Mitokondriyal DNA (mtDNA) Nedir? Nasıl Kullanılır?

Yazdır Mitokondriyal DNA (mtDNA) Nedir? Nasıl Kullanılır?

Üyelerimizden Sayın Bahadır Şimşek bize şöyle bir soru yöneltti:

 

Merhaba benim sorum mitokondrilerle iligli: Eşeyli üreyen canlılarda mitokondri anneden geliyor. Peki bu sırada mitokondriye ait genetik yapı değişiyor mu? Eğer değişmiyorsa acaba dini inanışlardaki Havva'ı bulabilir miyiz? =) Bir de Mitokondri bir tür parazit olabilir mi? Yani örneğin tıpkı barsaklarımızda yaşayan K vitamini sentezleyen bakteriler gibi, mitokondri denilen "bakteri türü" de hücremize yerleşip bize enerji sağlamak karşılığında orada konaklıyor olabilir mi?

 

 

Evrim Ağacı olarak kendisine şöyle bir cevap vermek istiyoruz:

 

 

Sayın Bahadır Şimşek,

 

Sorunuz için teşekkür ederiz, güzel bir soru sormuşsunuz. Elimizden geldiğince açıklayalım:

 

Dediğiniz ve daha önceki yazımızda belirttiğimiz gibi, mitokondriyal DNA (kısaca mtDNA), hücrelerimizin çekirdeği haricinde, mitokondri denen ve enerji üretimi için büyük moleküllerin oksijen ile yakılarak küçük moleküllere dönüştüğü organelde bulunan bağımsız DNA parçasına verilen isimdir. Kısacası ana genetik materyalimiz olan çekirdek DNA'sından bağımsız; ancak canlı genomu dahilinde sayılan bir DNA'dır.

 

mtDNA; POLG ve POLG2 isimli genlerin kodladığı DNA polimeraz gama kompleksinin varlığıyla çoğalır. Bu bölünme, çoğu zaman çekirdekteki DNA'dan bağımsızdır; ancak kimi durumda (hücre bölünmesi gibi) mtDNA'nın bölünmesi durdurulabilir veya gerektiği zamanlarda başlatılabilir.

 

mtDNA'nın kökenleri, Endosimbiyotik Kuram ile açıklanmaktadır. Yani ökaryotik (zarlı organellere sahip) canlılar, prokaryotik (zarlı organellere sahip olmayan) canlıların, başka prokaryotik canlıları endositoz ile içlerine almaları ancak sindirememeleri sonucu ve bazı diğer etmenler dahilinde simbiyotik yaşama geçmeleri sonucunda evrimleşmiştir. Mitokondri ve kloroplastların eskiden prokaryotik hücreler oldukları düşünülmektedir. Bu kuram, pek çok bulgu ile desteklenmektedir ve günümüzde en çok kabul edilen kuramlardan biridir. Şu an konumuz bu olmadığı için fazla ayrıntıya girmiyorum; ancak bir bilgi olarak, mtDNA'nın da tıpkı günümüzdeki modern prokaryotlar gibi halka şeklinde olduğunu bilmekte fayda vardır (ökaryotların çekirdeğinde bulunan çift sarmal DNA'dan farklıdırlar). Kısacası evet, mitokondri dediğimiz organel bir prokaryotun, diğeri ile simbiyotik ilişkisinin bir ürünüdür.

 

Her mitokondri'de 2 ila 10 arası mtDNA kopyası bulunur. Günümüz canlılarında, proteinlerin çok büyük bir kısmı çekirdekteki DNA tarafından kodlanır; ancak bulgular, bu kodların bir kısmının eskiden mtDNA'da bulunduğunu göstermektedir. Daha sonraki zamanlarda, transpozonal sıçrama denen bir olay sonucu mtDNA'daki bilgiler nükleer (çekirdektei) DNA'ya taşınmıştır.

 

Çok hücrelilerin çoğunda mtDNA yalnızca anneden gelmektedir. Bunun çok basit birkaç sebebi vardır: Spermde 100-1000 arası mtDNA bulunurken, yumurtada 100.000 ila 1.000.000 arası mtDNA bulunur. Ayrıca döllenme sırasında meydana gelen biyokimyasal tepkimeler, sperm mtDNA'sının çok büyük bir kısmının yumurtaya geçmesine engel olur. Ayrıca yumurta döllendikten sonra sperm ve mtDNA yumurta tarafından "yabancı madde" olarak algılanarak yok edilir. Zaten spermdeki mtDNA'nın çoğu, mitokondrilerin yoğunlukla bulunduğu kuyruk kısmındadır ve kuyruk çoğu zaman döllenme sırasında, mtDNA'larla birlikte, kaybedilir. Bu sebeple yavruya geçen mtDNA'nın kaynağı, annedir.

 

Bu durum, mtDNA'nın izleri takip edilerek bir canlının anne tarafının tamamının haritalanabilmesini sağlamaktadır. Aynı olgu, sadece erkekten alınabilen Y-kromozomu ile de yapılabilir; bu durumda da erkek tarafı belirlenir. Bu işlem, temel olarak mtDNA üzerinde bulunan HVR1 ve HVR2 genleri (toplamda 440 baz bulunur) ve bunlarının değişiminin takibiyle yapılır. Bu şekilde yapılan analizler sonucu, açık bir şekilde, günümüzdeki bütün köpeklerin atasının vahşi kurtlar olduğu ispatlanmıştır.

 

Mitokondriyal Havva (Mitochondrial Eve) denen olgu da, mtDNA'nın takibinin insanlara uyarlanmış versiyonudur. İnsandaki mtDNA geriye doğru takip edilerek, insanların atası aranmıştır. Bulgular açıkça göstermektedir ki, ortada birden bire meydana gelen bir erkek ve kadın yerine, sürekli olarak geriye giden ve gittikçe günümüz maymunlarının da atalarıyla yakınlaşan bir atadan evrimleşmişizdir. Yani bundan birkaç bin önceki nesil (her 100 yılda 2-3 nesil olduğunu unutmayınız) kesinlikle bir insan değildir. mtDNA, evrimin var olduğunun ve sürdüğünün çok açık bir ispatıdır.

 

Diğer sorunuza cevap olarak ise şunu söylemek istiyoruz: mtDNA'daki bilgiler sadece değişmekle kalmaz, çok hızlı değişir. Çünkü mtDNA'nın mutasyon hızı gerçekten çok yüksektir. Bunun sebebi de ökaryotik canlıların çekirdeğinde bulunan çift sarmal DNA'ya göre çok daha az korunması ve kontrol mekanizmalarının prokaryotlardaki gibi daha az gelişmiş olmasıdır. Bu da filogenetik araştırmaların kolaylaşmasını sağlar çünkü mtDNA'da meydana gelen mutasyonlar ve bireyler ve türler arasındaki farklılıkların takibi kolaylaşır. Farklı canlıların mtDNA'sı kıyaslanır ve buna göre Evrim Ağacı çıkarılır.

 

Küçük bir not olarak bildirmekte fayda vardır ki, nadiren mtDNA'nın erkek tarafından aktarıldığı da gözlenmiştir. Örneğin birkaç bal arısı türünde, meyve sineklerinde bu durum gözlenmiştir. In vivo dediğimiz ve canlı dışında gerçekleştirilen döllenmelerde de erkekten mtDNA'nın geçmesi durumu gözlenebilir.

 

Kısa bir özet yapmak gerekirse, mtDNA, şu anda yer veremeyeceğimiz ve açıkçası fazlasıyla ön bilgi gerektiren bazı yöntemler kullanılarak, çok güçlü bir "evrimsel iz sürme aracı" olarak kullanılabilir. Bu araç kullanılarak insanın evrimi anlaşılmılştır ve anlaşılmaya devam etmektedir. Ayrıca pek çok türle olan akrabalıklarımız gün ışığına çıkmıştır. Bunun ötesinde ise mtDNA sayesinde çok ayrıntılı ve net Evrim Ağaçları oluşturulabilmektedir.

 

Umarız faydalı olmuştur. Gelecek günlerde bu yazımızı genişletebiliriz.

 

Saygılarımızla.

 

ÇMB (Evrim Ağacı)

 

http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/basics/mtdna

http://ghr.nlm.nih.gov/chromosome/MT

http://www.actionbioscience.org/evolution/ingman.html

http://www.dna.gov/research/mitochondrial_research/

http://www.mitochondrialdnatesting.com/

http://www.talkorigins.org/faqs/homs/mtDNA.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrial_DNA

http://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrial_Eve

 

Sayfamız üyelerinden Sayın Fatih Sezer'in eklediği bilgiyi de notumuza katmak istiyoruz:

 

Mitokondrilerde değişim yani mutasyon olgusunun kanıtı elbette hastalıkları. pediatri dergisinden konuyla alakadar bir makale linki paylaşıyorum. en başta yazdığına göre tespit edilmiş 100e yakın mitokondri dna defekti var.

 

http://pediatri.turkiyeklinikleri.com/abstract-tr_34538.html


6 Yorum