Oksijenli Solunum Yapmayan Tek Hayvan: Henneguya salminicola

Mitokondriye sahip olup, oksijenli solunum yapmak ökaryotların en önemli özelliklerin biridir. Zaman içerisinden birbirinden bağımsız olarak bazı türlerde oksijensiz yaşama adapte olmak için mitokondrilerin kaybolduğu bilinse de, PNAS dergisinde yayınlanan yeni bir makalede, bunun ilk defa parazitik bir hayvan türünde gerçekleştiği gösterildi.

Denizanası ve hidroitlere yakın akraba olan bu ilginç hayvanın bilimsel adı Henneguya salminicola. Myxozoanlar karmaşık ve parazit bir sölenterler grubu ve biri bir balık diğeri ise halkalı solucan olmak üzere iki tane konağa ihtiyaç duyuyorlar. Henneguya salminicola örneğinde konakçı olan tür, adından da çıkarılabileceği gibi bir somon balığı; fakat ikinci konakçı henüz ortaya çıkarılmış değil. Bu parazitin nasıl bir yaşam sürdüğünü keşfetmek bilimsel bakımdan bir ilke imza atmış olsa da, ticari olarak da bir kazanç sağlayabilir; çünkü bu parazitler büyük somon çiftlikleri için büyük bir baş belası.

Aslında araştırmacılar nefes almaya gerek duymayan ilk hayvanı bulmak için yola çıkmıyorlar. İki farklı Myxozoan türü olan M. squamalis ve H. salminicola'nın nüklear ribozomal DNA'larını karşılaştırmak isterken daha hayret verici bir şey keşfediyorlar: H. salminicola mitokonriyal genoma sahip değil. Doğrulamak için DNA'ları DAPI adı verilen floresan bir boya ile boyadıklarında M. squamalis'de görürken H. salminicola'da mitokondriyal DNA işareti olan küçük mavi noktaları göremiyorlar. Elektron mikroskobu ile baktıklarında ise iki membrana ve kristaya sahip bir mitokondri görüyorlar. Peki bu nasıl ve neden mümkün?

Mitokondride görev alan proteinlerin birçoğu mikotondriyal DNA tarafından değil, hücrenin kendi DNA'sında bulunan genler tarafından üretilir. Bu yüzden bir mitokondri kendi DNA'sını kaybetmiş olsa bile dışarıdan gelen proteinler ile hala işlevsel olabilir. Peki bu mitokondri hücrenin enerji kaynağı değil miydi? Oksijenli solunumda görev almıyorsa ne yapar bu mitokondri?

Aslında mitokondri oksijenli solunum özelliği ile meşhur olsa da amino asit, yağ asidi, fosfolipit, vitamin ve steroid metabolizmalarında ve demir sülfür kümesi üretiminde önemli görevleri de mevcuttur. O yüzden DNA'sını kaybetmiş bir mitokondri gereksiz bir organel gibi görülüp yok edilmez ve mitokondri-bağlantılı organel (İng: "mitochondrion-related organelles (MROs)") adını alarak hücre içindeki hayatına devam eder.

Araştırmacılar muhtemelen oluşan ilk şoku atlattıktan sonra hücrenin çekirdeğinde mitokondride kullanılmak üzere üretilen proteinleri kodlayan genlere baktıklarında, mitokondriyal DNA polimerazın üç tane mutasyona sahip olduğunu gördüler. Bu üç mutasyon olması gerekenden önce dur kodunu kodlayarak bu geni yalancı gen haline getiriyordu. Yani H. salminicola mitokondriyal DNA'sını kaybetmekle kalmamış, onun replikasyonu için gerekli olan proteinleri de kaybetmiştir.

Bu olayın ne zaman gerçekleştiği konusunda ise genelde oksijensiz solunum yapan ökaryotların mitokondri-bağlantılı organelleri krista yapısını kaybederken H. salminicola'da hala bu yapı gözlendiği için ve artık işlevsiz olsa oksijenli solunuma ait genler hala çekirdekteki DNA'da bulunduğu için mitokondriyal DNA kaybının evrimsel olarak yeni bir olay olduğunu düşünüyorlar.