geliştirdi?
Yaklaşık 350 milyon yıl önce, sizin evrimsel atalarınız ve tüm modern omurgalıların ataları, okyanuslarda yaşayan sadece yumuşak gövdeli hayvanlardı.
Hayatta kalabilmek ve bugünkü haline gelebilmek için bu hayvanların, o zamanlar kabukluların egemen olduğu okyanusun yırtıcılarına karşı bir miktar koruma ve avantaj elde etmeleri gerekiyordu.
Zırhlı bir yayın balığı üzerinde bulunan keskin dikenler veya bir mersin balığını kaplayan kabuklar adı verilen kemikli elmas şeklindeki pullar gibi cilt zırhının evrimi başarılı bir stratejiydi.
Binlerce balık türü, modern insan dişlerinin önemli bir bileşeni olan dentin denilen bir maddeden ve/veya kemikten oluşan çeşitli dermal zırh modellerini kullandı. Bunun gibi koruyucu kaplamalar, omurgalıların hayatta kalmasına ve yeni hayvanlara ve nihayetinde insanlara dönüşmesine yardımcı oldu.
Ama bu zırh nereden geldi? Eski sualtı atalarımız bu koruyucu kaplamayı geliştirmek için nasıl gelişti?
Şimdi, mersin balığını kullanan yeni bir çalışma, gövde nöral krest hücreleri olarak adlandırılan belirli bir kök hücre popülasyonunun balıklardaki kemikli kabukların gelişmesinden sorumlu olduğunu buluyor.
Özellikle mersin balığına (Acipenser ruthenus) yöneldiler. Dünyanın en pahalı havyarını üretmeleriyle tanınan modern mersin balıkları, milyonlarca yıl önceki atalarının sahip olduğu özelliklerin çoğuna hala sahiptir. Bu onları evrimsel çalışmalar için birincil aday yapar.
Balıklar, tavuklar ve biz de dahil olmak üzere tüm omurgalılarda bulunan bu hücreler, baş (kafatası) veya omurilik (gövde) bölgelerinden kaynaklanıp kaynaklanmadıklarına göre özelleşirler.
Hem kranial hem de gövde nöral krest hücreleri başlangıç noktalarından hayvanın gelişmekte olan vücuduna hareket ederek çeneleri, kalbi ve diğer önemli yapıları oluşturan hücrelere yol açar.
Cambridge Üniversitesi’nde 2017 yılında yapılan bir çalışma, gövde nöral krest hücrelerinin küçük paten adı verilen bir balık türünde dentin bazlı dermal zırha yol açtığını gösterdikten sonra, Stundl ve meslektaşları aynı hücre popülasyonunun omurgalılarda genel olarak kemik bazlı zırha da yol açabileceğini varsaydı.
Çek Cumhuriyeti’ndeki Balık Kültürü ve Hidrobiyoloji Araştırma Enstitüsü’nde yetiştirilen mersin balığı embriyolarını kullanan Stundl ve ekibi, balığın gövde nöral krest hücrelerinin gelişmekte olan vücudu boyunca nasıl hareket ettiğini izlemek için floresan boya kullandılar.
Mersin balığı birkaç hafta sonra kemikli kabuklarını geliştirmeye başlar, bu nedenle araştırmacılar, floresan boyayı ışıkla bozmamak için büyüyen balıkları karanlık bir laboratuvarda tuttular.
Ekip, mersin balığının kemikli kabuklarının oluştuğu tam konumlarda floresan etiketli gövde nöral krest hücreleri buldu. Daha sonra, kemiği oluşturan bir hücre türü olan balığın osteoblastlarını vurgulamak için farklı bir teknik kullandılar.
Balığın gelişmekte olan kabuklarındaki flüoresan hücrelerde osteoblast farklılaşmasıyla ilişkili genetik imzalar bulundu ve bu, gövde nöral krest hücrelerinin aslında kemik oluşturan hücrelere yol açtığına dair güçlü kanıtlar sağladı.
Nöral krest hücrelerinin dentin tabanlı zırh oluşturmadaki rolüne ilişkin 2017 bulgularıyla birleştiğinde, çalışma, gövde nöral krest hücrelerinin gerçekten de omurgalı balıkların evrimsel başarısını sağlayan kemikli dermal zırhın ortaya çıkmasından sorumlu olduğunu gösteriyor.
Stundl, “Model olmayan organizmalarla çalışmak zor; fare veya zebra balığı gibi standart laboratuvar organizmalarında bulunan araçlar ya çalışmıyor ya da önemli ölçüde uyarlanması gerekiyor. Bu zorluklara rağmen, mersin balığı gibi model olmayan organizmalardan elde edilen bilgiler, temel evrimsel gelişimsel biyoloji sorularını titiz bir şekilde yanıtlamamızı sağlıyor.” diyor.
Bronner, “Hayat ağacındaki birçok hayvanı inceleyerek, hangi evrimsel olayların gerçekleştiğini çıkarabiliriz” diyor. “Bu, evrimsel sorulara gelişimsel biyoloji perspektifinden yaklaşabilirsek özellikle güçlüdür, çünkü çeşitli hücre tiplerine yol açan birçok değişiklik, embriyonik gelişimdeki küçük değişiklikler yoluyla meydana geldi.”
Araştırmayı anlatan bir makale Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde 17 Temmuz’da yayımlandı.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Balıklar Kemikli ve Pullu Zırhlarını Nasıl Geliştirdi?