Kaynar Suda Yaşayan Canavar: Biyolojinin Isı Duvarını Yıkan “Ateş Amipi” Nasıl Hayatta Kalıyor?
Kaliforniya’daki volkanik bir bölgede yeni tanımlanan bir amip türü, karmaşık hücrelerin ne kadar yüksek ısıya dayanabileceğine dair uzun süredir kabul gören varsayımları sarsıyor.
Isı, karmaşık hücreler için hızla yıkıcı bir etki yaratabilir. Sıcaklıklar yükseldikçe proteinler şekillerini kaybedebilir, DNA hasar görebilir ve hayati hücresel süreçler aksamaya başlayabilir. Bu durum, aşırı sıcak ortamları büyük ölçüde bakteri ve arkelerin (archaea) yaşam alanı haline getirmiştir.
Yeni keşfedilen bir amip, şimdi bu sınırı daha da yukarı taşıyor. Araştırmacılar, bu mikroskobik organizmanın, ökaryotlar için uzun süredir kabul edilen büyüme sınırının üzerinde bir sıcaklık olan 63°C’de (145°F) aktif olarak büyüyüp çoğalabildiğini tespit etti. Kaliforniya’daki Lassen Volkanik Ulusal Parkı’nın jeotermal sularında keşfedilen bu canlı, *Cell* dergisinde yayımlanan bir çalışmada tanıtılıyor.
Söz konusu amip, çok daha yüksek sıcaklıklarda bile hayatta kalabiliyor. 70°C (158°F) gibi yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında şekil değiştirip koruyucu bir dış katman geliştiriyor; böylece sıcaklık düştüğünde yeniden eski haline dönebiliyor.
Syracuse Üniversitesi’nden ve çalışmanın sorumlu yazarlarından Angela Oliverio, “Bu bulgu, mümkün olduğunu düşündüğümüz sınırları zorluyor; bu da son derece heyecan verici,” diyor. “Bildiğimizden çok daha yüksek sıcaklıklarda hayatta kalabilen başka ökaryotlar da olabilir.”
Aşırı Sıcaklık Neden Bu Kadar Zorlayıcıdır?
Bazı mikroorganizmalar, insanların tahammül edebileceğinin çok ötesindeki sıcaklıklarda gelişip çoğalabilir. Bilinen büyüme rekoru, derin deniz hidrotermal bacalarının çevresinde bulunan ve 122°C’de (252°F) büyüyebilen bir arke türü olan *Methanopyrus kandleri*’ye aittir.
63ºC’de mitoz geçiren bir *Incendiamoeba* hücresi. DNA mavi, tübülin pembe ve zar gri renkle gösterilmiştir. Görsel: Felix Mikus
Arkea ve bakteriler, ökaryotlardan farklı bir hücresel yapıya sahiptir. Hayvanlar, bitkiler, mantarlar, amipler ve diğer pek çok mikroorganizmayı içeren ökaryotik canlılar; bir çekirdeğe ve özelleşmiş diğer hücresel yapılara sahiptir.
On yıllar boyunca, yaklaşık 60°C (140°F) sıcaklık, ökaryotlar için üst büyüme sınırı olarak kabul ediliyordu. Bu sınıra yaklaşabilen çok az sayıda tür biliniyordu.
Volkanik Sularda Bir Arayış
Bilim insanları daha önce, sıcaklıkların 140°F’yi (yaklaşık 60°C) aşabildiği jeotermal kaynakların yakınında amipler tespit etmişlerdi. Ancak böyle bir ortamda bir organizmanın varlığının saptanması, onun orada aktif bir şekilde büyüyüp çoğalabildiğini kanıtlamaz. Hücreler daha serin bölgelerden taşınmış olabilir ya da bazı organizmalar, gelişip çoğalamasalar bile kısa süreli maruziyetlere karşı hayatta kalabilirler.
Oliverio ve meslektaşları, jeotermal yaşam alanlarıyla ilişkili olan bu amiplerin aşırı sıcağa gerçekten uyum sağlayıp sağlamadığını belirlemek istediler.
Araştırmacılar, 2023’ten 2025’e kadar Kaliforniya’daki Cascade Sıradağları’nda bulunan Lassen Volkanik Ulusal Parkı’ndaki jeotermal akarsulardan mikroorganizmalar topladılar. Örnekleme noktalarındaki sıcaklıklar yaklaşık 47°C ile 64°C (117°F – 147°F) arasında değişiyordu.
Daha önce bilinmeyen bir amip türü dikkat çekti. Laboratuvar deneylerinde bu amip, 57°C’de (135°F) hızla büyüyerek, amip büyümesi için daha önce belgelenmiş en yüksek sıcaklık değerine ulaştı. Araştırmacılar daha sonra sıcaklığı artırmaya devam ettiler.
63°C’de (145°F), amiplerin mitoz geçirdiğini; yani ökaryotik hücrelerin bölünmek için kullandığı süreci gerçekleştirdiğini gözlemlediler. Bu durum, organizmanın sıcağa karşı sadece hayatta kalmakla yetinmediğini, aynı zamanda büyüyüp çoğalabildiğini de gösteriyordu.
“Ateş Amipi” ile tanışın
Araştırmacılar bu türe, kabaca “Cascade Dağları’ndan gelen ateş amipi” anlamına gelen *Incendiamoeba cascadensis* adını verdiler.
Amip, 63°C’nin (145°F) üzerindeki sıcaklıklarda şekil değiştiriyor ve normal şekilde büyümeye devam etmek yerine koruyucu bir dış katman oluşturuyordu.
Araştırmacılar amipleri daha serin koşullara geri döndürdüklerinde, 70°C (158°F) sıcaklığa maruz kaldıktan sonra bile bu canlılar kendilerini toparlayabiliyordu. Organizmanın 63°C’de (145°F) büyüyüp bölündüğü, buna karşılık 70°C’nin (158°F) aktif bir büyüme sıcaklığından ziyade bir hayatta kalma sıcaklığı olduğu gösterildi.
Hücreleri Isıyla Nasıl Başa Çıkıyor?
Amibin genomunun dizilenmesi, onun sıra dışı ısı toleransına dair olası açıklamaları ortaya koydu. Daha ılıman ortamlara uyum sağlamış amiplerle kıyaslandığında, *I. cascadensis* türünün proteinlerin korunması ve DNA onarımı ile ilişkili ilave genler taşıdığı görüldü.
Proteinler işlevlerini yerine getirebilmek için hassas üç boyutlu yapılara ihtiyaç duyar; yüksek sıcaklıklar ise bu yapıların çözülmesine veya birbirine yapışıp kümelenmesine neden olabilir. Isı, diğer hücresel bileşenlere de zarar verebilir; bu durum, onarım ve bakım sistemlerinin önemini artırır.
“Ateş amibi”nin (fire amoeba) proteinleri, yüzeylerinde daha fazla sayıda pozitif yüklü amino asit barındırır; bu özellik, ısıya karşı yüksek direnç gösteren bazı bakteri ve arkelerde de mevcuttur. Söz konusu özellikler, ısıya daha az uyum sağlamış organizmalardaki benzer moleküllerin yapısını bozacak sıcaklıklarda bile proteinlerin kararlılığını korumasına yardımcı olabilir.
Syracuse Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan ve çalışmanın başyazarlığını üstlenen H. Beryl Rappaport, “Bu organizmalar birbirinden çok farklı olsa da, yüksek sıcaklıklarda kararlılığı sağlamaya yönelik protein özelliklerinin seçilimi konusunda bir yakınsama (benzer bir evrimsel yönelim) söz konusu,” diyor.
Daha Büyük Etkileri Olan Küçük Bir Rekor
Bu yeni rekor, ökaryotik büyüme için bilinen sıcaklık aralığını yalnızca birkaç derece yukarı taşıyor. Ancak biyolojik sınırlar, aşılmasının imkansız olduğu kanıtlanmış mutlak bir çizgiden ziyade, genellikle bilim insanlarının keşfedip test ettiği organizmaların özelliklerini yansıtır.
Bu keşif, diğer organizmaların da halihazırda kabul edilen çevresel sınırların ötesinde hayatta kalabileceği veya üreyebileceği ihtimalini gündeme getiriyor.
Oliverio, elde edilen bulguların araştırmacıları, deneylerin nerede sonlandırılması gerektiğini geçmişteki kayıtların belirlemesine izin vermeksizin çevresel tolerans sınırlarını test etmeye teşvik edebileceğini belirtiyor.
Oliverio, “Sporda her yeni dünya rekoru kırıldığında —aradaki fark milisaniyelerle ölçülse bile— bu durum hayranlık uyandırır ve kutlanır,” diyor. “Aynı yaklaşımı amipler için de sergilemeliyiz. Bu çok küçük değişimler, mümkün olduğuna dair algımızı ve anlayışımızı genişletiyor.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Dünya Dışı Yaşam Arayışı: Atalarımız 1 Milyar Yıl Önce Amip Benzeri Yaratıklardı