Lenski Deneyi, Transpozonların Mutasyonları Tetikleyebildiği Deneysel Olarak Gösteriyor!

Transpozonların faydalı evrimsel değişmelere yol açtığını gösteren en başarılı deneyler arasında, Lenski ve arkadaşlarının uzun dönem E. coli deneylerini de bulunmaktadır. Lenski ve arkadaşları 1 bakteri hücresinden kurulan 12 popülasyonu laboratuvar ortamında evrimleşmeye yönelttiler. Yıllar sonra yapılan bir analizde, 12 popülasyonun da riboz şekerini sindirme yeteneğini ciddi oranda kaybettiğini gözlemlediler. Atasal hücreler, -80 derecede saklandığı yerden yıllar sonra çıkarıldı ve onların riboz şekerini sindirme hususunda başarılı oldukları ispatlandı. Dolayısıyla riboz sindirimi, nesiller içerisinde körelerek, evrimsel olarak yok olmuştu.

Öyleyse bilim insanları, riboz sindirme yetisinin neden 12 popülasyonun her birinde kaybolduğunu araştırmalıydı. Lenski ve arkadaşları, bakterilerin riboz sindiren enzimleri üreten Riboz operonlarının DNA incelemesini yaptılar. Görüldü ki, bütün hepsinin sorumlu genlerinde büyük miktarda silinmeler vardı. Bu durumda şunun sorulması gerekmekteydi: Bu silinmeler mutasyonlar sonucu mu oldu, yoksa transpozonlar gibi daha büyük, sıçramalı gen değişimlerinin etkisi mi oldu?

Bu evrimsel değişimin faydalı mutasyonlar olup olmadığını hesaplamaya koyuldular. Atasal bakterileri derin dondurucudan çıkardılar ve evrimleşmiş gen versiyonlarını onlara aktardılar. Bu gen bölgesi dışında izogenik olan atasal hücreler deney ortamında çoğalma hızı bakımından yarıştırıldılar. Onlarca deneysel yarışma gösterdi ki, genleri delesyona uğramış olanlar, atalarına göre daha hızlı ürüyorlar ve kısa sürede baskın hale geliyorlardı. Demek ki Lenski'nin inşa ettiği deney ortamında riboz operonunu yitirmek faydalı mutasyonlar olarak tanımlanabilirdi. Dolayısıyla mutasyonların etkisi vardı; ancak bu mutasyonları tetikleyen neydi? Normal şekilde, nükleotit bazında meydana gelen değişimler mi, yoksa daha kapsamlı bir nedeni mi vardı?

Araştırmaları sonucunda bu silinmelerinin hepsinin IS transpozonu isimli bir elementin yanında duruyordu. Yani söz konusu silinme tipi mutasyonlar, IS transpozonundan kaynaklanıyordu. Transpozonların yarattığı mutasyonlar, bakterilere faydalı oluyordu. Yine de Lenski ve ekip arkadaşları, transpozondan-bağımsız bir delesyonun bakteriye faydalı olup olmadığını ölçmeye niyetlendi. 

Atasal bakterinin riboz operonunu tamamen sildiler. Gördükleri muhteşemdi: Mutant bakteriler, atalarından %2 daha hızlı ürüyorlardı. Böylesine faydalı bir mutasyonun hızla yaygınlaşması ve deneyin ilk anlarında çıkmış olması muhtemeldi. Bunu denemek adına Lenski ve arkadaşları deneyin çeşitli yıllarında aldıkları örnekleri derin dondurucudan çıkardılar ve gen versiyonlarını aradılar. Gördüler ki ilk 500 nesil boyunca hücreler halen riboz sindirebiliyordu, ama 2000. nesile gelindiğinde 12 popülasyonun 11 tanesi bu özelliğini kaybettiren alelleri taşıyordu. 

Bu deneysel çalışmalar bizlere, transpozonların faydalı mutasyonlar yaratabildiklerini, faydalı mutasyonların çok kısa süre içinde yayılabileceğini ve evrimsel seçilim baskısının ortak olmasının benzer fenotipik değişimlere yol açacağını deneysel açıdan kanıtlamaktadır. 

Peki sorarsanız, riboz operonunun silinmesi neden avantajlıdır? İhtiyacın olmayan bir yapıyı, organı, sistemi taşımak maliyetlidir. İhtiyaç olmayan bir organı taşımanın evrimsel ekonomi açısından masraflı olması gibi... Deney ortamında ana beslenme maddesi glikozdu, riboz değildi. Lenski deneyinde bakteriler flagellumu oluşturan genlerin de bir kısmının yitirildiği gösterilmiştir. Doğada besin bulma şanslarını artıran bu yapılar, deney ortamının hazır besin verilen koşullarında işe yaramazlar. Lenski deneyi bizlere sadece evrimsel adaptasyonların muhteşemliğini değil, kullanılmayan yapıların körelmeye mahkum olduğuna dair evrimsel biyoloji yasasını da kanıtlamıştır.

Konu hakkında daha fazla bilgiyi buradaki makalemizden alabilirsiniz.