Endojen Retrovirüsler Nedir? Üreme Hücrelerini Enfekte Edebilen Bu Virüsler, İnsan Evrimine Nasıl Işık Tutar?

Virüsler, DNA ve RNA virüsleri olmak üzere iki kısımda incelenirler. Virüslerin kendilerini kopyalama mekanizmaları olmadığı için, diğer canlıların kopyalama mekanizmalarını kullanırlar. RNA virüsleri (retrovirüsler) bir hücreye girdiklerinde, özel enzimleriyle, önce RNA’larından DNA oluştururlar. Oluşan DNA, normal hücre sistemleriyle RNA üretir ve yeni virüsleri oluşturur. Retrovirüslerin çoğu normal hücrelere girerler; ancak bazı retrovirüsler üreme hücrelerinin DNA’sına girebilir. Bunlara endojen retrovirüsler (ERV) denir.

ERV’ler üreme hücresinin DNA’sına girdiği için sonraki nesillere aynı şekilde aktarılır. Araştırmacılar, bağışıklık sisteminin sadece dış faktörlerin bizi etkileyen virüsleriyle savaşmadığını; aynı zamanda endojen virüsleri kontrol altında tutmak için çaba sarf ettiğini ortaya koydu.^[1]

Endojen Retrovirüsler Neden Bu Kadar Önemli?

Türümüzün (Homo sapiens) genomunda endojen retrovirüslere ait genlerin, tüm genomun %8’ini oluşturduğu ve bunun tüm genomda protein şifreleyen kısmın yaklaşık 4 katı kadar bir yer tuttuğu göz önünde bulundurulursa, bu yapıların önemi daha iyi kavranır.^[3]

ERV'lerin oluşum mekanizmasına bakıldığında; DNA'ya giren endojen retrovirüslerin nesilden nesile aktarılabildiğini görüyoruz. Peki, endojen retrovirüslerin DNA'mıza sızması bize ne anlatır? Evet, basitçe evrim kuramının kanıtlarından birine bir kere daha şahit oluruz. Bu olayın bize anlattığı şudur: Endojen retrovirüslerin DNA'larımıza sızması, bir bireyin çocuklarında ve gelecek tüm nesillerinin DNA’larında bu virüsün izlerini bulacağız demektir. Yani eğer iki farklı tür, ortak bir atadan geliyorsa; bu iki türün DNA’sında, aynı yerde, aynı virüsü bulacağız demektir.

Peki bu varılan sonuç gerçekten doğru mu? Gelin 2007'de C. Romano ve meslektaşlarının ortaya koyduğu çalışmaya kulak verelim: Çalışmada şempanze (Pan troglodyte), Rhesus maymunu (Macaca mulatta) ve insan (Homo sapiens) ERV-K endojen retrovirüs oranları karşılaştırıldı.^[4]

PubMed

C. Romano ve meslektaşları, araştırmalarını şöyle özetliyorlar:

Rhesus maymunlarının (Macaca mulatta) genomunda K ailesine ait 19 tam endojenik retrovirüs (RhERV-K), yaygın şempanzelerin genomunda 12 tam uzunlukta eleman (CERV-K) bulduk. Bu sekansları insanda bulunduğu daha önce raporlanmış olan 55 HERV-K ve 20 CERV-K ile kıyasladık ve böylece 106 tam-uzunlukta ERV-K genomuna ait veri setini ürettik. Toplamda insandaki elemanların %61'i, şempanzedekilerin %21'i, rhesus maymunlarındakilerin %47'si günümüzden 4.5 milyon yıl öncesinden daha az bir süre önce genoma entegre olmuştur. Ortalama entegrasyon zamanı HERV-K için 7.8 milyon yıl, CERV-K için 13.4 milyon yıl, RhERV-K için 10.3 milyon yıldı. Kromozomal duplikasyon sonucu oluşan ERV-K sekanslarını çıkardığımızda, elimizde 106 sekanstan 63'ü kaldı ve bunları türler arasındaki ERV-K popülasyon dinamiğini incelemekte kullanabildik. Bu analizimiz sonucunda hem HERV-K hem de RhERV-K sekanslarının CERV-K ile benzer demografik tarihleri olduğunu, ama CERV-K'ye nazaran dikkate değer miktarda küçük efektif popülasyon büyüklükleri olduğunu gördük. Bu çalışma sonucunda ileri sürdüğümüz şey, ERV-K dinamiklerindeki değişimin konak türlerin evrimsel ekolojisindeki farklardan kaynaklandığıdır. Bu konak ekolojisi ve demografisi, ERV-K dinamiklerinde önemli belirleyicilerdir.

Evrimin bilimsel kanıtları elbetteki saymakla bitmez. İzleyeceğiniz bu video, C. Romano ve meslektaşlarının çalışmasını yineler niteliktedir.

Endojen Retrovirüslerinin İnsan Sağlığı İçin Önemi

Kalp nakliyle hayatları kurtulacak yaklaşık her 3 kişiden biri, kalp naklini beklerken hayatını kaybediyor.^[5] Bu durumu önleyebilecek yollardan biri, hayvanlardan gelen kalpleri yedek organ olarak kullanabilmemizdir. Bu işleme xenotransplantasyon denir. Kalp nakli için tercih edilen hayvan türü çoğu zaman domuzlardır. Çünkü domuz kalbi neredeyse insan kalbiyle aynı güç ve büyüklüktedir (diğer nedenleri için buradaki yazımızı okuyabilirsiniz). Ancak transplantasyon olayıyla birlikte gelen etik, dini ve inanç sorunlarının yanı sıra teknik engeller vardır.^[6] Teknik engellerin en önemlisi, domuz hücrelerini insan kardiyovasküler sistemine sokarken bağışıklık sisteminin çok saldırgan bir şekilde tetiklenmesidir.

Ancak sorun, bununla da bitmiyor. Domuz genomunda da tıpkı bizlerde olduğu gibi endojen retrovirüsleri mevcuttur. Burada sorun yaratan kısım, domuz ERV'lerinin insan ERV'leri ile karşılaştırıldığında yapı olarak farklılık göstermesidir. Ancak yapılan son çalışmalarda, yeterli ortam oluşturulduğunda, domuz ERV'lerinin bazılarının insan hücrelerini enfekte edebileceği görülmüştür.^[2]

Fine Art America

Teorik olarak bu çalışmalar bizleri umutlandırsa da, pratikte durum halen zorludur. Çünkü evrimleşirken endojen retrovirüslerimizi az çok kontrol altında tutabilme yeteneğini kazanmış olsak da, bunlar domuz genomunda kontrol edilemeyebilirler. Tam tersine domuz genomlarından kaçıp, daha geniş popülasyonlara sızarak, kontrol edilemez olayların sonuçlarını doğurabilirler. Bu noktada bilim insanlarının izledikleri yegâne yöntem, DNA'larımızın %95'ten büyük olan ve işe yaramaz gibi görünen kısmının yapısını anlamaya çalışmaktır.^[7]

Sonuç

Bilimde her geçen gün üzerine bir şeyler koydukça ne kadar az şey bildiğimizin farkına varıyoruz. Görüldüğü gibi bu gözle görülemeyecek kadar küçük, canlı bile kabul edilmeyen varlıkların yapısını dahi tam kavrayabilmiş değiliz. Ancak bilimin her konusunda olduğu gibi, bu konuda da çalışmalar hız kesmeden sürmektedir.