Bitkilerdeki Gizli DNA, 400 Milyon Yıllık Evrimsel Bir Sırrı Ortaya Çıkarıyor
Araştırmacılar , bazıları çiçekli bitkilerin kendilerinden bile daha eski olan milyonlarca antik bitki DNA anahtarını ortaya çıkararak, 400 milyon yıl öncesine uzanan gizli bir evrimsel planı gün yüzüne çıkardı.
Çoğu insan “derin uzay” ifadesini duymuştur, ancak bilim insanları aynı zamanda “derin zaman” olarak bilinen bir şeyi de incelerler. Modern genetik, araştırmacıların biyolojik tarihi, bir zamanlar mümkün olduğu düşünülenin çok daha ötesine, geçmişe doğru izlemelerine olanak tanıyor. Buna rağmen, birçok bilmece hâlâ cevapsız kalıyor. En kalıcı sorulardan biri, biyologları on yıllardır meşgul ediyor.
Hem bitkilerde hem de hayvanlarda, birçok gen ve işlevleri , yüz milyonlarca yıl sonra bile türler arasında şaşırtıcı derecede benzer kalmaktadır . Ancak bilim insanları genlerin açılıp kapanmasını düzenleyen DNA’ya baktıklarında bu durum geçerli değildir.
Araştırmacılar, düzenleyici DNA olarak bilinen bu DNA türünün bitkilerde korunup korunmadığını belirlemekte zorlandılar. Yıllarca bazı bilim insanları, bitkilerin bu düzenleyici unsurları uzun evrimsel dönemler boyunca koruyamayacağından şüphelendiler. Yeni araştırmalar bu varsayımın yanlış olduğunu gösteriyor.
Bitkilerde Antik Düzenleyici DNA’nın Keşfi
Cold Spring Harbor Laboratuvarı (CSHL) ve dünyanın dört bir yanındaki işbirlikçileri tarafından bugün (12 Mart) Science dergisinde yayınlanan bir çalışma, 284 türü temsil eden 314 bitki genomunda paylaşılan 2,3 milyondan fazla düzenleyici DNA dizisinin tanımlandığını bildiriyor.
Korunmuş kodlama yapmayan diziler (CNS’ler) olarak adlandırılan bu elementler, Conservatory adlı yeni bir hesaplama aracı kullanılarak tespit edildi . Yazılım, İbrani Üniversitesi’nden Idan Efroni, Cambridge Üniversitesi Sainsbury Laboratuvarı’ndan Madelaine Bartlett ve CSHL’den Zachary Lippman’ın laboratuvarları arasındaki işbirliğiyle geliştirildi.
Araştırmacılar, bu korunmuş dizilerin bazılarının, çiçekli bitkilerin 400 milyon yıldan daha uzun bir süre önce çiçek açmayan atalarından ayrılmasından önceki bir döneme ait olduğunu görünce şaşırdılar.
Bitki Genomlarını Karşılaştırmaya Yönelik Yeni Bir Yaklaşım
Ekip bu kadar çok gizli düzenleyici diziyi nasıl ortaya çıkardı?
Yöntemleri, yüzlerce bitki genomundaki gen gruplarının yapısını ve düzenini yakından incelemeye odaklanmıştı. Bu genlerin organizasyonunu bir atadan diğerine çok ince bir ölçekte karşılaştırarak, bilim insanları daha önceki yaklaşımların gözden kaçırdığı kalıpları tespit edebildiler.
Çalışmanın ortak ilk yazarlarından CSHL doktora sonrası araştırmacısı Anat Hendelman, ekibin bu düzenleyici dizilerin çoğunun baştan beri mevcut olmasına şaşırdığını söyledi. Hendelman, “Bu merkezi sinir sistemlerini parçalara ayırmak ve genetik olarak düzenlemek, bunların gelişimsel işlev için gerekli olduğunu doğruladı” diyor.
Korunmuş DNA Evriminin Üç Kuralı
Çalışma ayrıca, merkezi sinir sistemlerinin bitki genomlarında nasıl evrimleştiğini açıklayan üç temel ilkeyi de ortaya çıkardı.
Birincisi, bu diziler arasındaki fiziksel mesafe değişebilse de, kromozomlar boyunca sıraları genellikle tutarlı kalır. İkincisi, bitki genomları yeniden düzenlendiğinde, bu düzenleyici diziler farklı genlerle etkileşime girmeye başlayabilir. Üçüncüsü, eski CNS’ler, genlerin kopyalanmasından sonra sıklıkla varlığını sürdürür; bu, bitki genomlarının ve gen ailelerinin genişlemesini sağlayan önemli bir süreçtir.
Lippman, “Bu aslında, hayvanlarda kullanılan yaklaşımlarla CNS’lerin keşfedilememesinin nedenlerinden biriydi,” diye açıklıyor. “Bu yenilikçi yaklaşımla sadece CNS’leri bulmadık. Yeni düzenleyici dizilerin genellikle gen kopyalanmasından sonra değiştirilen eski CNS’lerden geldiğini keşfettik. Bu, yeni düzenleyici unsurların nasıl ortaya çıktığını açıklamaya yardımcı oluyor.”
Bitki Biyolojisi ve Tarım Bilimi için Yeni Bir Atlas
Konservatuvar projesi, bitki bilimcilerine araştırmacıların “düzinelerce tarım bitkisi türü ve bunların yabani ataları da dahil olmak üzere, bitkiler genelinde düzenleyici koruma konusunda kapsamlı bir atlas” olarak tanımladığı bir kaynak sunmaktadır. Bu kaynak, CSHL işbirlikçisi David Jackson gibi bitki biyologlarının kullanımına açıktır.
Bitki araştırmacıları ve ıslahçıları için bu veritabanı özellikle değerli olabilir. Bu düzenleyici DNA elementlerinin nasıl çalıştığını anlamak, bilim insanlarının kuraklık veya küresel gıda kıtlığı gibi zorluklara daha iyi dayanabilen bitkiler geliştirmelerine yardımcı olabilir.
Bu keşif, evrimsel biyoloji için de daha geniş kapsamlı sonuçlar doğuruyor. Lippman’ın ifadesiyle, “Bu, çağlar boyunca yaşamın evrimine dair yeni bir pencere ve bitki özelliklerini daha verimli bir şekilde tasarlamak veya ince ayar yapmak için yeni bir fırsat.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bitkilerdeki Gizli DNA, 400 Milyon Yıllık Evrimsel Bir Sırrı Ortaya Çıkarıyor
Papağan DNA’sı And Dağları Boyunca Uzanan Antik Bir Ticaret Yolunu Ortaya Çıkardı
/Bitkilerdeki Gizli DNA, 400 Milyon Yıllık Evrimsel Bir Sırrı Ortaya Çıkarıyor/