Davis – California Üniversitesi (UC Davis) ve Max Planck Enstitüsü Gelişimsel Biyoloji Bölümü tarafından yürütülen yeni bir araştırmaya göre yol kenarlarında bulunan basit bir ot, DNA mutasyonlarının anlaşılması ve tahmin edilmesinde anahtar rol oynayabilir.
İki gün önce Nature bülteninde yayımlanan bulgular, evrime yönelik fikirlerimizi kökten değiştirmenin yanısıra günün birinde daha iyi tarım ürünlerinin yetiştirilmesine ve hatta insanların kanser ile mücadelesine yardımcı olabilir.
Mutasyonlar, DNA hasar gördüğü ve onarılmadan kaldığı zaman yeni bir varyasyonun ortaya çıkmasıyla meydana geliyor. Yeni çalışmada mutasyonun bütünüyle rastgele mi gerçekleştiğini yoksa daha derin bir yapıya mı sahip olduğunu öğrenmek isteyen araştırmacılar, beklemedikleri bir sonuçla karşılaşmış.
UC Davis Bitki Bilimleri Bölümünde yardımcı profesör olarak çalışan ve makalenin baş yazarı olan Grey Monroe, “Mutasyonu hep genom çapında rastgele bir olay şeklinde düşünürdük” diyor. “Fakat çoğunlukla rastgele olmadığı ve bu özelliğiyle bitkiye fayda sağladığı ortaya çıktı. Mutasyonu artık tamamen farklı bir şekilde düşünüyoruz.”
Yeni çalışmalarında yaklaşık 120 milyon baz çiftinden oluşan ufak genomu sebebiyle “bitkilerin laboratuvar faresi” şeklinde düşünülen ve küçük, çiçekli bir ot olan fare kulağı teresini (Arabidopsis thaliana) kullanan araştırmacılar, üç yıl boyunca bu bitkinin yüzlercesinin genomunu dizilemiş. Kıyaslama yapılacak olursa, insanlar yaklaşık 3 milyar baz çiftine sahip.
Monroe, fare kulağı teresinin “genetik alanında model bir canlı şeklinde kullanıldığını” söylüyor.
Laboratuvarda yetiştirilen bitkiler, birçok varyasyon sunuyor
Çalışma, araştırmacıların korumalı bir laboratuvar ortamında numune yetiştirdiği Max Planck Enstitüsünde başlamış. Bilim insanları bu sayede doğada hayatta kalamayacak olabilen kusurlu bitkilerin kontrollü bir ortamda yaşayabilmesini sağlamışlar.
Bu yüzlerce Arabidopsis thaliana bitkisinin dizilenmesi sonucunda 1 milyondan fazla mutasyon ortaya çıkmış. Bu mutasyonların ise beklenenin aksine rastgele olmayan bir kalıp sergilediği görülmüş.
Max Planck Enstitüsünde bilimsel direktör ve çalışmanın kıdemli yazarı olan Detlef Weigel, “İlk bakışta, keşfettiğimiz şeyler başlangıçtaki mutasyonların tamamen rastgele olduğunu ve canlılarda gözlenen mutasyonlara sadece doğal seçilimin karar verdiğini söyleyen yerleşik kurama karşı çıkıyor gibi görünüyordu” diyor.
Araştırmacılar rastgelelikten ziyade, düşük mutasyon oranları sergileyen genom parçaları keşfetmişler. Bu parçalarda hücre büyümesi ve gen ifadesiyle ilişkili olanlar gibi gerekli genlerin fazla biçimde temsil edildiğini gördüklerinde ise şaşkınlığa uğramışlar.
“Bunlar genomda çok önemli bölgeler” diyor Monroe. “Biyolojik olarak en fazla önem taşıyan bölgeler, mutasyondan korunan bölgeler.”
Söz konusu bölgeler, yeni mutasyonların zararlı etkilerine karşı da hassas. “Dolayısıyla DNA’daki hasar onarımı, bu bölgelerde özellikle etkili görünüyor.”
Kendini korumak üzere evrimleşmiş bitki
Bilim insanları, DNA’nın farklı tip proteinlerin etrafına sarılma şeklinin, bir genin mutasyon geçirip geçirmeyeceğini de güzel şekilde haber verdiğini keşfetmiş. “Bu durum, hangi genlerin mutasyon geçirme ihtimalinin daha yüksek olduğunu tahmin edebildiğimiz anlamına geliyor ve neler döndüğüne dair güzel bir fikir sağlıyor” diyor Weigel.
Bitkinin kendi yaşamını garantiye almak için genlerini mutasyondan korumak üzere evrimleştiğini ortaya seren bulgular, Charles Darwin’in doğal seçilim yoluyla evrim kuramına şaşırtıcı bir özellik ekliyor.
“Bitkide, en önemli yerlerin mutasyon korunmasını sağlayan bir yöntem evrimleşmiş” diyor Weigel. “Bu heyecan verici bir şey çünkü söz konusu keşifleri kullanarak, insan genlerini mutasyondan nasıl koruyacağımızı düşünebiliriz.”
Gelecekteki kullanım alanları
Genomun bazı bölgelerinin neden diğerlerinden daha fazla mutasyon geçirdiğinin bilinmesi, genetik varyasyona bel bağlayan ürün yetiştiricilerinin daha iyi mahsuller geliştirmesine yardımcı olabilir. Bilim insanları ayrıca bu bilgiyi kullanarak, mutasyon sebebiyle meydana gelen kanser gibi hastalıkları daha iyi tahmin edebilir veya bunlara karşı yeni tedaviler geliştirebilir.
Makale şöyle bitiyor: “Doğal varyasyon kalıplarına yön veren kuvvetlerin daha eksiksiz şekilde tanımlanmasını sağlayan keşiflerimiz, hem kuramsal hem de uygulamalı olarak mutasyonun evrimdeki rolü üzerine yürütülecek yeni araştırmalara ilham olmalı.”
Makalenin UC Davis’teki eş yazarları arasında Bitki Bilimleri Bölümünden Daniel Kliebenstein, Mariele Lensink, Marie Klein de bulunuyor. Katkıda bulunanlar arasında ise Carnegie Bilim Enstitüsü, Stanford Üniversitesi, Westfield Eyalet Üniversitesi, Montpellier Üniversitesi, Uppsala Üniversitesi, Charleston Üniversitesi ve South Dakota Eyalet Üniversitesinde çalışan araştırmacılar yer alıyor.
Çalışmanın sermayesini Max Planck Derneği, ABD Ulusal Bilim Vakfı ve Almanya Araştırma Vakfı sağlamış.
Yazar: Emily C. Dooley/Davis – California Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
