Karmaşık Yaşamın Ortaya Çıkmasına Dokunaçlı Mikroplar Yol Açmış Olabilir
Uluslararası bir bilim ekibi tarafından yapılan bir çalışma, biyolojideki en önemli sorulardan birine yeni bir yanıt sundu: karmaşık yaşam nereden geldi?
Bu sorunun yanıtı, daha karmaşık organizmalarla dikkate değer bir benzerlik gösteren bir grup eski tek hücreli mikrop olan Asgardian arkelerinde yatıyor olabilir.
Bilim insanları böyle bir mikrobu yakından inceleyerek, Asgardian arkelerinin hayvanların, bitkilerin ve insanların doğrudan ataları olabileceği fikrini destekleyen kanıtlar buldular.
Yakın zamana kadar bilim insanları arkeler hakkında çok az şey biliyordu. Ancak 1990 yılında bakteriler ve ökaryotlarla birlikte ayrı bir alan olarak önerildiler.
Ve bilim insanları bu mikroorganizmalar hakkında daha fazla şey öğrendikçe, tüm yaşam ağacı için daha önemli hale geliyorlar.
Böyle bir mikrobu yakından inceleyen bilim insanları, Asgardian arkelerinin hayvanların, bitkilerin ve insanların doğrudan ataları olabileceği fikrini destekleyen kanıtlar buldular.
Asgardian arkelerinin keşfi
Sadece on yıl önce bilim insanları Asgard’ın arkelerinin varlığından bile haberdar değildi. Tüm bunlar 2015 yılında, derin deniz tortularını analiz eden araştırmacıların tamamen yeni bir mikrop grubuna işaret eden genetik parçalar bulmasıyla değişti.
Hesaplama araçlarını kullanarak, genomun tamamını yeniden yapılandırmak için bu parçaları bir araya getirdiler. Ancak o zaman daha önce bilinmeyen bir arke türü keşfettiklerini fark ettiler.
Arkeler de bakteriler gibi tek hücreli organizmalardır. Ancak, özellikle hücresel yapıları ve metabolik yolları açısından genetik olarak oldukça farklıdırlar.
Araştırmacılar arke çalışmalarını derinleştirdikçe, genetik verilerle eşleşen canlı organizmaları tespit edebildiler. Bu mikroplar, şimdi Asgard Arkeleri olarak bilinen yeni bir arke alt grubu olarak tanımlandı ve sınıflandırıldı.
İskandinav mitolojisindeki Asgard krallığından esinlenilerek verilen bu isim, Norveç ve Svalbard arasındaki Atlantik’in ortasında yer alan bir hidrotermal kaynak sistemi olan “Loki’nin Kalesi” yakınlarındaki keşiflerini yansıtmaktadır.
Asgard’ın arkelerinin yeni bir mikrop türünden daha fazlası olduğu ortaya çıktı: hayvanlar, bitkiler ve mantarlar gibi karmaşık hücrelere sahip tüm organizmaları içeren bir alan olan arkeler ve ökaryotlar arasında evrimsel bir köprüyü temsil ediyor olabilirler.
Yaşam Ağacını Yeniden Düşünmek
O zamandan beri, bazı araştırmacılar ökaryotların Asgard’ın arkeleri içinde bir grup olarak düşünülmesi gerektiğini öne sürmüşlerdir. Bu, yaşam alanlarının sayısını üçten ikiye indirecektir: ökaryotlar dahil arkealar ve bakteriler.
İsviçre’deki ETH Zürih’te Profesör Martin Pilhofer ve ekibi birkaç yıldır Asgard arkeleri üzerinde çalışmaktadır. İki yıl önce Nature dergisinde yayınlanan bir makalede araştırmacılar, Asgard arkelerinin bir filum temsilcisi olan Lokiarchaeum ossiferum’un hücresel yapısı ve mimarisinin ayrıntılarını incelediler.
Bu arkea, Slovenya’daki bir acı su kanalının çökeltilerinde bulundu. Viyana Üniversitesi’nde Christa Schleper’in laboratuvarındaki araştırmacılar tarafından izole edildi.
Yeni çalışmada Pilhofer ve meslektaşları Lokiarchaeum ossiferum’un ökaryotlara özgü bazı yapılara sahip olduğunu gösterdi. Pilhofer, “Bu türde ökaryotlarda bulunan proteinlere çok benzeyen ve bugüne kadar keşfedilen neredeyse tüm Asgardian arkelerinde bulunan bir aktin proteini bulduk” diyor.
Lokiaktin adı verilen bu protein, özellikle mikropların çok sayıdaki dokunaç benzeri çıkıntılarında ipliksi yapılar oluşturuyor. Makalenin ortak yazarı Florian Vollweber, “Asgardian arkelerinin karmaşık hücresel mimarisinin iskeletini oluşturuyor gibi görünüyorlar” diyor.
Mikrotübüllerin kökeni
Aktin filamentlerine ek olarak, ökaryotlar mikrotübüllere de sahiptir. Bu tübüler yapılar hücre iskeletinin ikinci temel bileşenidir ve çok sayıda tübülin proteininden oluşur.
Bu küçük tübüller, hücre içindeki taşıma süreçleri ve hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılması için önemlidir
Bu mikrotübüllerin kökeni şimdiye kadar belirsizdi. ETH araştırmacıları yeni çalışmalarında Asgard arkelerinde ilgili yapıları keşfetti ve yapılarını tanımladı.
Bu deneyler, Asgard tubulinlerinin ökaryotik akrabalarından daha küçük olsa da çok benzer mikrotübüller oluşturduğunu gösteriyor.
Bununla birlikte, sadece birkaç Lokiarchaeum hücresi bu mikrotübülleri oluşturmuştur. Aktinin aksine, bu tubulin proteinleri sadece çok az Asgardian arkea türünde bulunur.
Bilim insanları tübülinlerin Lokiarchaea’da neden bu kadar nadir olduğunu ve arkelerin bunlara neden ihtiyaç duyduğunu henüz anlamış değil.
Ökaryotlarda mikrotübüller hücre içindeki taşıma süreçlerinden sorumludur. Bazı durumlarda motor proteinler bu tüpler boyunca “yürür”.
ETH araştırmacıları Asgardian arkelerinde bu tür motor proteinleri henüz gözlemlemedi. Ancak bilim insanları mikrotübüllerin arkealarda da aynı taşıma rolünü oynadığına inanıyor.
Hücre iskeleti ve ökaryotların kökeni
Hücre iskeleti karmaşık yaşamın evrimi için gerekli miydi? Bazı soru işaretleri devam etse de, araştırmacılar hücre iskeletinin ökaryotların evriminde önemli bir adım olduğundan emin.
Bu adım uzun zaman önce, Asgard arkeleri bir bakteriyi uzantılarıyla ördüğünde gerçekleşmiş olabilir. Evrim sürecinde bu bakteri, modern hücreler için enerji kaynağı görevi gören mitokondriyona dönüşmüştür. Zamanla çekirdek ve diğer bölümler evrimleşti – ve ökaryotik hücre doğdu.
“Bu olağanüstü hücre iskeleti muhtemelen gelişimin henüz başlarındaydı. Asgard arkelerinin uzantılar oluşturmasına ve böylece bakteriyle etkileşime girmelerine ve ardından onu yakalayıp yutmalarına izin vermiş olabilir.” diyor Pilhofer.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Karmaşık Yaşamın Ortaya Çıkmasına Dokunaçlı Mikroplar Yol Açmış Olabilir
400 Milyon Yıllık Gizem: Silüryen Döneminden Gelen İzler ve Kaybolan Canlılar