Refüj Stratejisi: Evrim, Sadece Ders Kitaplarında Değil, Her Yerde!

Arizona Üniversitesi Tarım ve Yaşam Bilimleri Bölümü'nden Dr. Bruce Tabashnik tarafından yazılan ve Science dergisinde yayımlanan makale, gıda güvenliği, yeni çıkan hastalıklar ve biyoçeşitlilik kaybı gibi küresel sorunların çözümü, evrimsel biyoloji açısından düşünmemiz gerektiğini gösteriyor. Daha önceden Nature Biotechnology dergisinde yayımladıkları makalede anlattıkları gibi, Arizona'nın pamuk tarlalarında sergilenen evrimsel yaklaşım ve bunun başarısı, ekibin yaklaşımının ve evrimin başarısını ispatlıyor.

Bugüne kadar ilk defa uluslararası platformdan 9 bilim insanı tarım, tıp ve çevre yönetimindeki sorunların çözümüyle ilgili gelişmeleri evrimsel tarihleri açısından inceleyerek bunların insan aktivitelerine adapte olabilirliklerine bakarak değerlendirdi. Araştırmanın sonucunda, evrimsel yaklaşımların daha iyi uygulanmasının gerekliliğinin aciliyeti gösterildi. Örneğin giderek artan miktarda sorunlar yaratan antibiyotik ve haşare ilacı direnci gibi konularda, evrimsel biyolojinin kullanılmasının önemi gösterildi. Dahası, şu anda kullanılan yöntemlerin, kronik hastalıklar ve biyoçeşitliliğin azalması gibi sorunların önüne geçmek için yeterli olmadığı ortaya kondu. Bu iki krizin nihai nedeni, insanların ve vahşi yaşamın çok kötü bir şekilde adapte olabildiği yiyeceklere maruz kalmamızdır. Arizona Üniversitesi Entomoloji Bölümü Başkanı olan ve aynı zamanda BIO5 Enstitüsü üyesi olan Tabashnik şöyle anlatıyor:

Evrimsel prensipler şu anda karşı karşıya olduğumuz bazı kritik tehditleri çözmek konusunda bize bilgiler veriyor. Evrimsel bir yaklaşım sergilemek, tarım zararlılarını, Ebola gibi hastalık yapıcı virüsleri, kanseri, antibiyotik direncini ve türlerin soylarının tehdit altında olmasını önlememiz konusunda bize etkili yollar sunmaktadır.

Tabashnik ve arkadaşları, çiftçilerin tahıl zararlılarıyla mücadelesi için sürdürülebilir bir kontrol yöntemi üzerinde çalışıyorlardı. Bu zararlılar zaman geçtikçe geniş spektrumlu ilaçlara direnç kazanıyorlar ve bu sebeple çiftçilerin bu ilaçlara olan muhtaçlığını ortadan kaldırmak veya azaltmak gerekiyor. Bu konuda atılan önemli bir adım, pamuk ve mısır bitkileri üzerinde yapılan genetik mühendislik çalışmalarıdır. Toprak bakterilerinden olan ve çok yaygın bir şekilde bulunan Bacillus thuringiensis (kısaca Bt) türünden alınan proteinlerin (Bt proteinleri) belli böcek haşaratlarını öldürdüğü; ancak insanlar da dahil olmak üzere diğer pekçok canlıya hiçbir zarar vermediği biliniyor. Çevreye duyarlı bu toksinler organik yetiştiriciler tarafından onlarca yıldır kullanılıyor ve 1996 senesinden beri bu ilaçların genetik mühendislik yöntemleri sayesinde her çiftçi tarafından kullanımı da mümkün oldu.

Bu bakterilerden alınan proteinlerin pamuk bitkisine uyarlanması ve bununla ilişkili diğer taktiklerin uygulanması, Arizona'daki pamuk endüstrisine yeniden hayat verdi. Bu yöntemin geliştirilmesinden önce Arizona'daki tarım, zararlı böcekler nedeniyle neredeyse tamamen yok olmuştu. Bu muhteşem başarının mimarı ise evrimsel prensiplere dayalı olan refüj (iltica) stratejisidir. Pembe pamuk kurdu gibi tarım zararlılarının Bt proteinine de direnç kazanmamasının sağlanması konusunda evrimsel stratejiler büyük rol oynamıştır.

Refüj türler, Bt toksin geni olmayan bitkileri içerir ve bu sebeple toksine direnci olmayan böceklerin hayatta kalmasına neden olur. Çiftçiler, Bt tahılları etrafına refüj bitkileri ekerler ve bu sayede toksine dirençsiz olan böceklerin sayısının yeterince artmasını sağlarlar. Bu sayede dirençsiz böceklerin sayısı o kadar fazla olur ki, iki dirençli böceğin denk gelip de çiftleşme şansı çok azalır. Böylece bu çiftleşmelerden gelebilecek dirençli soyların önüne geçilmiş olur.

Tabashnik'e göre refüj stratejisi Arizona'daki pembe pamuk kurtlarına karşı muhteşem bir şekilde işe yaramıştır. Bu böcekler Arizona çiftçilerinin arazilerine son 100 yıldır hastalık saçmıştır; ancak bu evrimsel yaklaşım sayesinde artık bu kurtlara çok az rastlanmaktadır. Örneğin buna zıt bir şekilde Hindistan'daki çiftçiler refüj stratejisi uygulamadıkları için buradaki pembe pamuk kurtları Bt toksinine hızla direnç kazanacak şekilde evrimleşmişlerdir ve dolayısıyla bu protein de bu bölgede zararlılara karşı işe yaramaz hale gelmiştir. Tabashnik şöyle söylüyor:

Arizona'daki bu özel başarı diğer bölgeler ve iş sahalarındaki sorunlara yönelik evrimsel çözümler getirmenin önemini göstermektedir.

Yayımladıkları makaleye göre refüj stratejisi daha güçlü kanser tedavileri geliştirmemizi sağlayabilir. Fikir şu: tümörlerin bir kısmı düşük vaskülerizasyon (damarlanma) özelliğine sahip ve dolayısıyla kemoterapik ilaçların bu tümörlere ulaşması diğerlerine göre daha zor. Bunları refüj tümörler olarak kullanarak, kemoterapiye dirençli hale gelebilecek tümörlerin önüne geçebiliriz. Araştırmacılar şöyle yazıyorlar:

Onkologların, yüksek dozda ilaç vererek bir hastanın kanserinin kökünü kurutmak konusundaki tipik başarısızlıklarıyla kıyaslanacak olursa, düşük dozlarda ilaç kullanmak daha başarılı olabilir. Tabii eğer kemoterapiye hassas olan hücre hatlarının hayatta kalmasını sağlayabilirlerse ve bunların kemoterapik ilaçlara dirençli soy hatlarıyla mücadele edebilmesini mümkün kılabilirlerse...

Arizona Üniversitesi'nden diğer bilim insanları da küresel sorunları çözmekte evrimsel biyolojiyi kullanıyorlar. Üniversitenin Ekoloji ve Evrimsel Biyoloji Bölümü'nden Prof. Dr. Michael Worobey, evrimsel analiz yöntemlerini kullanarak AIDS, grip salgınları ve obeziteyi anlamamız konusunda çığır açan çalışmalara imza attı. 

Yine üniversitenin Genomik Enstitüsü ve iPlant İşbirliği'nden araştırmacılar tarım bitkilerinin genetik kodlarını çözdüler ve bu sayede geliştiricilerin daha yüksek besin değerli ve ortamlarına daha fazla adapte olabilmiş soylar yetiştirebilmeleri için yöntemler sunmuş oldular. Bu sayede, iklim değişimiyle de mücadele edebilmemizin önünü açtılar. Çok yakın bir zaman önce uluslararası bir bilim ortaklığının başındaki Rod Wing ve ekibi, Afrika pirincinin bütün genomunu dizilediler. Kopenhag Üniversitesi Makroekoloji, Evrim ve İklim Merkezi'nden Dr. Peter Søgaard Jørgensen şöyle söylüyor:

Evrimsel biyoloji uygulamalarının inanılmaz bir potansiyeli bulunuyor. Çünkü istenmeyen zararlıların veya hastalık yapıcı mikropların bizlerin müdahalelerine nasıl hızlı bir şekilde adapte olabildiklerini anlamamızı sağlıyor. Aynı zamanda evrim, biz insanlar gibi el üzerinde tutulan türlerin bu canlılara karşı ne kadar yavaş evrimleştiğimizi ve adapte olduğumuzu da görmemizi sağlıyor. Eğer evrimin bu açılardan faydalarını göz ardı edecek olursak, zararlılar bizlerin ilaçlarına daha dirençli hale gelecekler, insanlar hastalıklara daha açık olacaklar ve türler yeni ortamlarda adapte olmakta daha fazla zorluk çekecekler.

Davis'te bulunan Kaliforniya Üniversitesi'nde biyoloji profesörü olan, makalenin baş yazarlığını yapmış olan ve aynı zamanda Çağdaş Evrim Enstitüsü Başkanı olan Scott P. Carroll ise şöyle söylüyor:

Bu tür istenmeyen durumlar karşısında başarılı olabilmek için, evrimsel biyolojiyi bir araç olarak kullanarak her alandaki başarılar ve gelişmelerden bir şeyler öğrenmemiz gerekiyor. Şu anda ne yazık ki bilim insanları arasında böyle bir koordinasyon bulunmuyor.

Makale ise şu sonuca vararak sona eriyor:

Uygulamalı evrimsel biyoloji çalışmaları, biyolojinin her alanında ortak olan prensipleri kullanmaktadır. Bu sebeple, bir alandaki gelişmeler bir diğer alandaki çözümleri mümkün kılabilir. Bu gelişen bilim sahasındaki yeni yaklaşımlar, disiplinler arası sınırları aşacak iş birlikleri sayesinde mümkün olacaktır.