Bir Böcek Türü Frankeştayn Benzeri Oluşumuyla Organların Evrimleşmesine Işık Tuttu
Organlar (kalp, beyin ve böbrekler gibi) belirli işlevleri yerine getirmek için işbirliği içinde çalışan farklı hücrelerin birleşiminden oluşan karmaşık yapılardır. Örneğin, insan gözünde yaklaşık 70 farklı hücre türü, görsel algımızı sağlamak için birlikte çalışır. Farklı hücre türleri bu şekilde işbirliği yapmak için nasıl evrimleşiyor?
Bu soruyu ele almak için ideal bir organizma, rove böceği diğer adıyla gezici böceğidir. Bunun nedeni, 64.000 tür rove böceğinin birçoğunun kendilerini korumak için benzersiz bir organ türü geliştirmesidir: yırtıcılara zehirli kimyasallar püskürtmek için kullanılan kimyasal bir bez salgılarlar.
Araştırmacılar, şimdi gezici böceklerde bu bezlerin evrimleşmesinin kesin sürecini gösteren bir haritasını çıkardılar. Çalışma, hayvanlar aleminde karmaşık organların nasıl evrimleşebileceğine dair yeni bir paradigma ortaya koyuyor. Araştırma, biyoloji mühendisi Joe Parker’ın laboratuvarında gerçekleştirildi. Çalışmayı anlatan bir makale 9 Aralık’ta Cell dergisinde yayınlandı.
Dalotia gibi Rove böcekleri kimyasal savunma sistemlerine ihtiyaç duyarlar çünkü vücutları onları yırtıcılardan fiziksel olarak koruyamaz. Diğer böcek türlerinden farklı olarak, gezici böcekler, diğer böceklerin yuva yapamayacakları toprak ortamlarını örtmelerini ve işgal etmelerini sağlayan esnek karınlara sahiptir. Bununla birlikte, bu esneklik, böceklerin karınlarının korunmasız olduğu anlamına gelir ve bu, onlara kimyasal savunma geliştirmeleri için güçlü bir evrimsel baskı sağlar.
Mevcut çalışmada kullanılan Dalotia gezici böcekleri, iki tür bileşikten oluşan tehlikeli bir karışım salgılayan tergal adlı bir beze sahiptir. Birincisi, kendi başına katı halde bulunan ve bu nedenle yırtıcılar için tehlikeli olmayan oldukça toksik bir bileşik olan bir benzokinondur. Karışımın ikinci kısmı, içinde benzokinonların çözülebildiği bir çözücüdür (bir alkan ve üç ester karışımı). Çözücü karışımı kendi başına iyi huyludur; ancak benzokinonları çözdüğünde onları silah haline getirir.
Bir yırtıcı hayvanla karşılaştığında, Dalotia karnını akrep gibi yukarı kaldırır ve karışım salgıyı tergal bezinden düşmanına fırlatır. Bu çalışmada, araştırmacılar, tergal bezinin iki benzersiz hücre türünden oluştuğunu keşfettiler: biri katı benzokinonlar yapan ve diğeri bu zararlı kimyasalları çözen çözücüyü yapan hücreler.
Genellikle birbirleriyle sorunsuz bir şekilde işbirliği yapıyor gibi görünen birçok farklı hücre türünden oluşan organlar evrimleşiyor mu? Evrim sırasında bu işbirliğinin nasıl ortaya çıktığını açıklamak zor.”
Ekip, tek hücreli RNA dizilimini kullanarak, her hücre tipindeki gen ekspresyonunu inceledi ve bu, her bir bileşik tipinin üretimine yol açan biyosentetik enzim yollarını bulmalarına izin verdi. Daha sonra, böceğin karnının tek hücreli bir “haritasını” çıkardılar ve bu, diğer tüm karın hücresi tiplerinde gen ekspresyonunu incelemelerini sağladı.
Bu yaklaşımla ekip, her bir bez hücresi türünün ve özel işlevinin, böceğin başka yerlerinde bulunan daha eski hücre türlerinin genetik bileşenlerinin ve işlevlerinin bir tür Frankenstein benzeri bir araya getirilmesinden kaynaklandığını keşfetti.
Dikkat çekici bir şekilde, hücre tiplerinden biri olan çözücü üreten hücreler, böceğin dış iskeletinden ve lipitleri yapan ve depolayan ve feromon üreten iki eski metabolik hücre tipinden oluşan hücrelerin bir melezidir. Parker, “Böcek, bu eski metabolik hücre tiplerinden büyük bir gen ekspresyon programı aldı ve onu bir kütikül parçasına yerleştirerek bir bez oluşturdu” diyor.
Daha ileri deneylerden biri, böcekleri yırtıcı karıncalarla savaş alanlarına yerleştirmeyi içeriyordu. Çözücü ya da benzokinon yolu bozulduğunda, böceklerin savunma yeteneklerini kaybettiğini ortaya çıkardı. Bu, doğal seleksiyon altında, böceklerin kimyasal savunma sistemini oluşturmak için her iki hücre tipine de ihtiyaç olduğunu gösterdi. Araştırmacılar ayrıca tergal bez tarafından yapılan kokteylin antimikrobiyal özelliklere sahip olduğunu ve bu yeni organın adaptif değerini daha da artırdığını buldular.
Yazarlar, bezin iki hücre tipi arasındaki ortak evrim yoluyla evrimleştiğini düşünüyor. Parker, “Çözücü hücreler, alkan ve esterlerde çözünebilen katı benzokinonları üretmek için ikinci bir hücre tipi için bir niş yarattı. Bezin adaptif değerini büyük ölçüde artıran ve iki hücre tipini bir birime kilitleyen oldukça toksik bir salgı ortaya çıktı. Özünde, yeni bir organ ortaya çıktı” diyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Ahtapotla Arkadaş Olan Bir Kadının Viral Videosu Herkesi Duygulandırdı
/Bir Böcek Türü Frankeştayn Benzeri Oluşumuyla Organların Evrimleşmesine Işık Tuttu/