Radyasyona En Dayanıklı Canlı: Thermococcus gammatolerans

Canlılık hangi koşullarda mümkün olabilir diye hep merak ederiz. Konakladığımız gezegeni daha çok anlayarak fark ettik ki canlılık, hemen hemen her koşulda mümkün olabilir. 11 km ile Dünya’nın en derin doğal noktası olan Challenger Deep‘ten -ki metre karenin binde altısına 7 ton basınç uygulanıyor- Everest‘in en tepesine kadar birçok yerde canlılığa rastlayabiliyoruz. Zaten canlılık ile cansızlık arasında pek de fark olmadığını belirtmeden geçmek istemeyiz. Peki keşfedebildiğimiz sınırları en çok zorlayan canlı hangisi?

Büyük ihtimalle tardigrad diye düşüneceksiniz, hatta radyasyona ve sıcaklığa en dayanıklı türlerinden biri olan Milnesium tardigradum diye düşünebilirsiniz; ama değil. Evet, tek hücreli olmadıkları için ve filogenetik olarak arthropodlarla bağlantılı oldukları için bu denli bir dayanıklılık bu canlıya göre son derece etkileyicidir. Fakat bu yazıda temel olarak canlılığı konu edineceğiz.

Örneğin bir ekstremofil bakteri olan Deinococcus radiodurans, tardigradlardan bile daha zor koşullarda (asit, soğuk, sıcak, vakum, radyasyon) hiç zorlanmadan hayatta kalmayı başarabilir. D. radiodurans, 5.000 Gy dozluk iyonize radyasyona hiç (%0) metabolik sorun yaşamadan dayanabilir. 15.000 Gy dozluk radyasyonda ise %37’lik bir metabolik kayıp yaşar. Böylece bakteriler arasında en dayanıklı olduğu için “Conan The Bacterium” lakabı ile bilinir. Günümüzde D. radiodurans, genetiği değiştirilerek radyoaktif maddeleri çok yüksek iyonize radyasyon altında daha az zararlı maddelere parçalamak için kullanılır. Bu yönteme Biyoremediayson denir.

Ekstremofil bir arke olan Thermococcus gammatolerans ise radyasyona karşı bilinen en dayanıklı canlı organizmadır. 2003 yılında Kaliforniya’da okyanusun 2.000 metre altındaki bir hidrotermal bacada keşfedilmiştir. Neredeyse suyun buharlaşma sıcaklığı olan 55–95 °C arasındaki bir sıcaklıkta gelişir ve optimum tercih ettiği sıcaklık değeri 88 °C cıvarındadır. Bulunabildiği pH değeri ise 2-6 cıvarlarındadır. Bu koşullarda hayatta kalmak için bakterilerden farkları neler derseniz: Bakterilerin hücre duvarında peptidoglikan bulunurken, arkelerde sahte-peptidoglikan bulunur. Ayrıca bakterilerin hücre zarında ester bağları vardır; ancak arkelerde eter bağları vardır. Bunların dışında arkelerin metabolik süreçleri, bakterilerden çok ökaryotlara benzer. Bu da filogenetik olarak ökaryotlara daha yakın olduklarını gösterir.

Fakat belirtelim ki yine aynı bölgede keşfedilen ve sıcaklığa karşı dayanıklılık rekoruna sahip olan Methanopyrus kandleri adında bir hipertermofil arkedir. Kendisi, hiçbir canlının hayatta kalamadığı 122 °C gibi bir sıcaklıkta hayatta kalabilmiş ve üreyebilmiştir. Ayrıca büyük ihtimalle hiçbir mikroorganizmanın 150 °C değerinin üstünde hayatta kalıp, üreyebileceği düşünülmüyor. Çünkü, DNA’nın kohezyonu ve diğer yaşamsal moleküller bu sıcaklığın üstünde bozulmaya başlayacaktır. Şu an sadece Geogemma barossii adında bir arke, otoklav içerisinde 130 °C derecede 2 saat dayanabilmiştir; ancak üreme kabiliyetini kaybetmiştir. Fakat yazının başında da değindiğimiz gibi, evreni daha iyi anladıkça aslında ne kadar az şey bildiğimizi anlıyoruz. Örneğin bazı spesifik moleküllerle DNA’sını koruma altına alarak paketlemiş bazı canlılar olabilir. Bu yüzden bu konuda kesin konuşmak doğru olmaz.

Öte yandan Thermococcus gammatolerans, kemosentez yaparak sülfürü enerji kaynağı olarak kullanır. Tür isminden de anlaşılacağı gibi gamma ışınına karşı en dayanıklı canlıdır. Özelliği, hasar alınan kromozomları hızlı bir şekilde hiç metabolik kayıp yaşamadan onarabilmesidir. Bu sayede hiçbir canlının yanına bile yaklaşamadığı 30.000 gamma ray (Gy) dozda radyasyona karşı dayanabilirler. Karşılaştırma amacı ile belirtelim ki Dünya, genel olarak yılda ortalama 0.4 mGy dozda radyasyon alır. Hatta Dünya’nın bilinen en radyoaktif bölgesi, yılda 10 mGy çok uç koşullarda ise 260 mGy ile İran’ın Ramsar adlı şehridir. Tabi bu şehirde yaşayan insanlarda sıklıkla görülen kısırlık yanında uyum başarısını arttırmak için evrimsel olarak CD69 gen ekspresyonunun da arttığı tespit edilmiştir.

Günümüzde T. gammatolerans üzerinde karsinojen (kanser oluşumu) çalışmaları yanında hücresel yaşlanma, mitokondriyal hastalıklar ve DNA tamir mekanizması çalışmaları yapılıyor. Şimdiye kadar keşfettiğimiz türler arasında radyasyona en dayanıklı canlı olma ünvanını halen elinde taşıyor.