Lenski Deneyi'nde Sitrat Sindiriminin Evrimi

Lenski Deneyi, evrimin gözle görülebilir olduğunu ve doğada gerçekten işlediğini gösteren ikonik deneylerden biridir. Lenski Deneyi gibi sayısız deney yapılarak evrimin bilimsel geçerliliği ispatlanmıştır; ancak bu deneyin her zaman ayrı bir yeri olacaktır. Daha fazlasını buradan öğrenebilirsiniz.

Lenski deneyinde sitrat alımından sorumlu mutasyonlar bulundu. E. coli'ler oksijensiz ortamda sitratı hücre içine alıp kolaylıkla sindirebildikleri halde, bunu oksijenli ortamda yapamıyorlar. Bunun nedeni bir takım baskılama mekanizmalarının CitT geninin ekspresyonunu (ifadesini) oksijen varlığında baskılaması. 

Oksijenli ortamda da sitratı hücre içine alabilen mutant suşların (soy hatlarının) sırrı ise CitT geninin oksijen varken de ifade edilebiliyor olması. Bu mutant suşlar, bu yeteneklerini öncül bir gen duplikasyonuna borçludur. Deneyde, CitT genini de içeren bir segment yanındaki genlerle beraber duplikasyona uğradığı görüldü. Daha sonra, ilave CitT kopyası duplikasyon sonucunda komşu bir genin promoterının (bir genin okunmasını başlatan kısım) yanına gelmiştir. İşte bunun sonucunda, CitT geninin ilave kopyası komşu genin promoterını kullanarak oksijenin varlığında bile salgılanmaya başlamış. 

Lenski ve ekibi, bu ilk mutasyonun sitrat kullanma yeteneğinde oldukça küçük bir avantaj sağladığını belirtiyorlar. Erken nesillerde gerçekleşen öncül potansiyel nötrale-yakın mutasyon bu olmalıdır. Daha sonra, devamında gelen mutasyonlar ilave genin ekspresyonunu daha da artırıyor. Bazı suşlarda CitT geninin 9 kopyasını taşıyan bireylere bile rastlanması, sitrat sindirme özelliğinin kuvvetli pozitif seçilim altında olduğunu gösteriyor. Daha sonra yapılan detaylı araştırmalar, en avantajlı bakterilerin 4 kopya CitT taşıyanlar olduğunu belirlediler. 

Bilindiği gibi fazla kopya taşımak genomun gereksiz büyümesi demektir. Bakterilerde büyük genomlar bir süre sonra negatif etkilere sebep olacaktır zira büyük genomun replikasyonu uzun zaman alacağı için seçilim hemen kopyalanan kısa genomlardan yana olacaktır. Bu yüzden bakterilerde neredeyse hiçbir zaman yalancı genler ve intronlar bulunmaz. Büyük popülasyonları, genomlarının ezici çoğunluğunun sürüklenme yerine seçilim altında evrilmesini mecbur kılar. Bunun aksine üreme başarısı genom büyüklüğüne değil de, hayatta kalma şansına bağlı olan hayvanlarda, genomun büyük çoğunluğu ufak popülasyonlarının da etkisiyle nötral mutasyonların genetik sürüklenmesiyle evrimleşir.