Lamarck Haklı Mıydı? Sonradan Kazanılan Özellikler Küçük RNA'larla Kalıtılabilir!

Kolombiya Üniversitesi Tıp Merkezi (CUMC) araştırmacıları sonradan kazanılan özelliklerin DNA'dan bağımsız olarak da kalıtılabildiğine dair kanıt buldular. Bulgular, kendi geliştirdiği evrim kuramı Darwin tarafından gölgede bırakılan Lamarck'ın tamamen yanlış olmadığını gösteriyor. Araştırmacı Dr. Oded Rechavi şöyle söylüyor:

Halkalı solucanlarla yaptığımız çalışmalarımızda, belli bir virüse bağışıklık kazanan bir halkalı solucan bu bağışıklığı sonraki kuşaklara aktarabildi. Bağışıklık, viRNA denen organizmanın genomundan bağımsız çalışan viral-silencing faktörleri tarafından aktarıldı.

İlk evrim teorisinde, Jean Baptiste Larmarck (1744-1829) türlerin ortama uyum sağladığında evrimleştiğini ve bu kazanılan özelliklerin sonraki nesillere aktarıldığını önerdi. Örneğin, zürafaların boyunları ağaçların yüksekteki yapraklarına ulaşmaya çalışırken uzadı ve bu kazanılan özellik de sonraki nesillere aktarıldı. Buna karşılık Charles Darwin (1809-1882) daha sonra tür içi rekabet sağlayan rastgele mutasyonların görece bir avantaj sağlayarak bir türün evrimleşmesini sağladığını öne sürdü. Zürafa örneğinde, daha uzun boyunlu zürafaların diğer zürafalara oranla yemek bulma şansı daha fazla olduğu için döllerinin olma şansı da daha yüksekti. Sonraları kalıtsal genetiğin keşfi Darwin'in teorisini güçlendirdi ve Lamarck'ın teorisi üzerinde durulmadı. Ancak, bazı bulgular kazanılan özelliklerin kalıtılabileceği izlenimini uyandırıyor. Dr. Rechabi şöyle anlatıyor: 

En belirgin örnek 2. Dünya Savaşı sırasında Hollanda'da yaşanan kıtlık. Kıtlık sırasında uzun süre açken doğum yapan kadınların çocukları ve torunları obezite ve diğer metabolik bozukluklara daha yatkın.

Kontrollü deneyler de benzer sonuçlar gösteriyor. Yakın geçmişte fareler üzerinde yapılan bir deneyde kronik yüksek yağ oranlı diyetle beslenip obez olan erkek farelerin dişi yavrularınında obezite görülmüştü. Araştırmanın başında olan ve UMC’deki HHMC’da biyokimya ve moleküler biofizik profesörü Prof. Dr. Olivier Hobert’e göre, Lamarck'ın teorisini henüz kimse makul bir biyolojik mekanizma ile açıklayamadı ve bu teori hala tartışmaya açık. 

Dr. Hobert, RNA girişimi (interferansı) (RNAi) sonradan kazanılan bu özelliklerin kalıtımında etkili olabileceğini düşünüyor. RNAi, hücrenin bazı genleri baskılamak ya da susturmak için kullandığı doğal bir işlem. Genel olarak hücreler tarafından virüsleri ya da genomik parazitleri kovmak için kullanılıyor. RNAi, genlerde kodlu bilgiyi hücrenin protein sentezleyen birime taşıyan mRNA'yı parçalayarak çalışıyor. mRNA'sız hücrede genler, esasen inaktifdir.

RNAi, sağlıklı hücrelerde bulunmayan çift sarmallı RNA (dsRNA) tarafından tetiklenir. dsRNA molekülleri, (örneğin bir virüs nedeniyle) hücreye girdiğinde küçük parçacıklara ayrılır, hücrenin RNAi mekanizmasını yönlendirerek parçaların genetik dizilimlerine uyumlu mRNA'yı buldurur. Ardından bu mekanizma mRNA'ları bozarak mesajları imha eder ve karşılık gelen geni susturur.

RNAi, dışarıdan elde edilen dsRNA kullanılarak yapay olarak da tetiklenebiliyor. İlginç olan ise oluşan sonuçta ortaya çıkan genin susturulması yalnızca uygulanan hayvanda değil aynı zamanda sonraki döllerde de görülüyor. Ancak bu durumun RNA'nın kalıtımından mı ya da organizmanın genomundaki değişimden mi kaynaklanıyor olduğu veya bu etkinin herhangi bir biyolojik anlamı olup olmadığı net değil.

Bu fenomenleri daha yakından incelemek için CUMC araştırmacıları halkalı solucanlara (C.elegans) yöneldiler. Halkalı solucanlar, alışılmadık bir beceri ile, RNAi'yi kullanarak virüslere karşı savaşabiliyor. Bu çalışmasa araştırmacılar halkalı solucanları Flock House virüsü ile enfekte ettiler (C.elegans'ı etkilediği bilinen tek virüs) ve bu halkalı solucanların sonraki nesillerini RNAi'leri çalışmayacak şekilde ürettiler. Sonraki nesiller virüsle karşılaştıklarında hala kendilerini savunabiliyordu. Dr. Rechavi, "Solucanları yaklaşık bir yıl kadar, yüz nesilden fazla izledik; etki hala sürüyordu." diyor. 

Deneyler, solucanların genetik mutasyon ile direnç geliştirmesinin mümkün olamayacağı şekilde tasarlanmıştı. Araştırmacılar, virüsten koruma yönteminin yalnız üreme hücrelerinde değil, küçük viral RNA molekülleri şeklinde "ezberlendiğini" ve sonraki nesillere somatik hücrelerde aktarıldığı sonucuna vardılar. CUMC araştırmacılarına göre Lamarckçı kalıtım hayvana uyum avantajı sağlayabilir. Dr. Hobert şöyle açıklıyor:

Bazen bir genin ifade edilmemesi organizmanın yararına olabilir. Klasik, Darwinci açıklamada bu mutasyonla oluşuyor, böylece sonraki nesillerde gen ya her hücrede ya da belli hücre tiplerinde baskılanıyor. Bu durumun sık olduğu aşikar. Bu nedenle organizmanın geni bekletip susturma becerisini yalnız belli bir tehdit ile karşılaştığında kullanılmak üzere sonraki nesile geçirmesi gibi senaryolar düşünülebilir. Çalışmamız bunun tamamen yeni bir yöntemle yapılabilceğini gösteriyor: kromozom-dışı bilgilerin aktarımı ile. Bu yaklaşımın güzel yanı tersinir olması.

Dr. Rechavi ise şöyle ekliyor: 

Bulguların tedavi için kullanılması uzakta. RNAi mekanizmasının elemanları bütün hayvanlar aleminde bulunuyor. Solucanların fazladan elemanı, onlara daha güçlü bir RNAi karşılık vermesini sağlıyor. Kuramsal olarak, bu eleman insanlara eklenirse kendi bağışıklığımızı, hatta çocuklarımızın bağışıklığını güçlendirebiliriz.

CUMC ekibi şu sıralar özelliklerin küçük RNA'larla aktarılıp aktarılmadığını araştırıyorlar. Dr. Rechavi şöyle anlatıyor:

Bir deneyde petri kabında Hollanda’da yaşanan kıtlığı tekrarlayacağız. Solucanları aç bırakacağız ve bu açlık diyeti sonucunda küçük RNA'ların ayrılıp sonraki nesillere geçip geçmediğine bakacağız.

Bu araştırma Howard Hughes Tıp Enstitiüsü, Gruss Lipper ve Oded Rechavi için Bikura Bursu tarafından desteklenmiştir.