Laboratuvarda Yaratılan En Basit Hücre, Modern Hücrelerden Çok Daha Hızlı Evrimleşiyor!

Tek hücreli yaşam formlarının çevrelerine adapte olabilmek için ihtiyaç duyduğu tek şey, basit evrimsel dayanaklardır. Yeni yayımlanan bir çalışmada araştırmacılar, sadece 493 gene sahip minimal bir hücrenin bile mutasyonlar yoluyla adaptasyon sağlayabileceğini gösterdiler.^[1] Bu bulgu, yaşamın sürekliliği ve kararlılığını kanıtlatan ilk laboratuvar gözleminin yapıldığı anlamına geliyor.

ABD ve Brezilya'dan bir ekibin yürüttüğü araştırma, var olmaya devam edebilmek için kesin olarak ihtiyaç duyulan en temel genleri hariç bütün genleri çıkarılan bir hücrenin evrimleşmeye devam edip edemeyeceğini araştırıyordu. Çalışmada kullanılan hücre, keçi gibi geviş getiren hayvanların bağırsaklarında bulunan M. mycoides bakterisinin yapay olarak üretilmiş Mycoplasma mycoides JCVI-syn3B adlı, basitleştirilmiş versiyonuydu. Bu bakteri türü, bağırsaklarında yaşadığı hayvanlardan parazit olarak beslendiğinden orijinal genlerinin çoğunu evrimsel süreçte doğal olarak kaybetmişti. Öyle ki, bakterinin genomunda bugün sadece 901 gen bulunuyor ve bu sayı, binlerce gene sahip diğer bakterilere veya on binlerce gene sahip bitki ve hayvanlara göre oldukça az.

Dahası, 2016'da Kaliforniya'daki Craig Venter Enstitüsü'nden araştırmacılar bakterinin 901 geninden %45'ini daha eleyerek bir hücrenin tek başına hayatta kalabilmesi için ihtiyaç duyduğu bilinen en küçük gen setini oluşturdular. Indiana Üniversitesi'nden biyolog Jay Lennon, bu gen setinin bir hücrenin hayatta kalması için gereken en temel düzeyde olduğunu, yani bir tür en basit organizma olduğunu söylüyor.

Teorik olarak en basit organizma, hiçbir fazladan işlevi olmayan ve sadece hayatta kalmasına yetecek kadar gene sahip olan organizmadır. Böyle bir organizmada gerçekleşecek herhangi bir mutasyon, hücrenin hayatta kalmasını sağlayan işlevlerini bozabilir ve evrimine engel olabilir. Ancak araştırmacılar M. mycoides JCVI-syn3B'nin yine de evrimleşmeye devam ettiğini gözlemledi. Lennon bu konuda şöyle söylüyor:

Bu kadar küçük bir genomda mutasyonların oluşmasına izin verecek kadar esneme payı olmadığı düşünülebilir, böyle bir durum da hücrenin evrimleşme potansiyelini kısıtlayacaktır. Ancak en temel genlerine kadar basitleştirdiğimiz hücreler bile hücre evrimleşmeye devam ediyor.

Aslına bakarsanız bulgulara göre M. mycoides JCVI-syn3B, oldukça yüksek bir mutasyon hızına sahipti. Ekip, bakteriyi 300 gün boyunca (yaklaşık 2.000 bakteri jenerasyonu üretilene kadar) laboratuvarda tuttuğunda bu yeni suşun orijinal bakteriye göre %39 daha hızlı evrimleştiğini buldu. Böylece hücre araştırmacıların çıkardığı genlerden açılan boşluğu kapatabiliyordu.

Araştırmanın sonraki adımı, bu hücrelerin performansını 300 günlük evrimleşme sürecinden geçmemiş minimal hücrelerle karşılaştırmaktı. Evrim sürecinden geçen hücreler, bu süreçten geçmemiş ancak basitleştirilmiş olan hücrelerle aynı tüplere yerleştirildiklerinde hızlıca dominant tür haline geldiler, yani ortama bariz bir şekilde daha iyi uyum sağlamışlardı. Lennon ve meslektaşları bu konuda şunları yazdılar:

Bulgularımız doğal seçilimin, otonom olarak büyüyen en basit organizmalardan birinin ortama uyumunu hızla artırabileceğini gösteriyor.

Ayrıca araştırmacılar, evrimleşme sürecinde en çok değişime uğrayan genleri de tespit etti. Bu genlerden bazıları hücre yüzeyinin oluşturulmasında görev alan genlerdi, bazılarınınsa işlevi bilinmiyordu.

Teorik olarak bir hücre ne kadar büyükse o kadar karmaşık olabilir. Ancak ilginç bir şekilde evrimleşen hücrelerin hacmi artmamıştı. Araştırmacılar, bunun sebebinin zar proteinlerinin yarısının hücreden çıkarılmış olmasından kaynaklanabileceğini düşünüyor. Çünkü bu zar proteinlerinin eksikliği hücrenin hacmini artırmasını engellemiş olabilir.

Her ne kadar araştırılması gereken birçok detay olsa da bu çalışmanın bulguları doğal seçilimin en basit organizmaları bile ortama uyum sağlayacak hale getirebileceğini gösteriyor. Araştırmacılar bulgularını "Yaşam bir yolunu bulur." diyerek özetliyor.