Bu Bitki Bilim İnsanlarının İmkansız Diye Düşündüğü Şeyi Yapabilir
Böcek otu üzerinde yapılan bir araştırma, farklı kromozom setlerine sahip otopoliploid bitkilerin bir arada var olabileceğini göstererek, bilim insanlarının hızlı türleşmeyi anlama biçimini yeniden şekillendiriyor.
Yaklaşık 3,7 milyar yıl önce, meteoritlerde ve daha yakın zamanda Samanyolu’nun merkezine yakın bir yıldız kreşinde bulunanlara benzer, doğal olarak oluşan bir amino asit zinciri , doğal bir katalizörle reaksiyona girdi ve kendini kopyalama sürecini başlattı.
Biyolojinin en ilgi çekici sorularından biri, bu basit moleküllerin bugün gördüğümüz inanılmaz yaşam çeşitliliğine nasıl yol açtığıdır.
Charles Darwin, yaşamın zamanla evrimleştiğini öne sürerek anlayışımızı ilerletti. Aynı türden iki grup yeterince uzun süre izole kalırsa (binlerce ila milyonlarca yıl) sonunda ayrı türler haline geleceklerini öne sürdü.
Yeni türlere daha hızlı bir yol arayanlar için daha hızlı bir rota var. Örneğin melezleşme, işleri hızlandırabilir, ancak genellikle introgresyon adı verilen bir süreç nedeniyle karmaşık hale gelir ve yine de doğal olarak gerçekleşmesi yüzlerce yıl sürer.
Otopoliploidi yoluyla anında türleşme
Birçok bitki ve birkaç başka organizma, otopoliploidi adı verilen bir süreçle çeşitliliği daha da hızlandırabilir; bu süreçte kromozom sayıları iki katına çıkar. Doğru koşullar altında, bu mekanizma neredeyse anında yeni genetik çeşitlilik yaratabilir.
Otopoliploidi’nin gerçekleşmesinin sayısız yolu vardır, ancak genel fikir basittir. Bir mekanizma veya başka bir mekanizma aracılığıyla, bir bitkideki üreme hücreleri DNA’larının fazladan bir kopyasını yapar .
Bu kopyaların her ikisi de daha sonra bitkinin yavrularına aktarılır ve ona iki özdeş kromozom seti kazandırır.
Yeni bitki, normal kromozom sayısına sahip diğer bitkilerle çoğalabilir; ancak yavrularının hayatta kalma olasılığı düşüktür.
Poliploid hayatta kalmanın yeniden düşünülmesi
Biyologlar bunun sadece ilginç bir sapma olduğunu, otopoliploitlerin doğada nadir olduğunu ve var olanların da yaşayabilir bir popülasyon oluşturma şansının düşük olduğunu düşünürdü. Daha sonra bunun yanlış olduğu ortaya çıktı; otopoliploitlerdir ve yüksek bir hayatta kalma oranına sahiptirler.
Biyologlar ayrıca otopoliploitlerin ana türleriyle bir arada yaşayamayacağını da düşündüler. Aralarındaki tek fark kromozom sayısı olduğundan, eski ve yeni türler aynı kaynaklar için rekabet edecek ve sonunda biri kazanacaktı.
İkisi de var olacaksa, bunu farklı yerlerde yapmaları gerekirdi. Bu konuda da yanılıyorlardı.
Bu , Appalaş Dağları’ndaki yaşam alanının bazı kısımlarında sitotip adı verilen iki değil üç farklı kromozom tamamlayıcısına sahip olan böcek otu ( Galax urceolata ) adı verilen mütevazı bir bitki üzerinde yapılan yeni bir teorik çalışmanın konusu .
Shelly Gaynor, “Saha çalışmalarım sırasında, tek bir popülasyonun bir sitotip karmaşasına sahip olabileceğini keşfettim, bu beni büyüledi,” dedi.
“Bu çalışmayla, bu popülasyonların zaman içinde devam edip edemeyeceğini anlamaya koyuldum. Bir sitotip sonunda diğerlerini geride mi bırakacak yoksa üç sitotip de devam mı edecek?”
Çalışmada , Gaynor ve ekibi farklı ploidi seviyelerinin nasıl birlikte devam edebileceğini keşfetmek için karmaşık bir matematiksel model geliştirdiler. Önceki çalışmalara dayanarak, yeterince araştırılmamış ancak kritik faktörleri, en önemlisi rastgeleliği tanıttılar.
Geleneksel modeller sabit üreme, hayatta kalma ve büyüme oranları varsayar, ancak gerçek hayat daha karmaşıktır. Gaynor’ın modeli bu oranların popülasyon yoğunluğu ve rastgele çevresel değişikliklerle değişmesine izin verir.
Ayrıca, poliploidi sıklıkla meydana gelen çok yıllık bitkiler arasında yaygın olan örtüşen nesiller ve diploidler ile poliploitlerin hala gen alışverişinde bulunabildiği eksik üreme izolasyonu gibi karmaşıklıkları da hesaba katar.
Modelin test edilmesi, binlerce yıl boyunca milyonlarca simülasyon çalıştırmayı ve sayısız senaryoyu keşfetmeyi içeriyordu. Çevresel istikrarsızlığın çok önemli olduğu ortaya çıktı.
Daha öngörülemez koşullarda, poliploidlerin diploidleri alt etme ve onların yerini alma olasılığı daha yüksektir. Ancak, birçok senaryoda, diploidler ve poliploidler uzun süreler birlikte kalabilir ve üreme izolasyonu bu birlikteliği stabilize etmeye yardımcı olur.
Bir değişiklik ortaya çıktı: eğer rekabet diploidleri yok olmaya sürüklerse, poliploidlerden yeniden evrimleşemezler ve bu da tamamen poliploid popülasyonlara yol açar.
Çalışma, türleşme dinamikleri hakkında daha ayrıntılı bir anlayış sunarak poliploidleri yaygın ve ekolojik olarak önemli olarak vurgulamaktadır.
Bir zamanlar evrimsel anomaliler olarak kabul edilen poliploidler artık ekosistem yapısına önemli katkıda bulunanlar olarak kabul edilmektedir ve buna örnek olarak büyük mavi saplı ve titrek kavak gibi türler gösterilebilir.
Bu bulgular evrim teorisini ilerletiyor ve koruma stratejilerini bilgilendiriyor. Hızlanan çevresel değişimin ortasında, Gaynor’ın bulguları biyolojik çeşitliliği sürdüren mekanizmalara dair kritik içgörüler sunuyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bu Bitki Bilim İnsanlarının İmkansız Diye Düşündüğü Şeyi Yapabilir