Bilim İnsanları, İlk Ortak Atadan Önceki Yaşamı İncelemenin Yolunu Buldu
Antik dönemden kalma kopyalanmış genler, bilim insanlarına, Dünya üzerindeki tüm yaşamın ortak bir ataya sahip olmasından önceki yaşamın nasıl olduğuna dair ilk gerçek ipuçlarını veriyor.
Dünya üzerindeki her canlı organizma, yaklaşık dört milyar yıl önce var olan tek bir ortak ataya kadar izlenebilir. Bilim insanları bu organizmaya “son evrensel ortak ata” diyor ve bu, araştırmacıların mevcut yöntemleri kullanarak güvenilir bir şekilde inceleyebilecekleri evrimsel tarihin en eski noktasını işaret ediyor.
Bu antik atanın incelenmesi, günümüzdeki yaşamla ortak olan birçok özelliğin, koruyucu bir hücre zarı ve DNA’dan oluşan bir genom da dahil olmak üzere, zaten mevcut olduğunu gösteriyor. Bu temel özellikler o zamana kadar zaten oluşmuş olduğundan, yaşamın ilk nasıl geliştiğini anlamak isteyen bilim insanları, bu ortak atanın varlığından önce meydana gelen evrimsel olaylara daha da geriye bakmalıdır.
Bilinen Tüm Yaşamdan Önceye Dayanan Genler
Yyayınlanan yeni bir çalışmada, bilim insanları Aaron Goldman (Oberlin Koleji), Greg Fournier (MIT) ve Betül Kaçar (Wisconsin-Madison Üniversitesi), yaşam tarihinin bu daha önceki bölümünü araştırmak için bir yaklaşım ortaya koyuyorlar. Goldman, “Evrimsel yöntemlerle inceleyebileceğimiz en eski organizma son evrensel ortak ata olsa da,” dedi, “genomundaki bazı genler çok daha eskiydi.” Ekip, son evrensel ortak atadan önce meydana gelen biyolojik değişikliklerin kanıtlarını koruyan “evrensel paraloglar” adı verilen özel bir gen kategorisine odaklanıyor.
Bir paralog, aynı genom içinde birden fazla kez görünen ilgili gen grubunu ifade eder. Örneğin, insanlarda sekiz farklı hemoglobin geni vardır ve bunların hepsi kan dolaşımı yoluyla oksijen taşıyan proteinler üretir. Bu genler, yaklaşık 800 milyon yıl önce var olan tek bir atasal globin geninden kaynaklanmıştır. Zamanla, DNA replikasyonu sırasında meydana gelen kopyalama hataları genin fazladan versiyonlarını oluşturdu ve her kopya kademeli olarak kendine özgü özellikler kazandı.
Evrensel Paralogları Özel Kılan Nedir?
Evrensel paraloglar çok daha sıra dışıdır. Bunlar, Dünya üzerindeki neredeyse her canlı organizmada en az iki kopyası bulunan gen aileleridir. Bu yaygın dağılım, orijinal gen duplikasyonunun son evrensel ortak atanın ortaya çıkmasından önce gerçekleştiğini güçlü bir şekilde düşündürmektedir. Her iki kopya da sayısız nesil boyunca aktarılarak milyarlarca yıllık evrim boyunca hayatta kalmıştır.
Bu nedenle, yazarlar evrensel paralogların, Dünya’daki yaşamın en erken aşamalarını incelemek için güçlü ancak büyük ölçüde göz ardı edilmiş bir yol sunduğunu savunmaktadır. Yapay zekâ ve özel bilgisayar donanımındaki gelişmeler, eski genetik kalıpları daha yüksek hassasiyetle analiz etmeyi mümkün kıldıkça, bu fırsat daha da önem kazanmaktadır.
Goldman, “Bildiğimiz çok az sayıda evrensel paralog olmasına rağmen,” diyor, “son evrensel ortak atanın zamanından önce yaşamın nasıl olduğuna dair bize çok fazla bilgi verebilirler.” Fournier ekliyor: “Bu evrensel paralogların tarihi, bu en eski hücresel soylar hakkında sahip olacağımız tek bilgidir ve bu nedenle onlardan olabildiğince çok bilgi çıkarmamız gerekiyor.”
İlk Hücreler Hakkında İpuçları
Goldman, Fournier ve Kaçar, çalışmalarında şimdiye kadar tanımlanmış bilinen tüm evrensel paralogları incelediler. Bu genlerin tamamı ya protein yapımında ya da moleküllerin hücre zarları boyunca taşınmasında rol oynar. Bu bulgu, protein üretimi ve zar taşınmasının evrimleşen ilk biyolojik işlevler arasında olduğunu göstermektedir.
Araştırmacılar ayrıca bu eski genlerin orijinal formlarının yeniden oluşturulmasının önemini vurguluyorlar. Bir örnekte, Goldman’ın Oberlin’deki laboratuvarı, enzimleri ve diğer proteinleri hücre zarlarına yerleştirmeye yardımcı olan evrensel bir paralog ailesini inceledi. Evrimsel biyoloji ve hesaplamalı biyolojiden yerleşik yöntemler kullanarak, ekip orijinal atasal gen tarafından üretilen proteini yeniden oluşturdu.
Analizleri, bu daha basit, eski proteinin hala hücre zarlarına bağlanabildiğini ve proteinleri oluşturan mekanizmayla etkileşime girebildiğini gösterdi. Muhtemelen erken, temel proteinlerin ilkel hücre zarlarına yerleşmesine yardımcı oldu ve erken hücrelerin nasıl işlev görmüş olabileceğine dair bir fikir verdi.
Yaşamın Kökenlerine Doğru Yeni Bir Yol
Yazarlar, hesaplama araçlarındaki sürekli gelişmelerin, bilim insanlarının ek evrensel paralog ailelerini belirlemelerine ve eski atalarını daha da ayrıntılı bir şekilde incelemelerine olanak sağlayacağını umuyorlar. Kaçar, “Evrensel paralogları takip ederek, Dünya’daki yaşamın en erken adımlarını modern bilimin araçlarına bağlayabiliriz. Bunlar bize evrimin ve biyolojinin en derin bilinmeyenlerini gerçekten test edebileceğimiz keşiflere dönüştürme şansı veriyor” diyor.
Amaçları, son evrensel ortak atadan önceki evrimin daha net bir resmini oluşturmak ve bildiğimiz şekliyle yaşamın ilk şekillenmeye başladığı anı aydınlatmaktır.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Luzio’nun DNA’sı: Tupi ve Diğer Amerikan Yerlileriyle Ortak Ataları