DNA’mızın Çoğu Hurda mı?

Bu yazının içerik özgünlüğü henüz kategorize edilmemiştir. Eğer merak ediyorsanız ve/veya belirtilmesini istiyorsanız, gözden geçirmemiz ve içerik özgünlüğünü belirlememiz için [email protected] üzerinden bize ulaşabilirsiniz.

T. Ryan Gregory'nin Ontario şehrinde Guelph Üniversitesi'ndeki laboratuvarı, DNA'larının ortaya çıkmasını bekleyen ölü ve yaşayan canlılarla dolu genomik bir hayvanat bahçesi gibi: Akrepler kendi teraryumlarında gizlenmekte, tarantulalar kapların altında uyuklamaktadır. Evrimci bir biyolog olan Gregory ve öğrencilerinin Kuzey Kutbu'na yaptıkları keşif gezilerinde topladıkları dondurulmuş örümcekler ve kabuklular, sıvı azot içeren bej metal tanklarda tutulmakta; dik bir dondurucu bankasında ise yumuşakçalar, güveler ve böcekler bulunmaktadır. Meyve yarasalarına, Siyam dövüşçü balıklarına ve devekuşlarına ait genomların fuşya rengi, lekeli slaytları dolapları doldurmaktadır.

Gregory'nin bütün bu genomlara yönelik araştırmaları ona hayat hakkında büyük bir ders vermiş: Yaşam, en temel seviyesinde bir karmaşadır. Gregory'nin bunu göstermeyi en sevdiği yol, bir soğanın genom boyutunu bir insanınkiyle karşılaştıran “soğan testi” olarak adlandırdığı deneydir. Gregory’nin yüksek lisans öğrencisi Nick Jeffery, üniversite serasından aldığı taze soğan bitkisini test için laboratuvara getirdi. Bana tek kenarlı bir tıraş bıçağı uzattı, sonra ikimiz de soğan köklerini petri kaplarına doğradık. Garip bir parlaklığa sahip zümrüt renkli balçık, kabımı doldurdu. Oluşan renk o kadar çok dikkatimi dağıtmıştı ki tıraş bıçağıyla yüzük parmağımı kesmişim. Aslında böylelikle şırıngayla kan aldırmaktan da kurtulmuş oldum çünkü insan genomuna ait örnek benden alınacaktı. Jeffery ufak bir şişe çıkardı, ben de parmağımdan akan kanı bu şişenin ağzıyla sıyırdım. Soğan suyunu da şişeye döktükten sonra yeşil ve kırmızının karışarak akçaağaç şurubu rengi ve viskozitesine sahip bir sıvının ortaya çıkışını izledik.

DNA'ya yapışan floresan (ışınır) bir boyayı da ekledikten sonra Jeffrey, bu karışımı "akış sitometresi" olarak adlandırılan kutu gibi bir cihaza yerleştirdi. Bu cihaz soğan suyunu ve kanı, bir lazer ışını içinden geçecek şekilde püskürttü. Bir hücre lazer ışığıyla vurulduğu her seferde, DNA’sı mavimsi bir ışıltı verdi; daha büyük genomlar daha parlak bir şekilde parlıyordu. Veriler toplandıkça monitörde bir grafik halinde izliyorduk. Hücreler biri parlak biri sönük olarak iki farklı şekilde parlıyor ve bunlar grafikte iki tepe noktasına karşılık geliyordu.

Akış sitometresinde hücrelerin lazer ışığından geçmesi geçmesi sağlanarak özellikleri ölçülüyor. Kaynak: Shomu's Biology/YouTube

Akış sitometresinde hücrelerin lazer ışığından geçmesi sağlanarak özellikleri ölçülüyor. Kaynak: Shomu's Biology/YouTube

 

Bir tepe noktası benim genomumu veya DNA'mın tamamını temsil ediyordu. Genomlar "baz" adı verilen genetik harflerle yazılmış biyolojik kitaplar gibidir. İnsan genomu yaklaşık 3.2 milyar harf (baz) içerir. Onları harf olarak yazdıracak olsak "Savaş ve Barış" romanından binlerce kez daha fazla sayıda sayfayı doldururlardı. Gregory ekrana doğru eğildi. 39 yaşında, kestane rengi keçi sakalı ve yoğun bakışları ile Heisenberg olarak nam salmadan önceki Walter White'a benziyordu. (Editör notu: Burada "Breaking Bad" adlı bir televizyon dizisine ve buradaki Walter White karakterine gönderme yapılmaktadır. Walter White sıradan bir kimya öğretmenidir. Ancak uyuşturucu üretimine başladıktan sonra suç dünyasında Heisenberg adıyla bilinmeye başlar.) Dikkatleri soğanın grafikteki tepe noktasına çekti. Soğan genomunun benimkinden beş kat daha büyük olduğunu göstererek şöyle dedi:

‘’Soğan kazandı.’’

Aslında, soğan her zaman kazanır...

Ama neden? Neden bir soğan, bir insandan çok daha fazla genetik malzeme taşır ki? Ya da neden geniş ayaklı semender (65.5 milyar baz), Afrika akciğer balığı (132 milyar baz) veya Paris kamelya çiçeği (149 milyar baz) bizden daha fazla genetik malzemeye sahiptir? Bu organizmalar bizden daha karmaşık görünmüyorlar. Bu yüzden Gregory, bu canlıların fazladan DNA'larla daha çok şey başardıkları fikrini reddederek bunun yerine, ilk olarak 1970'lerde geliştirilen ama bugün bile hala şaşırtıcı olan bir fikri savunuyor: Bir hayvanın ya da bitkinin genom büyüklüğünün, onun karmaşıklığıyla esasen hiçbir ilgisi yoktur çünkü DNA'sının büyük bir çoğunluğu safi gereksizdir.

İnsan genomu yaklaşık 20.000 gen, yani proteinleri kodlayan DNA şeritleri içermektedir. Fakat bu genler toplam genomun sadece yüzde 1,2'sini oluşturmaktadır. Diğer yüzde 98,8 kodlamayan DNA olarak bilinir. Gregory bir kısım kodlamayan DNA'nın gerekli olmasına rağmen çoğunun muhtemelen hiçbir işe yaramadığına inanıyor. Yakın bir zamana kadar da birçok biyolog böyle düşünüyordu: Genomu ellerindeki en iyi araçlarla inceleyen bu biyologlar, kodlamayan DNA'nın sadece küçük bir kısmının herhangi bir işleve sahip olduğuna dair emare gösterdiği yargısına varmışlardı.

Fakat bu durum son birkaç yılda değişti. Son zamanlardaki çalışmalar, kodlamayan DNA’mızın daha iyi bilinen genlerimiz kadar hayatta kalmamız için önemli olduğunu ortaya çıkardı. Örneğin kodlama yapmayan DNA'nın birçoğu, döllenmiş bir yumurtadan sağlıklı bir yetişkin olana kadarki gelişimimize rehberlik eden molekülleri kodlayabilir. Bu kodlamayan DNA parçaları hasar görürse, hangi parçaların etkilendiğine bağlı olarak, beyin hasarı veya kanser gibi yıkıcı sonuçlara maruz kalabiliriz. Genom üzerine yapılan büyük ölçekli çalışmalar sayesinde pek çok araştırmacı, insan genomunun tahmin edilenden daha fazla aktif olabileceğini düşünmeye başlamıştır.

Ocak ayında, Ulusal Sağlık Enstitüleri müdürü Francis Collins, bu konu hakkındaki fikirlerinin nasıl değiştiğine dair bir yorumda bulundu. San Francisco’daki bir sağlık konferansında, bir dinleyici ona hurda DNA’yı sordu. Collins şöyle cevap verdi:

‘’Bu terimi artık kullanmıyoruz. Genomun herhangi bir parçasını çıkarıp atabileceğimizi söylemekle çok kibirli davranmışız; sanki işlevsel olmadığını söylemek için yeterince şey biliyormuşuz gibi.’’

Bir zamanlar bilim insanlarının genomda boş boş yer kapladığını düşündükleri DNA'ların çoğu, Collins’in ifadesiyle, "işe yarar çıkmıştı."

T. Ryan Gregory, Guelph Üniversitesi'ndeki laboratuarında. Görsel: Jamie Campbell (New York Times).

T. Ryan Gregory, Guelph Üniversitesi'ndeki laboratuarında. Görsel: Jamie Campbell (New York Times).

 

Diğer taraftan Gregory ve onun gibi düşünen biyologlar için bu fikir sadece mantıksız değil, aynı zamanda tehlikelidir de. Onlara göre hurda DNA fikrine karşı çıkış, az sayıdaki delil üzerinden yapılan aşırı yorumlamalara ve genomla ilgili yıllar süren sağlam temelli araştırmaları kasıtlı bir şekilde gözardı etmeye dayanmaktadır. Hurda DNA fikrinin savunucuları rakiplerine bilimsel toplantılarda meydan okuyup biyoloji dergilerinde ayrıntılı eleştiriler yazdılar ve sosyal medyada yorum yaptılar. Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin resmi Twitter hesabı, Collins'in artık “hurda DNA” terimini kullanmamak gerektiği ile ilgili iddiasını aktardığında Berkeley'deki California Üniversitesi'nde profesör olan Michael Eisen küfürlü bir tweet attı.

Hurda DNA savaşları biyolojinin sınırlarında oluyor ama bu savaşlar gerçekten de son 200 yılda ortaya çıkan entelektüel mücadelenin ancak son dönemde ortaya çıkan çekişmeleri. Charles Darwin'in Evrim Teorisi’ni dile getirmesinden önce çoğu natüralist, doğadaki fenomenleri - bir orkide çiçeğinin taç yapısından bir akbabanın gagasına kadar - Tanrı tarafından tasarlanan şeyler olarak görüyorlardı. Darwin'den sonra ise onları doğal seçilimle üretilen tasarımlar olarak görmeye başladılar. Ancak en büyük biyologlarımızdan bazıları, bir organizmada keşfettiğimiz her şeyin özel bir adaptasyon ürünü olması gerektiği fikrine karşı durdular. Bu biyologlara göre tam olarak etkin bir genom, sınırsız deneme yanılma sonucu her bir türün katıksız bir rastlantıyla ortaya çıkmasıyla veya tesadüfi varoluşumuzla tutarsızlık içindeydi. Milyarlarca DNA ve RNA zincirlerine baktıklarında bazı biyologlar hassas ayara sahip bir makine görüyorken, Gregory'nin de dahil olduğu diğerleri ise dağınık/pasaklı fakat ihtişamlı bir karmaşıklık görüyor.

1953'te Francis Crick ve James Watson, Nature dergisinde DNA'nın çift sarmal yapısını ortaya koyan kısa bir makale yayınladı. Bunun ardından diğer biyologları içine alan bir keşif seli başladı ve sonunda birçok biyolog Nobel Ödülü aldı. Canlıların nasıl büyüdüğü ve ürediğine dair daha önce görülmemiş derin bir anlayışa kavuşuldu. Bilim insanları öğrendiler ki DNA'dan bir protein elde etmek için bir hücre, RNA adı verilen bir molekül kullanarak ilgili genin tek iplikli bir kopyasını oluşturuyor ve daha sonra RNA'yı bir kılavuz olarak kullanarak karşılık gelen bir protein üretiyordu.

Bu araştırma, bilim insanlarının genomun çoğunlukla protein kodlayan DNA'dan oluştuğunu sanmasına neden oldu. Ama sonunda bilim insanları bu varsayımın gerçekle örtüşmediğini anladılar. 1964'te Alman biyolog Friedrich Vogel, ortalama bir insanın taşıması gereken genlerin kaba bir hesaplamasını yaptı. (Vogel'den önce hücrelere mikroskoplarla bakılıp boyutları, DNA'yı boyama yoluyla ölçülerek insan genomunun ne kadar büyük olduğu zaten keşfedilmişti.) Vogel’in bulgularına göre insan genomu sadece genlerden ibaret idiyse, tahminlerine göre 6.7 milyon genin olması gerekirdi. Vogel bu rakamdan bahsettiği makalesini Nature'da yayımladığında ‘’rahatsız edici derecede yüksek’’ bir sayı olduğunu da kabul etti çünkü hücrelerimizin 6.7 milyon protein ya da bu rakama yakın protein ürettiğini gösteren hiçbir kanıt yoktu.

Vogel, genomun birçoğunun gerekli ama kodlamayan DNA'lardan oluştuğunu ve bu türden DNA'ların, muhtemelen, açma ve kapatma mekanizması olarak çalıştığını düşünüyordu. Ancak diğer bilim insanları bu fikrin bile matematiksel olarak anlam ifade etmediğini anladı. Şöyle ki genelde her bebek yaklaşık 100 yeni mutasyonla doğar. Eğer genomun her parçası gerekliyse, bu mutasyonların birçoğu önemli doğum kusurlarına yol açardı, kusurlar kuşaklar boyunca çoğalır ve dolayısıyla bir yüzyıldan az bir sürede türlerin soyu tükenirdi.

Bu paradoksla yüzleşen Crick ve diğer bilim insanları 1970'lerde yeni bir genom vizyonu geliştirdiler. Bu görüşe göre genom, kodlayan DNA yerine çoğunlukla kodlamayan DNA'dan oluşuyordu. Dahası, kodlamayan DNA'nın çoğu önemsiz, yani bizim için hiçbir şey yapmayan DNA parçalarıydı. Bu biyologlar, bazı hurda DNA’ların gen olarak başladığını ancak daha sonra mutasyonlarla devre dışı bırakıldıklarını iddia ettiler. "Yer değiştirebilen ögeler" olarak adlandırılan diğer parçalar ise parazitler gibiydi, yani zararsız bir şekilde genoma yeniden eklendiklerinde kendilerinin yeni kopyalarını oluşturuyorlardı.

Hurda DNA’nın kabulü, o tarihte biyolojide büyük bir eğilimin parçasıydı. Pek çok bilim insanı, biyolojik sistemlerin evrim tarafından şaşmaz bir şekilde “iyi tasarlanmış” olduğu varsayımını sorgulamaktaydılar. The Proceedings of the Royal Society of London'ın 1979 tarihli bir makalesinde her ikisi de Harvard Üniversitesinden olan biyologlar Stephen Jay Gould ve Richard Lewontin, her özelliğin temel bir işlevi olduğunu açıklamak için çok sayıda bilim insanının havalı hikayeler anlatmaya hevesli olmalarından şikayetçiydiler. Bu bilim insanları boynuzdan tutun da kıskançlığa kadar olan her özelliği doğal seçilimin bir amaç için biçimlendirdiği adaptasyonlar olarak görme eğilimindeydiler. Gould ve Lewontin, bu alışkanlığa, Voltaire'in "Candide" adlı kitabından esinlenerek "Panglossçu paradigma" adını verdiler. Kitapta, alıkProfesör Pangloss ölüm ve felaket karşısında bile “mümkün olanın en iyisi” ni yaşadığımızda ısrar ediyordu. Gould ve Lewontin doğal seçilimin çok güçlü olduğunu yadsımıyorlardı elbette; sadece türlerin neden böyle olduklarının tek açıklaması olmadığını vurguluyorlardı. Örneğin erkek meme ucu bir adaptasyon değildir; sadece öyle olagelmiştir.

Gould ve Lewontin daha geniş bir evrim vizyonu ihtiyacı içindeydiler. Bu vizyonda diğer güçlere, tesadüfe ve tarihsel ihtimallere, farklı yaşam seviyelerinde ortaya çıkan süreçlere yer vardı. Gould buna “çoğulculuk” adını verdi. O zamanlar genetikçiler insan genomunun moleküler sırlarını daha yeni keşfetmekteydiler. Gould ve Lewontin ise çoğulculuk lehine ve Panglossçuluk aleyhine pek çok kanıt gördüler. Herhangi iki kişi genomlarında milyonlarca farklılığa sahiptir. Bu farklılıkların çoğu, doğal seçilimin yönlendirici gücünün bir sonucu olmayıp sadece rastgele mutasyonlarla (iyi veya zararlı herhangi bir etki yaratmadan) ortaya çıkmaktadır.

Crick ve diğerleri, hurda DNA fikrini savunmaya başladıklarında benzer bir 'özensiz/çapaçul doğa' vizyonundan etkilenmişlerdi. Tıpkı erkek memelerinin evrimin işe yaramaz bir eseri olması gibi, teorilerinde de genomumuzun çoğunluğunun işe yaramaz olduğu fikrindeydiler. Makine benzeri mükemmellikten çok uzakta olan genom, işe yaramaz talimatlarla dolu bir karalama kağıdı veya zararsız parazitlerin kapladığı bir konak gibidir. Crick ve meslektaşları, yer değiştirebilen ögelerin bizim için önemli bir şey yapmalarından ziyade kendilerini kopyalayabilmek adına bizi sömürebildikleri için genomumuzda yaygın olarak var olduklarını öne sürdüler. Gould; Crick ve diğerleriyle paylaştığı fikir birlikteliğinden memnundu. Yer değiştirilebilen ögelerin minyatür organizmalar gibi davrandığını; konak genomlarına yeni kopyalar ekleme konusunda daha iyi olma yolunda evrimleştiklerini öne sürdü. Bizim genomlarımız onların okyanusları, savanlarıydı. Gould 1981'de şunları yazıyordu:

‘’Onların [yer değiştirebilir ögelerin] yaptığı şey sadece Darwin'in oyununu oynamak. Ama bunu 'yanlış bir seviyede' yapıyorlar.’’ (Editör notu: Gould burada 'yanlış bir seviye' demekle 'beklemediğimiz bir seviye'yi kastetmiştir.)

T. Ryan Gregory Guelph Üniversitesi'ndeki laboratuarında, DNA çalışmaları için örümceklerden hücre topluyor. Görsel: Jamie Campbell (New York Times).

T. Ryan Gregory Guelph Üniversitesi'ndeki laboratuvarında DNA çalışmaları için örümceklerden hücre topluyor. Görsel: Jamie Campbell (New York Times).

 

Gould'un bu sözleri yazmasından kısa bir süre sonra, bilim insanları tüm insan genomunun tam dizisini çözmek üzere işe koyuldular. 2001 yılında, Gould'un ölümünden kısa bir süre önce, ilk taslaklarını yayınladılar. Ölü genlerin ayırt edici özelliklerini taşıyan binlerce segment tespit edip milyonlarca yer değiştirebilen öge buldular. İnsan Genomu Projesi ekibi DNA'mızın, protein kodlayıcı genlerin oluşturduğu izole vahaların etrafında sadece "kodlamayan 'hurda' DNA'ların bulunduğu geniş çorak çöller"den oluştuğunu açıkladı.

Hurda DNA teorik bir argüman olarak başlamıştı. Ama şimdi evrimimizdeki keşmekeşlik, herkes görebilsin diye gözler önüne serilmişti.

Harvard Üniversitesi'nin Kök Hücre ve Rejeneratif Biyoloji Bölümü'nün üçüncü katı, genomu tamamen farklı bir şekilde görmek isteyenler için gidilecek en iyi yerdir. Dağınık tezgahlardan, dizileme makinelerinden ve mikroskoplardan oluşan labirentvari olan bu yer, bir kaykayın tepesinde iken biyolojik soruları düşünmeyi seven, eski ve sıkı bir snowboardcu olan 38 yaşındaki John Rinn'in laboratuvarıdır. Rinn, bir zamanlar hurda olarak sınıflandırılmış ama aslında yaşam için gerekli, kodlamayan DNA parçalarının izini süren bir düzineden fazla araştırma projesini burada denetlemektedir.

Rinn RNA üzerine çalışmalar yürütüyor olmasına rağmen, hücrelerimizin protein yapmak için bir şablon olarak kullandığı RNA üzerine değil. Bilim insanları, insan genomunun diğer RNA türlerine ait bazı genler içerdiğini uzun zamandır biliyorlardı. Bu RNA türleri, proteinlerin yapı taşlarını birbirine kaynaştırmaya yardım etmek gibi hücredeki diğer işleri gerçekleştiren bazlardır. 2000'li yılların başlarında Rinn ve diğer bilim insanları insan hücrelerinin, sadece kodlayan parçaları değil aynı zamanda DNA'nın binlerce parçasını okuduklarını ve süreç içinde RNA molekülleri ürettiklerini keşfettiler. Bu RNA moleküllerinin bazı hayati işlevlere hizmet ediyor olup olmadıkları ise bir merak konusuydu.

Stanford Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacısı olan Rinn, bu yeni RNA moleküllerinden birinin önemli bir rolünün olduğunu göstermeye karar verdi. Birkaç yıl aradan sonra Rinn ve profesör Howard Chang, garip bir şekilde bel altındaki deri hücreleri tarafından üretilip de bel üstü hücreleri tarafından üretilmeyen bir RNA molekülü üzerine yoğunlaştılar. Rinn ve Chang, bu modelin bir anlamı olmayabileceğinin farkındaydılar ancak yine de araştırmaya başladılar. Esrarengiz moleküllerine bir isim vermeleri gerekiyordu; komiklik olsun diye HOTAIR’i seçtiler. (‘’Eğer sonuçlar 'hot air’ olursa [boşa çıkarsa] en azından denedik deriz.’’ diyor Rinn.) 

Rinn, HOTAIR’in yaptığı şeyi anlamak için deri hücreleri üzerinde bir dizi deney yaptı. HOTAIR moleküllerini dikkatlice hücrelerden çıkardı ve diğer moleküllere bağlı olup olmadıklarını görmek için inceledi. Gerçekten de Polycomb adında bir proteine yapışmışlardı.

Polycomb, döllenmiş bir yumurtadan oluşan hayvanların gelişimi için gerekli olan bir protein grubuna aittir. Polycomb grubuna ait proteinler, genleri farklı şekillerde açıp kapatmaları sayesinde hücrelerin tekdüze kümelenmesini sağlayarak kemik, kas ve beyin oluşturabilirler. Polycomb, bir dizi geni mandallayarak onların protein yapmasını engeller. Rinn’in araştırması, HOTAIR’in Polycomb için bir çeşit rehber olarak çalıştığını ortaya çıkardı. HOTAIR, Polycomb'a bağlanarak DNA'larımızda susturulması gereken genlerin bulunduğu noktalara kadar hücre ormanında ona eşlik ediyordu.

Rinn 2007'de bu sonucu açıkladığında diğer genetikçiler hayrete düştü. Rinn'in makalesini yayımlayan Cell dergisi, bunu en önemli araştırmalardan biri olarak ve 'devrim niteliğinde' diyerek lanse etti. Geçtiğimiz yıllarda, Chang ve diğer araştırmacılar daha sofistike araçlar kullanarak HOTAIR’i incelemeye devam ettiler. Örneğin, HOTAIR geninden yoksun olan fareler yetiştirerek onların bodur bilek ya da malforme omurga geliştirdiğini buldular. Öyle görünüyor ki HOTAIR sadece deride değil, iskelette ve diğer dokularda da, büyük olasılıkla vücudun her yerinde, önemli işler gerçekleştirmekteydi.

2008 yılında Harvard’da çalışmaya başlayan Rinn, yeni laboratuvarını daha fazla HOTAIR benzeri moleküller bulma umuduyla kurdu. Ziyaretine gittiğim ilk gün, Diana Sanchez adlı araştırma görevlisi arkadaşı, fare embriyosunu fasulye tanesi büyüklüğünde kesiyordu. Yanındaki buz dolu kasenin içinde hassas bir şekilde kesip çıkardığı parçaları (karaciğer, bacak, böbrek, akciğer) koymak için laboratuvar tüpleri vardı. Bu örneklerde RNA moleküllerini yapan hücreler aranacaktı. Rinn ve ben, incelemelerini yapmak için Sanchez'i tek başına bıraktıktan sonra Martin Sauvageau'ya rastladık. Mavi gözlü bir Quebec'li olan Sauvageau'nun elinde, her biri bir fare beyninden kesit içeren, farklı RNA molekülleri oluşturan hücreleri gösteren boyalı slaytların olduğu bir kutu vardı. Abbie Groff adında pembe saçlı bir öğrenciyle slaytlara bakmak için karanlık bir mikroskop odasına giden Sauvageau'ya ben de katıldım. Bir slaytta farenin beyni, gök mavisi bir bıyık takmış gibi görünüyordu. Groff'a göre, her desen bir sürpriz demekti. Bir keresinde, bir farenin vücudunda, her biri bir kıl kökünü çevreleyen binlerce minik halka oluşturan bir RNA molekülü keşfetmişti. Groff bu desenlerle ilgili şöyle diyor:

“Sabah gelip bir bakıyorsunuz, her şey, içinden ne çıkacağı belli olmayan sürpriz yumurta gibi...”

Aralık 2013'te, Rinn ve meslektaşları yaptıkları araştırmanın ilk sonuçlarını yayınladılar. Araştırma sonucunda, bir farenin hayatta kalabilmesi için gerekli olan yeni üç adet potansiyel RNA geni bulundu. Bilim insanları, potansiyel genlerin her birini araştırmak için farelerdeki iki kopyadan birini çıkarmışlardı. Fareler çiftleştiğinde, embriyolarının bir kısmı genin iki kopyasına, bir kısmı ise sadece bir kopyasına sahipti; bazısındaysa hiçbir kopya yoktu. Bu üç DNA parçasından yoksun olan fareler, rahimde ya da doğumdan kısa bir süre sonra ölmüştü. Rinn bulgularla ilgili şöyle diyor:

‘’Bir parça hurda DNA'yı çıkarıyorsun ve fare ölüyor. Eğer bu durumu eleştirmek istiyorsanız, buyurun. Ama ben yaşam için gerekli olan yeni bir genom parçası bulduğumdan gayet eminim.’’

John Rinn, Harvard'daki laboratuarında. Görsel: Jamie Campbell (New York Times).

John Rinn, Harvard'daki laboratuarında. Görsel: Jamie Campbell (New York Times).

 

Bilim insanları önemli gibi görünen yeni RNA molekülleri buldukça aralarından birkaç tanesini seçip moleküler detaylarını inceliyorlar. Rinn, FIRRE adını verdiği yeni bir RNA molekülünü göstermek için beyaz tahtaya ilmekleri olan çizgiler çizerek "Ben bu moleküle tamamen aşığım” diyor. (Editör notu: Firre, X kromozomu üzerinde yer alan kodlamayan ve uzunca bir RNA türüdür.) Rinn’in ekibinin FIRRE ile yaptığı deneyler onun, üç farklı kromozomu bir kerede yakalayıp bir araya getirerek muhteşem bir kement hareketini gerçekleştirdiğini gösteriyor. Rinn, genomlarımızda kodlanmış binlerce RNA molekülünün benzer görevler gösterdiğini tahmin ediyor: DNA'yı bükmek, ayırmak, belirli proteinlerle temasa sokmak gibi DNA'nın tek başına asla gösteremeyeceği tarzda hünerler... Rinn bu teori hakkında şunları söylüyor:

‘’Bu, genomik bir origami sanatı. Her hücre aynı kağıt parçasına sahip: Kök hücre, beyin hücresi, karaciğer hücresi... Bunların hepsi aynı kağıttan yapılmış. Kağıttan uçak mı veya ördek mi yapacağınız bu kağıdı nasıl katladığınıza bağlı. Önemli olan kağıdı katlayarak vereceğiniz şekildir. Bu, biyolojinin 3 boyutlu kodu olmalı.’’

Bazı biyologlara göre Rinn’inki gibi keşifler, genomumuzda gizli kalmış bir hazine deposuna işaret ediyor. Bu biyologlar birkaç RNA molekülünün çok önemli olduğunun ortaya çıkması sebebiyle, kodlamayan genomun geri kalanının da zenginliklerle dolu olduğunu düşünüyorlar. Onların bu kanıları, Gregory ve diğerlerinin gözünde, Dr. Pangloss'a yakışır göz kamaştırıcı bir iyimserlik. Halbuki Gregory ve onun düşüncesinde olanlar, bu araştırmanın bizi nereye götüreceği konusunda karamsarlar: Hücrelerimizin ürettiği RNA moleküllerinin çoğu muhtemelen HOTAIR'in ve FIRRE’nin yaptığı gibi temel işlevler yerine getiremez. Hatta, RNA üreten proteinler zaman zaman hurda DNA ile çarpıştığında ne oluyorsa bundan daha fazlasını bile yaratamazlar. Gregory ile birlikte PLOS Genetics’de hurda DNA savunmasını yapan ve Toronto Üniversitesi'nde biyokimyacı olan Alex Palazzo şöyle diyor:

‘’ 'Buldum! İşte Amerika!' diyorsun ama muhtemelen bulduğun şey kuru gürültüden başka bir şey değil.’’

Palazzo ve meslektaşları, insan genomundaki büyük ölçekli yeni araştırmalar hakkında zafer edasıyla yapılan bildirgeleri pek uygun bulmuyorlar. Örneğin, Ulusal Sağlık Enstitülerince gerçekleştirilen bir projenin basın bildirgesinde şunlar söylendi:

‘’İnsan genomunda 'hurda DNA' olarak adlandırılan şeyin çoğu aslında genlerimizin aktivitesini düzenleyen milyonlarca anahtar içeren büyük bir kontrol panelidir.’’

Gregory gibi araştırmacılar bu tür bir ifadenin eldeki kanıtları çok aştığını düşünüyorlar. Gregory kodlamayan DNA'ya ait yararlı parça arayışını, sahilde gömülü altını bulmak için metal detektörü kullanılmasına benzetiyor:

‘’Plajı tarama fikri harika bir fikir! Ancak metal dedektörünüzün herhangi başka bir metale tepki verdiğinde sinyal vermediğinden emin olmanız gerekir. Bunu yerine getirmezseniz, şişe kapağı ya da çivi de bulabilirsiniz."

Gregory, genomu daha yakından incelediğimizde daha çok şişe kapağı ve çivi bulacağımızı tahmin ediyor. Gregory ve diğerlerinin öne sürdüğü bu tahmin, genomumuzun derin evrimsel tarihine dayanıyor. Milyonlarca yıl boyunca esas genler çok fazla değişmezken, hurda DNA birçok zararsız mutasyona uğradı. Oxford Üniversitesi'ndeki bilim insanları, insan genomundaki her noktanın son 100 milyon yıldaki evrimsel değişimini ölçtüler. Çalışmanın yazarı Chris Ponting şunları söylüyor:

‘’Şunu tüm samimiyetimle söyleyebilirim ki DNA'mızın yüzde 8'inin -artı ya da eksi yüzde 1 diyelim- fonksiyonel olduğunu düşünüyorum. Kalan yüzde 92 o kadar önemli görünmüyor.’’

Gregory gibi araştırmacılara göre, iyi niyetli yaratılışçıların Darwin'den önceki günlere geri dönmek için hurda DNA ile ilgili düşüncelerdeki son değişiklikleri kullanmaları bir tesadüf değil. (Yaratılış Araştırmaları Enstitüsü, kodlamayan DNA ile ilgili yakın tarihli çalışmaların ‘’Yaradan Tanrımız tarafından muhteşem bir şekilde yaratıldığımızı açıkça ortaya koyduğunu" ifade etmişti.)

Bu tartışma bir bakıma, 1859 tarihli "Türlerin Kökeni" adlı kitabı ile doğal seçilimi doğal bir “tasarımcı” olarak algılamamıza izin veren Darwin'e uzanıyor. Darwin hayatının ilerleyen dönemlerinde evrimin doğal seçilimden ibaret olmadığını vurguladı çünkü pek çok okuyucunun gözünde Darwin, doğal seçilimin yaşamın çeşitliliğinin ardındaki tek güç olduğunu düşünüyordu ve o, insanların kendisini yanlış anlamasından bıkmıştı. Darwin, 1872'de altıncı baskı için Türlerin Kökeni’ni güncellediğinde "Süregiden yanlış anlamaların gücü ne kadar da büyük!" diye yakınıyordu. Aslında Darwin, evrimi yönlendirebilecek diğer güçler [varyasyonlar gibi] hakkında oldukça açık fikirli olduğunu ‘’bilgisizliğimizden göremediğimiz [farkında olmadığımız] varyasyonlar aniden ortaya çıkıyor gibi görünüyor” satırlarıyla yansıtıyordu.

Darwin genomlar hakkında kesinlikle bilgisizdi; hatta onun ölümünden onlarca yıl sonra bilim insanları da. Ancak Gregory genomların, Darwin'in aklındaki adaptasyon ve rastlantısallık fikirlerinin bir karışımını somutlaştırdığını ileri sürüyor. Milyonlarca yıl boyunca insan genomu, işe yaramaz gen kopyalarıyla ve yeni eklenen yer değiştirebilir ögelerle şişerek kendiliğinden daha da büyüdü. Tüm bu fazladan yük aslında çok ağır olmadığından atalarımız bunun altında ezilmeyip kaldırabildiler, ağır hasta da olmadılar. Ayrıca tüm bu fazladan DNA'ları kopyalamak, diğer görevler için gerekli olan enerjiyi kullanmalarını da gerektirmedi. Genoma sonsuz miktarda hurda ekleyemediler ama oldukça fazlasını da kaldırabildiler. Bu arada şunu da belirtelim: Esas gene zarar vermeden hurda geni çıkarma işi, her bir ölü geni ya da yer değiştirebilen ögeyi ortadan kaldırabilmek için yüklü miktarda protein gerektirecekti. Çöpünü atmayan bir genom hastalıklarla savaşmak ya da çocuk sahibi olmak için daha fazla kaynak ayıracağından, hurdasından kurtulmak için evrimleşen bir genom, bu türden pasaklı genomlara karşı savaşı kaybedecektir.

Gregory, yaşamın her zaman mükemmelliğe evrimleştiğini düşünmekten vazgeçersek, laboratuvarındaki devasa genomlara sahip kan revan içindeki slaytların daha fazla anlam kazanacağını düşünüyor. Ona göre hurda DNA, evrimin başarısızlığının bir göstergesi değil; daha ziyade, evrimin yavaş ama pasaklı zaferinin delilidir.


Yazan: Carl Zimmer

Kaynaklar ve İleri Okuma:

  1. Bu yazı New York Times sitesinden çevrilmiştir.
  2. Ana Görsel: T. Ryan Gregory'nin laboratuvarındaki güveler. Fotoğraf: Jamie Campbell, New York Times

Kütle Çekimi Kuyuları

Top mu, İçi Doldurulmuş Oyuncak mı? Köpekler Ne Kokladıklarını “Biliyorlar” mı?

Çevirmen

Meltem Çetin Sever

Meltem Çetin Sever

Çevirmen

Evrim Ağacı yazarı ve çevirmenidir. Alanı Kimya’dır ama beşeri bilimlerle yakından ilgilenir. Gerçeğe ulaşmak için bilimsel şüphecilik ve bilimsel yöntemlerin kullanılması gerektiğini savunan doğa aşığı bir hümanisttir.

Katkı Sağlayanlar

Ayşegül Şenyiğit

Ayşegül Şenyiğit

Editör

Evrim Ağacı'nın genel editörü, popüler bilim yazarı ve çevirmenidir. İstanbul Üni. İngiliz Dili ve Edebiyatı mezunudur. Yıldız Teknik Üni. Yabancı Diller Yüksek Okulunda İngilizce öğretim görevlisi olarak çalışmaktadır

Konuyla Alakalı İçerikler

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim