Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Tardigradlar, Mars'ta Tarım Yapmamızı Sağlayabilir!

Tardigradlar, Mars'ta Tarım Yapmamızı Sağlayabilir! Seeker
Tavsiye Makale
Reklamı Kapat

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Bu yazı, Hidrobiyoloji ve Tardigradlar (Su Ayıları) yazı dizisinin 13. yazısıdır. Dizinin ilk yazısına gitmek için buraya, dizideki tüm yazıları görmek için buraya tıklayınız. Yazı dizileri, EA Akademi'nin bir parçasıdır.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

Hidrobiyoloji ve tardigrad serimizde sıklıkla bahsettiğimiz tardigradların dayanıklılık mekanizmaları başka bir canlıya aktarılsaydı neler olurdu? Aslında daha önceden bu konuyla ilgili bir yazı yayınlamıştık; ancak yeni bulgular, türümüzün Dünya-dışı gezegenlere ve sistemlere açılmasıyla ilgili çok önemli ve potansiyel kullanım alanlarına işaret ediyor.[1] Bu yazıda, tardigradların Mars'ta tarım yapmamızı kolaylaştırma ihtimaline bakacağız.

2016 senesinde Japonya'daki araştırmacılar tarafından Ramazzotius varieornatus türünde keşfedilen, tardigradlara özgü Dsup proteini (İng: "damage suppressor", Tr: "hasar önleyici protein") üzerinde yapılan son çalışmalar ile, bazı tardigrad türlerinin DNA'larını histon proteinleri ile birlikte sarmakta ve çevreden gelen zararlı etkilere yönelik koruma sağlamakta olduğu gösterilmiştir. Çevresel streslere karşı dayanıklılığı sağlayan asıl mekanizmanın nasıl işlediği henüz bilinmese de Dsup proteininin modellemesi ve çeşitli analizleri gerçekleştirilmiştir.

Dsup proteininin potansiyelini fark eden araştırmacılar, keşifleri sadece yayınlamak ile kalmayıp ilgili gen bölgelerini insan böbrek hücrelerine aktarıp laboratuvar şartlarında üretilen böbrek hücre kültürlerinde radyasyona bağlı DNA hasarını gözle görülür bir şekilde azaltan bir etkinin oluştuğunu gözlemlediler. Haliyle bu sonuç, tardigradların pek çok farklı alanda kullanılabilir bir gen havuzuna sahip olduğunu bizlere ispatlar nitelikteydi.

Tardigradların sahip oldukları dayanıklılık mekanizmalarının gizemleri çözüldükçe geleceğe yönelik yeni yol haritaları oluşturmamıza katkıda bulunuyor.
Tardigradların sahip oldukları dayanıklılık mekanizmalarının gizemleri çözüldükçe geleceğe yönelik yeni yol haritaları oluşturmamıza katkıda bulunuyor.
New Scientist

Tüm Canlılığın Ortak Sorunu: DNA Hasarı

Bilindiği üzere bir canlı “doğduğu” andan itibaren, yaşamının sonlanacağı ana kadar sayısız çevresel stres ile karşılaşır. Bu streslerin arasında ön plana çıkanlardan birisi elbette iyonize radyasyondur. Dünya üzerindeki her canlı miktarı değişken olmasına rağmen her an her saniye radyasyona maruz kalmaktadır. Peki bu durum canlılığı nasıl etkilemektedir? Kaçınılmaz bir şekilde DNA hasarı oluşturarak.

Elbette evrimsel süreç içerisinde canlılığın büyük bir kısmı bu zararlı etkinin sonuçlarını en aza indirebilmek adına çeşitli moleküler araçlar ve biyolojik yolaklar geliştirdiler. Bu sayede çok daha az hasar almayı ve/veya hasarı çok daha hızlı onarmayı sağladılar. Örneğin, güneşten gelen ultraviyole (UV) ışık, flavonoid pigmentler tarafından bitkiler için gelişim sinyalleri olarak algılanır. Ancak UV radyasyonu, DNA zincirlerinde DNA replikasyonunu ve transkripsiyonunu engelleyen siklobutan pirimidin dimerleri de oluşturabilir. Öte yandan bitkiler, oluşan bu hatalı dimeri onarmak ve UV ile indüklenen DNA hasarını tersine çevirmek için bir enzim olan fotolizaz yoluyla fotoreaktivasyon olarak bilinen doğrudan DNA hasarı onarım mekanizması geliştirmişlerdir.

Mutasyonlar Nasıl Oluşur?

Konuyu daha iyi kavramak adına örneklerimizi artıracak olursak: İyonlaştırıcı radyasyon (IR), spesifik olmayan DNA lezyonlarına neden olan başka bir DNA hasarı kaynağı olabilir. IR, en yaygın olarak suyla etkileşime girerek çeşitli reaktif oksijen türleri (ROS) oluşturur. Bu hidroksil radikalleri, DNA'nın fosfat omurgasına saldırarak tek iplikli kırılmalara (SSB) neden olur. ROS ayrıca DNA replikasyonu sırasında baz oksidasyonuna ve yanlış eşleşmeye yol açar. Doğal olarak SSB, hücredeki DNA ligaz ile onarılabilir. Bununla birlikte, IR veya UV DNA çift sarmallı kırılmalar (DSB) oluşturduğunda, DNA fragmanlarının rastgele füzyonları genellikle rastgele rekombinasyona yol açar ve bu da nükleotit sekans değişikliklerine (mutasyon) neden olur.

Tardigradlar ve daha birçok canlıdan aktaracağımız genler ile uzay görevlerinde kullanabileceğimiz hatta yetiştirebileceğimiz bitkiler üretmek mümkün olabilir.
Tardigradlar ve daha birçok canlıdan aktaracağımız genler ile uzay görevlerinde kullanabileceğimiz hatta yetiştirebileceğimiz bitkiler üretmek mümkün olabilir.
Sensi Seeds

İnsan yapımı birçok kimyasal da DNA hasarına neden olabilir. Alkile edici ajan, etilmetan sülfonat (EMS), bitkilerde nokta mutasyonları oluşturmak için genetik araştırmalarda yaygın olarak kullanılır. EMS ayrıca baz eşleşmesini engelleyebilir ve DNA replikasyonu ve gen ekspresyonu süreçlerini bozabilir. Başka bir güçlü genomutajenik bileşik bleomisindir. Hücrede aktive olur ve DNA'ya bağlanır ve G-C ve A-T sekanslarında pirimidinlerde bağları keserek tek veya çift sarmallı kırılmalara neden olur. Bu nedenle bleomisin, iyonlaştırıcı radyasyonu ve karşılık gelen DNA onarım yollarını simüle etmek için sıklıkla kullanılan bir molekül olmasının yanı sıra çeşitli kanser türleri için bir kemoterapi ilacı olarak kullanılmaktadır. Tardigradlar ise sahip olduğu Dsup proteini ve MRE11 gibi DNA onarımında görev alan çeşitli gen bölgeleri ile iki kulvarda da önemli donanımlara sahiptirler.

Tardigradların ilgili gen bölgelerinin oldukça yüksek bir potansiyel barındırdığının farkına varan araştırmacılar, bitkilerde Dsup geninin ifadesinin benzer şekilde DNA hasarına karşı direnci artırıp artırmayacağını ve DNA hasarı tepkisi ve onarımını içeren endojen genlerin ifadesini etkileyip etkilemeyeceğini araştırmaya koyuldular. Bitkileri seçmelerinin en temel nedeni hala tarım sektörünün oldukça önemli bir yer tutmasının yanı sıra iklim değişikliklerinin ve insan uzay araştırmalarının geleceği için bitkilere daha stresli ortamlara karşı tolerans kazandırmaktı.

Bu amaç doğrultusunda araştırmacılar kodonla optimize edilmiş tardigrad Dsup genini ifade eden tütün bitkileri oluşturdular ve oluşturdukları bu bitkileri mutajenik kimyasallar, ultraviyole (UV) ve iyonlaştırıcı radyasyonlara maruz bırakarak tepkilerini incelediler.

Tardigradlar, Gelecekte Başvurabileceğimiz Genetik Kaynaklardan Biri Olabilir Mi?

Araştırmacılar, tardigradların Hasar Bastırıcı (Dsup) geni aktarılmış insan hücrelerinin X-ışınına maruz bırakıldıktan sonra gözlemlenen koruyucu etkiye tutarlı bir sonuca varmışlardı. Yapılan çalışmada ilk kez, Dsup proteininin tütün bitkileri üzerindeki ifadesi sayesinde, DNA hasarı oluşturan genomutajenler ve radyasyon gibi DNA'ya zarar veren strese karşı koruma sağladığı görüldü. Dsup eksprese eden bitkiler, DNA'ya zarar veren reaktif EMS varlığında kontrol grubuna nazaran daha iyi büyüdü, birçok endojen genin transkripsiyon modellerini değiştirdi ve aynı şekilde DNA'ya zarar veren diğer aşamalardan da geçen hücrelerin çekirdeklerinde korunma sağladı.

Genomutagenik muameleler altında Dsup bitkileri ve kontrol bitkileri, DNA hasarı tepkilerini içeren çeşitli endojen genlerin farklı transkripsiyon modellerini sergiledi. Gözlemler sonucunda Dsup eksprese eden bitkilerde daha az çift sarmallı kırılmaya (DSB) rastlandı. Öte yandan, DNA'daki tek sarmallı kırılma (SSB) ile aktive edilen gen ATR (Ataksi Telangiectasia ve Rad-3 ile ilgili), Dsup bitkilerinde dört farklı maruziyete karşı (EMS, bleomisin, UV-C ve X-ışını) DNA hasarı yukarı regülasyon gösterdi. Bu, genomik zarar verici strese yanıt olarak Dsup ekspresyonunun gelişmiş bir SSB sinyali ile ilişkisini yansıtabilecek bir sonuçtu.

14 gün boyunca farklı dozlarda etilmetan sülfonat'a (EMS) maruz kalan tütün fidanları. Dsup R5-3 adı verilen bireyler Dsup proteinini ifade edebilenler, RM'ler ise herhangi bir işlem yapılmamış kontrol grubumuz. Her petride 20 ila 27 sayıları arasında değişen fidanlar bulunmaktadır.
14 gün boyunca farklı dozlarda etilmetan sülfonat'a (EMS) maruz kalan tütün fidanları. Dsup R5-3 adı verilen bireyler Dsup proteinini ifade edebilenler, RM'ler ise herhangi bir işlem yapılmamış kontrol grubumuz. Her petride 20 ila 27 sayıları arasında değişen fidanlar bulunmaktadır.
Spinger

Aktif DNA onarım sürecinin bir sonucu olarak, Dsup aktarılmış tütün bitkileri DNA hasarından kaynaklanan zararlı etkiyi azaltmayı başardılar. Bununla birlikte, tardigrad Dsup'un hücrede nasıl çalıştığı hakkında çok az şey bilindiğinden, Dsup proteininin etkilerinin bitki genomları üzerindeki yorumlarının çoğu spekülatif kalmaktadır. DNA hasarı tespiti ve onarımı için farklı yollarda yer alan birçok genin, Dsup geninin varlığından etkilenmiş olması bitkilerin genomutajenik strese yanıtında Dsup'un pleiotropik (bir genin, çoklu fenotipik özellikler üzerindeki genetik etkisini tanımlar) bir rolünü göstermektedir.

DNA Hasarını Nasıl Tespit Ettiler?

Burada karşımıza tek hücreli jel elektroforez testi veya bir diğer adı ile kuyruklu yıldız testi çıkıyor. Bu test DNA parçalarının elektrik akımı doğrultusunda hücreden çıkarak ilerlemesi (kuyruk oluşturması) ilkesine dayanır. Çevre kirliliği veya genotoksik ajanlara maruz kalan organizmaların hücrelerinde bulunan genetik materyal bu maruziyetten etkilenebilir ve DNA kırıkları meydana gelebilir. Meydana gelen DNA kırıkları bu metot kullanılarak gözlenebilmektedir. Bu yöntem genotoksik ve karsinojenik maddelerin genetik materyal üzerindeki etkisini ortaya çıkarmaktadır.

Yukarıda bahsettiğimiz çalışmamızda in situ flüoresan boyama ve mikroskobik görüntüleme ile birlikte izole edilmiş çekirdek veya hücrelerin farklı pH değerinde jel elektroforezinde çalıştırılması, çekirdekteki tek sarmallı ve çift sarmallı DNA kırılmaları, eksik eksizyon gibi çeşitli DNA hasarlarının ayırt edilmesini ve tespit edilmesini sağlar. Jel elektroforezi sırasında çekirdekten ve hücreden DNA göçü yaşanır ise kuyruklu yıldız şeklinde bir görüntü oluşturur; bu görüntünün boyutu ve şekli, DNA hasarının boyutu ile ilişkilendirmek için görselleştirilebilir ve ölçülebilir. En basit yorumlamada, bir kuyruklu yıldızın kuyruğu ne kadar az veya kısa olursa, DNA hasarı o kadar az ve uzun olana göre nükleer genomunu çok daha iyi korumuştur.

DNA hasarını ortaya koymak adına yapılan Comet Assay jel elektroforezinin sonuç karesi. RM kontrol grubu olup "kuyruk" kısımları oldukça uzun bir alan kaplamakta ve buda bizlere DNA hasarının R5-3 göre yani Dsup proteinini ifade eden bitkilere göre daha çok hasar aldığını göstermektedir.
DNA hasarını ortaya koymak adına yapılan Comet Assay jel elektroforezinin sonuç karesi. RM kontrol grubu olup "kuyruk" kısımları oldukça uzun bir alan kaplamakta ve buda bizlere DNA hasarının R5-3 göre yani Dsup proteinini ifade eden bitkilere göre daha çok hasar aldığını göstermektedir.
Spinger

Bu çalışmada da, insan kültürlerinde rapor edildiği gibi, tardigrad Dsup geninin ekspresyonunun bitkileri DNA hasarına karşı koruyup korumadığını niteliksel olarak değerlendirmek için kuyruklu yıldız testini kullanılmıştır. Kuyruklu yıldız tahlil sonuçları, Dsup eksprese eden bitkilerde DNA hasarının azaltılmasına yönelik kanıtlar göstermiştir. Hem UV-C hem de X-ışınına maruz bırakılan Dsup bitki hücrelerinde daha az DNA hasarı yani DNA "kuyruğunun" daha yavaş hareketine yol açtığı fikriyle tutarlı olarak, kuyruk hareketinde bir azalma gösterdi. Dsup bitkilerinde işlemlerden sonra gözlemlenen biraz genişlemiş kuyruklu yıldız “başı”, daha sağlam DNA ve çekirdeklerde daha az hasarın başka bir göstergesi olabilecek konumdadır. Sonuç olarak, Dsup bitkilerinin radyasyon işlemlerine tepkisi, tardigrad Dsup proteininin DNA'yı parçalanma ve lezyonlardan koruduğu fikrini desteklemektedir.

Bu tür çalışmalar arttıkça aynı gezegeni paylaştığımız yakın yada uzak akrabalarımızın etkileyici yeteneklerinin bir yenisi ile karşı karşıya geliyoruz. Fakat bu tür çalışmaların yapılabilmesi için öncelikle mevcut faunanın, floranın ve mikrobiyotanın ortaya konulması gerekmektedir.

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 10
  • Umut Verici! 6
  • Merak Uyandırıcı! 4
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 3
  • İnanılmaz 3
  • Muhteşem! 2
  • Bilim Budur! 2
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 27/10/2020 04:24:04 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/9395

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Hidrobiyoloji ve Tardigradlar (Su Ayıları)

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Biyolojik Antropoloji
Mikoloji
Astronomi
Teknoloji
Değişim
İnsan Evrimi
Kozmoloji
Hayvan
Ara Tür
Tarih
Parçacık
Dinozor
Deri
Video
Evrim Ağacı
Beyin
Homeostasis
Bakteri
Dinozorlar
Göğüs
İstatistik
İnsan Türü
Doktor
Antikor
Canlılık Ve Cansızlık Arasındaki Farklar
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Şahsen, tek bir zeki insanın en keskin eleştirisini, milyonlarca kişiden oluşan akılsız bir kitlenin onayına tercih ederim.”
Johannes Kepler
Geri Bildirim Gönder