Kleptoplazi: Bir Hayvan, Bitki Genlerini Çalıp, Klorofil Üretip, Fotosentez Yaparak Kendi Besinini Üretebiliyor!

Güneş enerjisi kullanımının son noktası: Bir bitki ye, fotosentetik ol. Araştırmacılar tam da bunu yapan bir hayvanın bunu nasıl becerdiğini keşfettiler. 

Elysia chlorotica, jelatinimsi bir bitkiye benzeyen vücudu ile ABD nin Atlantik kıyısında yaşayan oldukça çarpıcı bir yeşil deniz sülüğü. Onu diğer deniz sülüklerinden ayıran nokta ise güneş enerjisini kullanabilmesi. Maine Üniversitesinden Mary Rumpho, E. chlorotica uzmanı, bu deniz sülüğünün bu özelliği nereden kazandığını keşfetti: Sülüğümüz, besin olarak tükettiği alglerdeki fotosentez genlerini “çalarak” fotosentez yapıyor.

E. chlorotica’nın kloroplastlarını – bitkiye yeşil rengini veren ve bitkinin güneş ışığını kullanmasına olanak sağlayan organel- tükettiği alglerden edindiği ve kloroplastlarını bağırsaklarında depoladığı bir süredir biliniyordu. Genç bir E. chlorotica’nın yaklaşık 2 hafta boyunca alglerden beslendiğini ve bu süreçten sonra yaklaşık 1 yıllık ömrü boyunca bir daha beslenmek zorunda kalmadan hayatta kalabildiğini Rumpho önceki çalışmasında bulmuştu. 

Fakat bir gizem çözülememişti. Kloroplastlar, kendileri için gerekli olan proteinlerin sadece %10’unu içerecek kadar DNA taşıyorlar. Öteki gerekli olan genler ise, alglerin çekirdeklerindeki DNA’da yer almakta. Rumpho şöyle söylüyor:

Yani soru, bu proteinler olmadan kloroplastların hayvan vücudunda işlevlerini nasıl sürdürebildiğiydi.

Gen "Hırsızlığı"

Yaptığı en son araştırmada, Rumpho ve çalışma arkadaşları Vaucheria litorea’nın (sülüğün favori yiyeceği) kloroplast ile ilgili genlerini sekansladılar. Böylece sadece algin kloroplastları ile fotosentez için gerekli olan tüm genlerin elde edilemeyeceğini de ortaya koydular. Dikkatlerini bundan sonra sülüğün kendi DNA’sına çeviren araştırmacılar, kilit bir rol taşıyan alg genlerinden birini keşfettiler. Bu genin sekansı algdeki versiyonu ile aynı olduğu için, sülüğün bu geni kendi besininden elde ettiği ihtimali güç kazandı. Rumpho şöyle söylüyor:

Hala kleptoplazi adını verdiğimiz bu olayın nasıl gerçekleştiğini açıklayamıyoruz, sadece bu konuda bir varsayımda bulunabiliyoruz.

Olasılıklardan biri, alglerin sülüğün bağırsaklarında bir işlemden geçirilerek bu genin kloroplastlarla beraber hücrelere alınması. Daha sonra bu genler, sülüğün kendi DNA’sıyla birleşip hayvanın gerekli proteinleri üretmesini sağlayarak “çaldığı” kloroplastların çalışmasına imkan tanıyor.

Başka bir olasılık da sülüğün içinde yer alan bir virüsün alg hücrelerinden sülük hücrelerine DNA taşıması, fakat Rumpho bu doğrultuda henüz bir kanıt bulamadıklarını belirtiyor.

Başka bir şaşırtıcı gelişme de araştırmacıların bu alg genini E. chlorotica’nın eşey hücrelerinde de bulması, yani kloroplastları çalıştırmak için gerekli olan genler sonraki nesillere de aktarılabiliyor. Araştırmacılar, E. chlorotica’nın besin yoluyla daha da fazla fotosentez genini edindiğine inanıyorlar; fakat bu bitki genlerinin deniz sülüğü hücreleri içinde nasıl aktifleştiği hala anlaşılabilmiş değil. 

İnsanda Fotosentez?

Liverpool Üniversitesinden Greg Hurst, türler arası gen aktarımının yeni bir şey olmadığını, fakat genelde DNA’nın yeni canlının içinde çalışmadığını söylüyor. Hurst, New Scientist’e şöyle anlatıyor: 

Burada başka bir boyuta geçen ve bambaşka bir bağlamda çalışan bir olgu var ve bu daha da ilginç. Bütün bir bakteri genomunun bir meyve sineği türüne aktarıldığı yeni bir örnek vardı, fakat bu genomun çalışıp çalışmadığı bilinmiyor. Burada gerçekten eşsiz olan, bu genin aktarıldıktan sonra işlevsel olması.

Rumpho ise bu durumu şöyle açıklıyor:

Başka hayvanlar da bitki tükettikten sonra ışık enerjisini kullanabiliyor. Fakat bu sadece tüm halde bitki hücrelerini kullandıkları için mümkün oluyor ve bu bir hayvan hücresini solar bir bitki-hayvan hibritine dönüştürmekten çok farklı. İnsanların ise bu yolla fotosentetik olmaları pek olası değil. Bizim sindirim kanalımız bütün bu maddeleri öğütüyor, yani kloroplastı da DNA’yı da.