Hayvanları ve Bitkileri Oluşturan Karmaşık Hücreler Nasıl Ortaya Çıktı?
Bilim insanları, eski mikropların genomlarını inceleyerek biyolojinin en büyük gizemlerinden birini çözdüler. Araştırmacılar, tüm karmaşık organizmaların ataları olan Asgard arkealarının oksijeni kullanabildiğini keşfettiler.
Bu keşif, ökaryotların (çekirdekli mikroplar) oksijen açısından zengin bir ortamda iki farklı mikrop türünün tek bir organizmada birleşmesiyle ortaya çıktığı teorisini destekliyor.
Endosimbiyoz, bakterilerin hücrenin bir parçası haline gelmesi sürecidir. Hücrelerimizdeki mitokondriler, çekirdek DNA’sından ayrı, kendi DNA’larını hala korurlar.
Esasen, her insan, bir milyar yıl önce serbest yaşayan organizmalar olan eski alfaproteobakterilerin soyundan gelenleri içinde taşır. Yeni araştırmalar, bu “ele geçirme”nin tesadüfi olmadığını, Dünya atmosferindeki oksijen seviyelerindeki keskin artışa bir yanıt olduğunu kanıtlıyor.
Canlı dünya temelde iki farklı gruba ayrılır. Prokaryotlar (bakteriler ve arkeler) en basit ve en eski organizmalardır. Çekirdekleri yoktur ve DNA’ları hücre içinde basitçe “serbestçe dolaşır”. Mutfak, yatak odası ve atölyenin bir arada bulunduğu ucuz bir stüdyo daireye benzerler.
Ökaryotlar ise bizi, bitkileri ve mantarları oluşturan daha karmaşık hücrelerdir. Başlıca farkları, bir çekirdeğin (genetik bilgiyi depolamak için bir tür “kasa”) ve özelleşmiş organların (organellerin) varlığıdır. Bir ökaryot hücresi, her sürecin (solunum, sindirim, veri kopyalama) kendi odasına sahip olduğu modern bir eve benzetilebilir.
Ancak Dünya üzerindeki tüm bitkilerin, hayvanların ve mantarların kökeni, varsayılan atalarının yaşam tarzlarındaki çelişkiler nedeniyle uzun zamandır bir gizem olarak kalmıştır. Genel kabul gören teoriye göre, ökaryotlar iki farklı mikroorganizmanın simbiyozundan ortaya çıkmıştır.
Ancak bilim insanları bunların nasıl bir araya geldiğini anlayamamışlardır: biri oksijene ihtiyaç duyarken, diğeri daha önce kesinlikle oksijensiz bölgelerde yaşadığı düşünülüyordu.
Yeni bir çalışma, ökaryotların en yakın akrabaları olan Asgard arkealarının bazı temsilcilerinin, oksijenin bol olduğu kıyı tortularında ve üst su katmanlarında yaşadığını göstermiştir.
Genetik analiz, bu gazın işlenmesiyle ilişkili birden fazla metabolik yolu ortaya çıkardı. Bu, mikrobiyal atalarımızın yaklaşık 1,7 milyar yıl önce meydana gelen Büyük Oksidasyon Olayı’nın ardından gezegenin değişen koşullarına uyum sağladığını gösteriyor. Çalışma Nature dergisinde yayınlandı .
Simbiyoz ve evrim
Büyük ölçekli bir DNA dizileme projesi, Asgard arkealarının bilinen çeşitliliğini ikiye katladı. Bilim insanları yaklaşık 15 terabaytlık ekolojik veriyi analiz etti ve 13.000’den fazla yeni mikrobiyal genom topladı.
Heimdall grubu arkealarının, ökaryotik enerji metabolizmasından sorumlu proteinlerle neredeyse aynı yapıya sahip proteinler içerdiği ortaya çıktı.
Makalenin ortak yazarlarından Katherine Eppler şunları belirtti : “Büyük ölçekli dizileme çalışması ve dizi ile yapı analizi yöntemlerinin birleşimi, bu genomik genişlemeden önce görünmeyen kalıpları görmemizi sağladı.”
Biyologlar, protein şekillerini modellemek için yapay zekayı kullanarak, eski arkelerin özellikle enerji avantajı için bakterilerle ittifak kurduğunu doğruladılar.
Sonuç olarak, bakteriler hücrelerimizin “enerji santralleri” olan mitokondrilere evrimleşerek, basit mikropların dünyasını karmaşık bir yaşam dünyasına dönüştürdüler.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Hayvanları ve Bitkileri Oluşturan Karmaşık Hücreler Nasıl Ortaya Çıktı?