Su altı, biz insanları her zaman yaşamla ilgili çeşitlilik ve sınırlar konusunda büyük sorgulamalar yapmaya ve sürpriz şekilde başka yerlerde aradığımız kilit cevapları bulmaya yönlendirdiği gibi, aynı zamanda yaşamın zerafeti ve estetiği konusunda da şüphesiz derinden etkiliyor.
Tüp anemonları da bunlardan biri…
Tüp anemonları, tarih öncesi bir çiçeğe benzeyen, antik bir deniz canlısıdır. İlk bakışta bu mercan ve deniz anası akrabasını “basit” olarak tanımlamak kolay olurdu. Ancak o kadar da acele etmeyin.
Tüp anemonlar üzerine yapılan yeni bir araştırma, evrimsel biyologların deniz hayvanı genetiği hakkında bildiklerini sandıkları her şeye meydan okuyor.
Bir tüp anemonunun ya da Ceriantharia’nın mitokondriyal DNA’sı, beklenmeyen düzenlemelerden hayal edilemeyecek büyüklüğüne kadar tam bir beyin yakıcı konudur.
Ohio Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacıların da içinde bulunduğu bir ekip, tüp anemonun DNA’sının az sayıda türün mitokondriyal genomunda gözlenen davranışları gösteren sonuçlar yayımladı. Bu sonuçlara göre ,içinde olması gereken -her türe göre farklı sayıdaki- çok sayıda küçük parçacıktan oluşan halka şeklindeki “olması gereken” klasik yapısına meydan okuyor.
Üstüne üstük, anemon; bugüne dek tarihe geçmiş en büyük mitokondriyal genom kaydını tutuyor. Scientific Reports dergisinde yayımlanan bu yeni çalışmaya göre tüp anemon yaklaşık 81.000 baz çifti ya da genetik bilgi parçaları içermekte. Karşılaştırma yapabilmek adına; insan mitokondriyal DNA’sı 17.000’de az baz çifti içermektedir.
Hücrenin enerji merkezi
Ohio Üniversitesi’nden Evrim, Ekoloji ve Organizmal Biyoloji Profesörü Meg Daly, “Bu antik hayvanlar basit davranışlar sergiliyorlar ve basit birer anatomileri var. Bu nedenle şimdiye dek onları hep oldukça basit hayvanlar olarak düşünme eğilimindeydik. Ancak bu tip anemonları genomları; salyangozlar, böcekler ve omurgalılar gibi daha karmaşık ve daha genç hayvanlara göre daha dinamik olabilir” dedi.
Küçük bir hatırlatma yapmakta fayda var. Bu çalışmanın merkezinde yer alan mitokondriyal DNA; çoğumuzun okuldan hatırladığı, bir organizmanın her hücresinde çekirdekte bulunan ve çift bir düz sarmal halinde yaşamla ilgili temel talimatları taşıyan o DNA değil.
Aksine, mitokondriyal DNA genellikle dairesel şekilde olup çekirdek DNA’sından çok daha fazla bilgi içerir ve mitokondri içinde yaşar. Aynı zamanda çift membranlı yapılarıyla hücrede çekirdek dışında bulunurlar ve çok sayıdadırlar. Mitokondri, hücrede enerji üretiminden sorumludur ve bazen “hücrelerin güç merkezleri” olarak da adlandırılır.
Profesör Daly, “Bilim insanları benzer diğer canlıların mitokondriyal DNA’larını sıralayabiliyor olmalarına rağmen, söz konusu tüp anemonlarla ilgili bir duvara çarpmış gibiydiler” diyor. “Bundan yaklaşık 20 yıl kadar önce bir araştırmacı, mitokondriyal genomların dairesel olabilecekleri fikrine dayanan bir yaklaşımla ilk taslakları oluşturmayı denedi.”
Kariyerini deniz anemonları ve onların biyolojik çeşitliliği inceleyerek sürdüren profesör Daly, “Bu imkansızdı ve hiç kimse de nedenini bilmiyordu” diye ekliyor.
Süper Bilgisayar Desteği
Özellikle son 5 yılda hızla her alanda sınırları alt üst eden gelişmiş süper bilgisayar teknolojilerini kullanan araştırmacılar, iki tüp anemon türünü inceledi ve birinin 5 çizgisel mitokondriyal DNA parçasına ve diğerinin 8 tanesine sahip olduğunu buldu. Daha önceleri bilim insanları, denizanası mitokondrisinde çizgisel bie genom bulmuşlardı. Ancak tüp anemonunda görülen parçacıkların büyüklükleri ve sayılarındaki çeşitlilik ile birlikte çizgisellikler bugüne dek görülememişti.
Profesör Daly bu gözlem için, “Bulduğumuz tipik döngü düzenlemesinin anlamlı olduğunu düşünüyoruz, çünkü dairesel bir genom içeren mitokondrinin avantajlarında biri de kolaylıkla çoğaltılabilir olmasıdır” dedi. Ve ekledi:
“Bu döngü şeklinde tasarımın, mitokondrinin yapması gereken işi hızlı ve verimli bir şekilde yapmasına yardımcı olan bir şey olarak düşünüyoruz. Şimdiye dek, bu olağandışı mitokondriyal genomu olan anemonların, bu genomlara sahip olmaları için geçerli bir neden yoktu.”
Şimdiyse bunun, evrimsel bir bakış açısıyla tutarlı olacak tarihsel nedenini bulmak, Profesör Daly ve diğerlerine düşüyor.
Taşları yerinden oynatan yeni gerçekler
Araştırmaya liderlik eden Brezilyalı araştırmacı Sergio Stampar, bu araştırmada incelenen iki türün en büyük Ceriantharia grubunu temsil ettiğini söyledi.
Sao Paulo’daki Universidade Estadual Paulista’da araştırmalarına devam eden Stampar, “Bu sonuçlar, grubun kayda değer bir ‘fotoğrafını sunuyor. Büyük boyuttaki genomların yanı sıra, bulduğumuz en şaşırtıcı şey, iki tür arasındaki önemli farktır” diyor.
Stampar, çalışmanın birçok soruyu gündeme getirdiğini, zira anemonlarda daireselden doğrusal genlere olan -varsayılan- değişimin, basit bir işlem olmaması gerektiğini söyledi. Çalışma; denizanası, mercanlar ve deniz anemonlarını da içeren Cnidaria adında birçok benzer hayvan grubunun evrimi hakkında geniş bir tartışma yapılmasını zorunlu hale getiriyor.
Profesör Daly, bununla birlikte eski ve tamamen basit olan deniz hayvanları arasında, evrimsel baskılarda benzerlikler beklemenin olası ve makul kabul edildiğini, ancak bu yeni kanıtla birlikte bu temel bakış açısının da sorguya çekildiğini söyledi.
“Belki de hepsi aynı yerde başladı. Ancak farklı evrim düzenleri ve fırsatlarına maruz kaldılar.”
Çalışma Ulusal Bilim Vakfı, São Paulo Araştırma Vakfı, Brezilya Ulusal Bilimsel ve Teknolojik Gelişim Konseyi ve UNC Charlotte tarafından desteklendi.
Orijinal çalışmaya aşağıdan ulaşabilirsiniz.
Sérgio N. Stampar, Michael B. Broe, Jason Macrander, Adam M. Reitzel, Mercer R. Brugler, Marymegan Daly. Linear Mitochondrial Genome in Anthozoa (Cnidaria): A Case Study in Ceriantharia. Scientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-42621-z
