1977: Arkelerin Keşfi

Francis Crick’e yazdığı, 24 Haziran 1969 tarihli mektubunda, Illinois Üniversitesi Mikrobiyologu Carl Woese, “evrim bilgimizi zamanda bir milyar yıl kadar geriye uzatmak için hücrenin iç fosil kalıntısını”, spesifik olarak hücrenin okuma sisteminin RNA’sını, kullanmak istediğini belirtmişti. Çok geçmeden Woese’un ekibi laboratuvarda RNA dizilimini düzgün bir şekilde elde etti.

Protokol, radyoaktif küçük altbirim (16S veya 18S) ribozomal RNA’nın parçalanması ve iki boyutlu elektroforezini içeriyordu. Röntgen filmine aktarıldığında, ayrılmış parçacıklar özgün bir parmak izi oluşturuyordu, Woese beneklerin pozisyonunu dikkate alarak filmleri yorumluyordu. 

1973’ten 1977’ye kadar Woese’un laboratuvarında doçent olarak çalışmış, şimdi ise Houston Üniversitesinde biyoloji ve biyokimya profesörü olan George Fox, “Kelimenin tam anlamıyla her gün o parmak izlerinin karşısında oturdu ve onları inceledi.” diyor. Beneklerin ikinci ve üçüncü parçalanmasından sonra Woese and Fox oligonükleotit parçacıklarının dizilimlerini tespit ettiler –her biri yaklaşık 6 ile 14 nükleotit uzunluğundaydı- ve 80 kolonluk IBM'in delikli kartlara kaydettiler. Sonra ekip, Fox’un geliştirdiği bir bilgisayar programını kullanarak her organizmanın dizilim kayıtlarını karşılaştırdı.

Parmak İzi: Carl Woese tarafından üzerine notlar düşülen bu röntgen filmindeki parçalanmış küçük altbirim ribozomal RNA’ların “parmak izleri”, Woese’un üç yaşam alanını keşfetmesini sağlamıştı. Görsel hakkı: NORMAN R. PACE, JAN SAPP, AND NIGEL GOLDENFELD. PNAS, 109:1011–18, 2012

 Fox, “O beneklerin her biri bir yapbozdu. Aynı yapbozu birçok kez yaparsanız, artık onu tanımaya başlarsınız.” diye açıkladı. Başlangıçta araştırmacılar, laboratuvarda hazır bulunan bakteri cinslerinden ribozomal RNA dizilimi çıkardılar, Woese da filmde tekrar tekrar görünen hep o aynı benekleri bekler oldu. Fakat sonra laboratuvarın metanojen –metan üreten bu mikroorganizmalar o zamanlar iyice incelenmiş değillerdi- yetiştirme kabiliyeti, onları beklenmedik bir keşif anına ulaştırdı.

“O ilk metanojen çalışmasını yaptığımızda Woese verileri incelemeye başladı ve birdenbire bulmayı beklediği şeyleri göremedi.” diyor Fox. Woese, o zamanlar bakteri olarak bilinen iki metanojen türünün parmak izlerinde iki belirgin beneğin olmadığını hemen fark etti. İkinci incelemede, bu türün daha önce incelenen bakterilerin tümünde bulunan parçacıklara da sahip olmadığı ortaya çıktı. Bu organizmaların farklı bir gruba ait oldukları açıktı.

1977’de Woese ve Fox, içinde 13 türün parçacık kayıtları arasındaki ilişkileri gösteren bir tablonun da olduğu, dönüm noktası niteliğindeki bir makaleyi PNAS’te yayınladılar. Veriler, Woese ve Fox’un “urkingdom* (ilkelalem)” diye tanımladıkları üç farklı grubu ortaya çıkardı: öbakteriler, arkebakteriler ve urkaryotlar (ökaryotların varsayılan ataları için kullanılan isim). Bazı bilim insanları, alışılagelmiş ikinin yerine üç ilkelaleme karşı ayak direseler de üç yaşam alanı –arkeler, bakteriler ve ökaryalar- sonunda yaygın olarak kabul edilmiş oldu.

Büyük miktarlardaki genomik verinin son zamanlarda daha erişilebilir olmasıyla birlikte, bazıları şimdilerde üç alanlı yaşam ağacını hiçe sayarak yalnız bakteriler ve arkeler alanlarının yer aldığı, ökaryotların ise arkelerin bir dalı olarak verildiği bir ağacı destekliyorlar. Ancak Woese’un üç alanı da biyoloji öğretisindeki kalelerini henüz kaybetmiş değil.

Fox, farklı bir teknik kullanılmış olsaydı, arkelerin gözden kaçıp kaçmayacağını merak ediyor. Parmak izi “aslında modern dizileme kullanılsaydı alabileceğiniz çıktıdan çok daha siyah-beyaz bir çıktı” veriyordu, diyor. Bugün bilim insanlarının kullandığı kimlik karşılaştırma yüzdesiyle “arkeler, muhtemelen sadece tuhaf bir bakteri nişi olarak düşünülürdü.”

*Urkingdom, “en eski, ilkel” anlamlarındaki ur- ön eki ile “alem” anlamındaki kingdom sözcüğünün birleşimidir. (Ç.N.)