Dünya’ya Bitkileri Kazandıran Çağlar Boyu Bir Kez Yaşanan Olay Yeniden Gerçekleşti
Dünyadaki yaşamın tarihinde daha önce yalnızca üç kez gerçekleştiği bilinen bir olay, kısa süre önce yeniden belgelendi. Bir deniz bakterisi, alg konakçı organizmasına dahil edildi ve onunla birlikte yeterince uzun süre birlikte gelişti; artık alglerin hücresel mekanizmasının bir parçası olan bir organel olarak kabul edilebilir. Bu, bu alglerin nitrojeni sabitleyebilen bir organel içerdiği bilinen ilk ökaryotlar (DNA’ları zarla çevrili bir çekirdekte bulunan organizmalar) olduğu anlamına gelir.
Keşifle ilgili yakın tarihli iki makaleden birinin ilk yazarı Tyler Coale, yaptığı açıklamada “Organellerin bu tür şeylerden ortaya çıkması çok nadirdir” dedi.
“Çok nadir” ifadesi aslında yetersiz bir ifade olarak değerlendirilebilir. Bu ilk kez gerçekleştiğinde -bildiğimiz kadarıyla- mitokondriyi doğurarak ilk karmaşık yaşamın ortaya çıkmasına neden oldu. O zamandan bu yana, bir milyar yıldan uzun bir süre önce de dahil olmak üzere iki kez daha gerçekleşti ve bize kloroplastın verilmesiyle Dünya’daki bitki yaşamının başlangıcına işaret edildi.
En son bulgunun temeli neredeyse 30 yıl önce, UC Santa Cruz Profesörü Jonathan Zehr liderliğindeki bir ekibin Pasifik Okyanusu’nda nitrojeni sabitleme yeteneğine sahip yeni bir siyanobakteri keşfetmesiyle atıldı. Bu, mikropların çevreden serbest nitrojeni çekip diğer elementlerle birleştirerek yaşamın gelişmesi için gerekli olan gübreler gibi yeni nitrojen bileşikleri oluşturma sürecidir.
Zehr’in ekibi bakteriye UCYN-A adını verdi. Bu arada Japonya’da paleontolog Kyoko Hagino, ev sahibi organizma olduğu ortaya çıkacak bir deniz yosunu yetiştirmek üzerinde çalışıyordu.
Yıllar geçtikçe iki organizma arasındaki bağlantı bilim insanları için daha da netleşti. Ancak son zamanlarda, UCYN-A’nın sadece alg konakçısıyla yakın bir ilişki içinde olmadığı sonucuna varıldı; artık UCYN-A’nın alg hücresinin bir parçası olduğu noktaya kadar birlikte evrimleştiler ve bir organel.
Sanki ilk belgelenmiş nitroplastlara sahip olmak yeterli değilmiş gibi, Braarudosphaera bigelowii hücreleri de her DnD oyuncusunun hayallerindeki zarlara benziyor.
Resim kredisi: Hagino ve diğerleri, PLOS ONE 2013 (CC BY 3.0)
Uluslararası araştırmacı ekipleri iki yeni makalede kanıtlarını ortaya koyuyor.
Mart 2024’te yayınlanan ilk çalışma, UCYN-A ve onun konakçıları olan Braarudosphaera bigelowii alg türlerinin benzer boyut oranlarına sahip olduğunu gösterdi; bu da metabolizmalarının iç içe geçmiş olduğunu gösteriyor.
Zehr, “Organellerde olan da tam olarak budur” dedi. “Mitokondriye ve kloroplasta bakarsanız aynı şeyi görürsünüz: Hücreyle birlikte ölçeklenirler.”
Lastik damga, UCYN-A’nın organel gelişiminin ayırt edici özelliği olan konakçı hücrelerinden protein ithal ettiğine dair kanıt sunan ikinci makaleyle birlikte geldi.
Zehr, “DNA parçalarını atmaya başlıyorlar ve genomları gittikçe küçülüyor ve bu gen ürünlerinin (veya proteinin kendisinin) hücreye taşınması için ana hücreye bağımlı olmaya başlıyorlar” diye açıkladı.
Proteomik analiz yoluyla Coale, UCYN-A’nın düzgün çalışması için gereken proteinlerin çoğunun algal konakçıda üretildiğini ve ithal edildiğini doğruladı. Zehr bunu “birbirine gerçekten uyan ve işe yarayan sihirli bir yapboz gibi” olarak tanımladı.
Yeni keşfedilen organele “nitroplast” adı verildi. Daha eski mitokondri ve kloroplastların aksine, bilim insanları onun evrimini yaklaşık 100 milyon yıl öncesine tarihlendirdiler. Nitrojen sabitlemenin okyanus ekosistemlerini nasıl etkilediğine dair bize bir pencere açıyor ve kuru arazide tarıma da etkileri olabilir.
Coale, “Bu sistem nitrojen fiksasyonu konusunda yeni bir bakış açısıdır ve böyle bir organelin mahsul bitkilerine nasıl dönüştürülebileceğine dair ipuçları sağlayabilir” diye açıkladı.
Zehr, UCYN-A’nın türünün tek örneği olmadığını ancak bulunan ilk örnek olduğunu düşünüyor. Ve bunun önümüzdeki 30 yıl ve sonrasında araştırmacıları meşgul edeceğine bahse giriyoruz.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Kimyasal Gübre Kıtlığından Dolayı İnsan İdrarından Gübre Elde Ediliyor