Dünyanın En Tuhaf Canlısı: Kalamarlar Genetik Kodlarını İstedikleri Gibi Nasıl Değiştiriyor?
Kalamarlar gibi kafadanbacaklılar, dalgaların altındaki tamamen farklı bir dünyadan farklı bir evrimsel soya sahip olan, uzaylı zekasına şimdiye kadar bildiğimiz kadar yakın olabilir.
Benzersiz bir şekilde gelişmiş beyin ve bedenlerimize rağmen, hepimiz ortak bir süreçten geçen çalışmalarız.
İnsanlar ve diğer hayvanlar, ‘RNA’ya etki eden adenozin deaminaz’ veya ADAR aracılı RNA düzenlemesi olarak bilinen şey yoluyla sürekli olarak geçici, geri dönüşümlü bir transkriptomik yeniden karıştırmaya maruz kalır.
Basitleştirilmiş bir ifadeyle bu, bir tarif basıp fırıncıya vermeden hemen önce kuru üzümleri çikolata parçacıklarına dönüştürmek gibidir.
Başka hiçbir canlı bunu akıllı ve yumuşak,kalamar, ahtapot ve mürekkepbalığı da dahil olmak üzere koleoid kafadanbacaklılar kadar yapamaz ve buna yakın bile değildir.
Yeni araştırmalar, bu kafadan bacaklıların RNA’sının Skyrim karakter yaratıcısından daha şekillendirilebilir gibi göründüğünü ve bazen biyolojik yetenekleri olağanüstü ölçekte artıran proteinlerin değişmesine yol açtığını gösteriyor.
Cell dergisinde yayınlanan bir çalışmada, San Francisco Kaliforniya Üniversitesi’nden (UCSF) biyobilimcilerin liderliğindeki bir araştırma ekibi, bu düzenlemelerin gerçekte ne işe yaradığını tespit etmek için uzun yüzgeçli kıyı kalamarının (Doryteuthis pealeii) proteomunu (yaklaşık 24.000 proteinin tam tamamlayıcısı) araştırdı.
Uzun yüzgeçli kıyı kalamar (Dorytheuthis pealeii). (Roger Hanlon/Deniz Biyolojisi Laboratuvarı)
En büyük sürpriz, düzenlemelerin etkilerinin genişliği olabilir.
UCSF’de hücresel ve moleküler bilim insanı olan ilk yazar Jack Moen, ScienceAlert’e şunları söyledi: “Protein aktivitesi, stabilitesi, lokalizasyonu ve hatta bunların diğer proteinlerle nasıl etkileşime girdiği üzerinde etkiler bulduk. Aşağı yönlü etkiler organel sağlığını bile düzenleyecek kadar ileri gidiyor.”
“Protein yapmak için kullanılan RNA talimatlarını düzenleyerek, bu hayvanlar DNA’larını değiştirmeden farklı özelliklere sahip proteinler üretebilirler.”
Bu çalışmadan önce bu değişiklikler hakkında nispeten az şey biliniyordu. Ancak araştırmacılar makalede, bunların daha önce merkezi sinir sistemi iletişimini, belki de sıcaklık dalgalanmaları gibi çevresel veya fizyolojik koşullara tepki olarak etkilediğinin gösterildiğini söylüyor.
Ekstra etkileri keşfetmek için, kalamarın optik lobu ve solungaçlarındaki 2.000’den fazla farklı proteinde proteinlerin düzenlendiği yaklaşık 8.000 bölgeyi araştırdılar. Bu, karmaşık kalamar beynindeki RNA düzenleme aktivitesinin, daha “temizlikçi” solunum organıyla karşılaştırılmasına olanak sağladı.
Nesneleri görmekten ve onlara yanıt vermekten sorumlu olan optik lob, kalamarın merkezi sinir sisteminin büyük bir bölümünü oluşturur ve daha sık, daha karmaşık düzenleme faaliyetleri sergiler.
Araştırmacılar, kafadanbacaklıların en güçlü ADAR düzenleme yeteneğine ve omurgasızlarda görülen en karmaşık sinir sistemlerine (birlikte ortaya çıkan özellikler) sahip olması nedeniyle bu mantıklı olabilir.
Önemli olan, bu tür düzenlemelerin, genomun protein kodlamayan ‘çöp’ kısımlarında değil, protein kodlayan dizilerde meydana gelmesidir.
Moleküler işçilerin kendileri bir düzeyde gen dengeleme veya kendi kendini düzenleme sağlayacak şekilde değiştikçe, bu değişikliklerin bazıları ADAR proteinlerinde meydana gelir.
Referans kalamar proteomunda veya 14.000 organizmadan oluşan altın standart Swiss-Prot veritabanında bulunmayan 5.000 kısa protein belirlediklerini belirten Moen, “Bizi etkileyen bir başka sonuç da yeni protein dizileri yaratma potansiyeliydi” diye ekliyor.
İyi (veya rastgele) bir fırıncı her zaman farklı türde kurabiyeler yapacaktır.
Düzenleme eylemi aynı zamanda proteinlerin bulunduğu yeri de değiştirir; değiştirilmiş formları hücrelerin dış mahallelerinden çekirdeğe veya hücresel merkeze doğru hareket ederek yola çıkıyor.
Bu protein yeniden kodlaması, mitokondri gibi organellerin (hücrelerin organ versiyonu) hareketini değiştirebilir ve fizyoterapi sırasında uyuklayanlar bile bunların temel, enerji üreten ‘hücrenin güç santralleri’ olduğunu bilir.
Aslında araştırmacılar, bu yeniden kodlamanın kalamar mitokondrisini insan mitokondrisine daha benzer hale getirebileceğini buldu: çevresel olarak daha istikrarlı ve kendilerini daha iyi geri dönüştürebilen.
Benzer şekilde, yeniden kodlama aynı zamanda kreatin sistemlerini de etkileyerek kaçamak hareketler veya diğer karmaşık beyin süreçleri için kalamar enerji patlamaları sağlıyor gibi görünüyor.
Şaşırtıcı bir şekilde, bunların hepsi bir defada bir tabanın düzenlenmesiyle gerçekleşir. Aslında önemli olan da bu, çünkü DNA ana planını değiştirmiyor ve potansiyel olarak zararlı mutasyonları aktarmıyor; proteomik ücretsiz deneme, kredi kartı bilgisi gerekmiyor.
Sonuç olarak, bulgular kafadanbacaklıların bizim sandığımızdan çok daha uzaylı olduğunu ve eşsiz bir genetik esneklik seviyesini koruduklarını gösteriyor.
Peki bu neden diğer hayvanlar için değil de kafadanbacaklılar için geçerli?
Moen, bunun ADAR enzimlerinin yapılarından kaynaklandığını ve aynı zamanda daha fazla araştırma gerektiren diğer nedenlerden de kaynaklandığını açıklıyor.
Evrendeki tüm yıldızların, gezegenlerin ve süper alkol bulutlarının toplamından daha fazla protein çeşidiyle, teorik olasılıklar çok büyük ve astronomik olmanın da ötesinde.
Moen, ScienceAlert’e şöyle konuştu: “RNA dizileme verilerinde tanımlanan tüm bölgelere bakarsak, teorik tahmin 10²⁴⁸’e yaklaşır.”
Bu, Evrendeki tüm atomlardan 100 kat daha büyük bir değerdir.
Bu nedenle doğal potansiyel ile gerçeklik arasındaki temel ikiliği temsil eder.
Moen, “Muazzam bir potansiyel çeşitliliği tanımlıyorlar” dedi. Hayvanların gerçekte ne kadar ürettiği bilinmiyor.”
Kaynak: https://www.sciencealert.com