Bitkilerin Ürettiği Temel Kimyasalların Evrimsel Kökeni Bakterilere Kadar Takip Edildi!

Bütün bitkilerin, tüm hayvanlar âlemi için gereken proteinleri yapmak için ihtiyaç duyduğu, temel amino asitleri üretmek için kullandığı temel kimyasal yolağın iki antik bakteri grubuna kadar izi sürüldü. Bu kimyasal tepkime yolağı aynı zamanda ahşabı güçlü kılan bir bileşiği ve kırmızı şarabı kırmızı yapan pigmentleri içeren yüzlerce kimyasalı yapmasıyla biliniyor. Wisconsin-Madison üniversitesi botanik anabilim dalı doçenti Hiroshi Maeda şöyle diyor:

Biz bir süredir fenilalanin amino asidinin kaynağını çözmeye çalışıyoruz. Bitkiler bu yolakla kendileri için hayati olan doğal ürünleri ve bizim gıda, ilaç, lif ve yakıt gibi ihtiyaçlarımız için önemli olan ürünleri üretiyorlar. Bunların en önemlilerinden olan lignin bitkinin hücre duvarında bulunur ve bitkinin dik durabilmesine ve su taşınımına olanak sağlar. Diğer bilim insanları evrim açısından bitkilere çok yakın olan mantarlara kadar bitkilerin metabolik yolaklarının ilişkisini takip ettiler. Ama bu durumda kaynak daha uzak bir akraba olan bakterilerdir.

Son zamanlarda, çevrimiçi dergi Plant Cell’de yayınlanan bir çalışmada, Maeda ve meslektaşları iki grup bakterideki fenilalanin yolağı takibini anlattı ve şöyle söyledi:

Bizim sorumuz, özellikle fenilalanin-türevli bileşikler olmak üzere, bitkilerin nasıl bu kadar farklı miktar ve çeşitte aromatik bileşik üretebildiği.

Çalışma sırasında, Maeda ve meslektaşı Virginia Politeknik Enstitüsü'nden John Jelesko, çeşitli organizmaları kapsayan bir genetik veritabanında bitkilerin fenilalanin yolağı enzimleri için genetik dizileri karşılaştırdı. Maeda şunları söyledi:

Bilgisayardan benzer dizileri bulmasını istedik, binlerce dizi buldu. Biz de benzer dizileri alıp filogenetik analizini yaptık, temel sorumuz şuydu: Sizin en yakın kardeşiniz kim?

Maeda ve arkadaşı, bitki dizilerinin Chlorobi ve Bacteroidetes olarak adlandırılan bakteri sınıfına en benzer olduğunu ortaya koydular. Madea şunları ekledi:

Sonuçlar şaşırtıcıydı çünkü diğer bitki genleriyle yapılan benzer analizlerde genellikle mantarların ya da ataları bitkilere yerleşerek günümüzde onların yeşil renkli görünmesini ve fotosentez yapmasını sağlayan siyanobakterilerin en yakın diziye sahip oldukları ortaya çıkar.

Daha önceki araştırmaların devamı olan deneyler sırasında, araştırmacılar bitki dizilimine yakınlığına göre diğer organizmaların protein dizilimlerini ayarladılar ve fenilalanin üretimi için iki önemli amino asit grubu belirlediler. Fenilalanin yolağı çok değerli bitkisel ürünlerin üretimi açısından kritik olduğundan, Maeda çalışmanın pratik yararları olabileceğini belirtip şunları ekliyor:

Biz bunun besinlerin ve tıbbi bileşiklerin üretimini artırmaya yardımcı olabileceğini umuyoruz. Temel bilim açısından çalışmamız bitki evrimindeki kimyasalların karmaşık evrimine örnekler sağlıyor. Evrim; hayatta kalmak ve kendi çevresel koşullarında yaşamını sürdürebilecek yeni canlılar üretmektir. Bitkiler ortamlarındaki zorlukların üstesinden gelmek ve evrim sırasında farklı genleri (ve enzimleri) benimsemek için birçok fırsata sahipti. Bitkilerin eski bakterilerden benimseyip aldığı enzimler, alındığında bitkiye yardımcı oldu ve bitkiler siyanobakteri veya mantarlardan ziyade bu bakterileri tutmaya devam etti. Bitkilere çok çeşitli ve bol miktarda fenolik bileşik yapma olanağı veren bu enzim ve yolağı bitki aleminin genelinde mevcuttur.