Tardigradların Genetik Hazinesi, COVID-19 Gibi Hastalıklara Karşı Bizi Koruyabilir mi?

Tardigradların Genetik Hazinesi, COVID-19 Gibi Hastalıklara Karşı Bizi Koruyabilir mi? Cédric Marendaz
7 dakika
910 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat

Tardigradlar bilindiği üzere dünyanın en dayanıklı hayvanı unvanını elinde barındıran canlı grubudur. Bu unvanı 2007 senesinde gerçekleştirilen foton-m3 projesi bünyesinde yer alan TARDIS adlı misyonda elde etmiştir. TARDIS misyonu kapsamında düşük dünya yörüngesinde (yerden 160 km ila 2.000 km yükseklikte bulunan yörünge) konumlanan deney düzeneğinde, hiçbir filtre olmaksızın çıplak güneş ışığına dahi dayandıkları gözlemlenmiştir. Bu dayanıklılıkları ardından kelimenin tam anlamı ile "meşhur" olan tardigradların gün geçtikçe dayanıklılık mekanizmalarının aydınlatılması adına yapılan çalışmaların sayısı artmıştır.

Bu çalışmaların başında tardigradlarda ve pek çok canlı grubunda da gözlemlenen çevresel olumsuzlukları karşı koruma formu olarak karşımıza çıkan kriptobiyozun keşfi yatmaktadır. Tardigradlar sahip oldukları kriptobiyoz (gizli yaşam süreci) sayesinde çeşitli çevresel streslere karşı korunma göstermekle beraber, bazı tardigrad türleri kelimenin tam anlamıyla aşırıya kaçarak ökaryotik bir hücrenin sınırlarını zorlamaktadır. Zorlanan bu sınırlar öylesine uçtur ki dünya üzerinde rastlanmamış çevresel stres değerlerine dahi dayanıklılık gösterir.

Sadece dayanıklılıklarını lafta bırakmak ile olmaz; dilerseniz birkaç örnekle tardigradların dayanıklılık değerlerini gözler önüne serelim:

  • Tun (uzuvlarını gövdesine doğru çektiği kapalı formu) formundayken atmosferik koşullarda 9-20 yıl arasında, dondurulmuş durumda 30 yıla kadar hayatta kalabilir.
  • Sıvı nitrojen ile -253oC dondurulduğunda 21 aya dayanabilmekle beraber -272oC’de yani mutlak sıfırın sadece 1 derece üstünde birkaç gün dayandıkları bilinmektedir.
  • 151oC’de yaklaşık 15 dakika boyunca hayatta kalabilmektedir.
  • Uzay gibi düşük basınç ortamında 10 gün buna ek olarak 74.019 atm değerindeki muazzam basınçlara dayanabildikleri bilinmektedir.
  • X-ray veya ağır iyon (4He) radyasyonunda LD50 (popülasyonun yarısını öldüren değer) değerinde ulaşılan radyasyon seviyesi 5.000 Gy, gama tipli radyasyona gösterilen direnç seviyesi ise 1.000 ila 9.000 Gy arasında değişmektedir.
  • UV’ye karşı olan direnç 75-88 kJm-2 olarak tespit edilmiştir. Unutmamak gerekir ki sadece 40 Jm-2’de DNA’mızda meydana gelen timin dimeri adını verdiğimiz bozulma ciddi bir seviyede gözlemlenmeye başlanır.
  • Çoğu canlı için direkt öldürücü olan çeşitli kimyasallara (karbon dioksit, hidrojen sülfit, 1-hexanol, metilbromid gazı, etanol) birkaç dakikalığına dayanabildiği bilinmektedir.

Böylesine farklı çevresel streslere böylesine bir dayanıklılık göstermek hayvanlar aleminde nadirdir. Hatta bazı stresler düşünüldüğünde daha önce eşine dahi rastlanılmamıştır. Bu çeşitlilik kriptobiyozun 5 farklı alt tipinin evrimsel süreçte oluşmasından kaynaklıdır. Bu tipler; anoksiyosis, anhidrobiyosis, cryobiyosis, osmobiyosis ve kemobiyosisdir. Tüm bu tipler farklı çevresel streslerde tetiklenir ve yukarıda bahsini geçirdiğimiz değerlere dayanıklılık sağlar.

Reklamı Kapat

Dayanıklılık Mekanizmaları ve Aşı Çalışmalarındaki Potansiyeli

Tardigradların bir korunma mekanizması olarak adlandırdığımız kriptobiyoz sadece çevresel streslere karşı kendilerini korumak için girdikleri bir form ve bunu nematodlar, rotiferler gibi pek çok canlı grubunda gözlemleyebiliyoruz. Tardigradları tüm diğer hayvan gruplarından ayıran ise sahip oldukları genetik materyal ona kriptobiyoz formunda uç değerleri tolere edebilecek bir koruma ve onarım mekanizması sağlamasıdır.

Bir Eutardigradın SEM mikroskobu altındaki renklendirilmiş görüntüsü.
Bir Eutardigradın SEM mikroskobu altındaki renklendirilmiş görüntüsü.
Steve Gschmeissner

Bu mekanizma, tardigrad türleri arasında farklılık gösterse de yaklaşık 400 ila 1000 hücre sayısına sahip olan tardigradlarda öylesine karmaşık bir hal almakta ki 1773 senesinde keşfedilmelerine rağmen henüz yeni yeni öğrenilmeye başladı. Bu öğrenimlerden ilkinin kriptobiyoz olduğunu söylemiştik fakat artık daha derine inmemiz gerekir. Burada karşımıza trehaloz adını verdiğimiz bir şeker çıkıyor.

Trehaloz Şekeri

Keşfi çok daha öncesine dayansa da tardigradlar içerisinde 2000’li yıllarda keşfedilen bu şekerin tardigradların kuruma ve donma gibi pek çok aşamada ona önemli bir üstünlük kazandırdığı düşünülmektedir. Bu üstünlüğün başlıca sebebi vücuttan suyun uzaklaşması ile trehaloz şekerlerinin oluşturulması ve oluşan şekerlerin hücreyi tıpkı bir bal içerisinde duruyormuşçasına korumasından kaynaklıdır. Su geri döndüğünde ise trehaloz şekerleri tekrardan çözünüp hücresel işlevlerin devam etmesine izin verirler.

Kuruma ve donma sırasında böylesine bir koruma oldukça önemlidir. Bunun en temel sebebi kurumaya bağlı olarak hücrelerin yırtılmasının önüne geçmek, donan hücrelerde ise suyun donmasına bağlı oluşan kristallerin oluşmasının önüne geçerek hücrenin patlamasına engel olmaktır. Acaba bu tür bir bileşik mevcut aşıların korunmasında, saklamasında önemli bir rol oynayabilir mi? Çünkü aşılar için en büyük sorun taşınım sırasında soğuk zincir uygulanmasıdır. Bu molekül aşılar içerisindeki etkin moleküllerin veya bileşiklerin ilk gün ki gibi saklanmasında etkin rol oynayabilir. Bunu şimdilik cebimize atalım ve devam edelim.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Jacki Whisenant

Hasar Önleyici Protein (Dsup protein)

Hücreleri kaplayan trehaloz şekerinden bahsettik, şimdi skalayı nispeten biraz daha düşürerek hücre seviyesinden protein seviyesine inelim. Burada karşımıza 2016 senesinde Japon bilim adamları tarafından keşfedilen ve tardigradlara özgü olan Dsup proteini bir diğer ismi ile "Hasar Önleyici Protein" karşımıza çıkıyor.[1] Bu protein, tıpkı DNA katlanmasında görev alan histon proteinleri gibi DNA’nın etrafını sarmaktadır. Hatta bunu histonların varlığında dahi yapabilmektedir.

Dsup proteini ile sarılan DNA’nın yapılan pek çok deneyde UV’ye ve hidroksil radikallerine karşı net bir şekilde dayanıklılık gösterdiği araştırmacılar tarafından onaylanmış ve daha sonrasında bu protein insan böbrek hücre kültürüne ve tütün bitkilerine aktarılıp aynı etki tespit edilmiştir. Bu protein her ne kadar muazzam bir potansiyel barındırsa da doğası gereği bozuk bir proteindir. Bu bozuk protein bizlere Mars gibi Dünya dışı gezegenlerde tarım yapmamıza yardımcı olabilir.

Bu arada bozuk protein diyerek her seferinde rastgele oluşan ya da işlevsiz bir yapı aklınızda canlandırmak istemeyiz. Pek çok protein, "bozuk" olarak adlandırılabilmektedir. IDP, yani "Intrinsically disordered proteins" (Tr: "İçsel Olarak Bozuk Proteinler") adıyla anılan bu bozuk proteinler, kararsız olmalarına karşın normal proteinlerden birçok yönden farklıdır ve farklı işlev, yapı, sıra, etkileşim, evrim ve düzenlemeye sahip olma eğilimindedir.

Dsup proteini gibi proteinler kullanılarak mevcut hücrelerimiz dayanıklılığının artırılabileceği yapılan deneyler ile gün geçtikçe ispatlanmaya devam etmektedir. Fakat etik nedenler bunun insanlar üzerinde uygulanmasına uzun bir süre daha kullanılmasının önüne geçecektir. Buna ek olarak bozuk proteinler, tıpkı trehalozda olduğu gibi aşıların çok daha uzun süreler boyunca kalabilmesini ve buna bağlı olarak raf ömrünü arttırabileceğini düşünülmektedir. Konuyla alakalı olarak, moleküler ve evrimsel biyolog Thomas Boothby, "Bunun üzerinde aktif olarak çalışıyoruz" diyor. Boothby, proteinlerin aşıları değil, tardigrad hücrelerini korumak için evrimleştiğini, bu nedenle ekibinin bu yeni amaç doğrultusunda onları yeniden optimize etmek için küçük ayarlamalar yaptığını açıklıyor:

Reklamı Kapat

Bu tür çalışmaların patentleri var ve bazı ortaklıklarımız var. Her şey yolunda giderse, umarım bu teknolojiyi yakında göreceğiz.
PNAS

Floresan ile UV'ye Direnç

Yakın bir geçmişte yeni keşfedilen bir tardigrad türünün yepyeni bir dayanıklılık mekanizması keşfedildi. Yoğun ultraviyole ışığı floresan kullanarak hücreler üzerindeki etkisini azalttığı gözlemleniyor. Bu etkinin sonucu muazzam olsa da yine nasıl yaptığı hakkında araştırmacıların kafalarında soru işaretleri barındırıyor. Fakat keşfedilen bu özellik öylesine potansiyel barındırıyor ki floresan etkiye sahip tardigradların hücre özütü çıkartılıp UV’ye dayanıklı olmayan tardigradların üzeri bu özüt ile kaplandığında onları dahi UV’den önemli bir miktar koruduğu gözlemlenmiştir.

MRE11 ve ROS Genleri

Tardigradlar her ne kadar moleküler anlamda üstün yeteneklere sahip olsa da tüm bunların arkasında her canlı türünde olduğu gibi genetik bir altyapı söz konusudur. Tardigradlar söz konusu olduğunda, Dsup gibi özgün proteinleri kodlayan genlerin yanı sıra her canlı türünde olan başlıca DNA onarımında ve korunmasında görev alan genler yer almaktadır. Bu genlerin başında MRE11 adını verdiğimiz gen yer almaktadır. Bahsettiğimiz üzere bu gen, pek çok canlı grubunda karşımıza çıksa da tardigradlarda tekrar sayısının önemli ölçüde fazla olmasından dolayı işlevinin çok daha fazla olduğu düşünülmektedir. Öyle ki bizlerde ve pek çok canlı grubunda 1 tane bulunan MRE11 geni tardigradlarda 4 tekrara sahiptir. Bununla birlikte çevresel etkiler ve hücresel aktivitenin bir sonucu olarak oluşabilen reaktif oksijen türlerine karşı görev alan bileşikleri sentezleyen ilgili gen bölgesinden diğer pek çok canlıda 10 tekrar bulunurken, tardigradlarda bu sayı 16'dır. Bu da bizlere korunma mekanizmalarının yanı sıra onarım mekanizmalarının da oldukça iyi olduğunu gözler önüne sermektedir.

Sonuç

Aşı teknolojileri ve COVID-19 gibi salgınlar söz konusu olduğunda tardigradların bu özelliklerinden ilham alınarak, pek çok korunma mekanizması gerçekleştirebilmek ve direkt ilgili bileşikleri kullanılarak virüslere ya da etkilerine karşı önemli keşiflerde bulunmak mümkün olabilir

Tüm bu çalışmalara henüz yeni yeni adımları atıldığı için yapılan keşiflerin beraberinde yepyeni onlarca soru meydana geliyor. Bu soruların cevaplanması biraz şans, yoğun miktarda çalışma ve epey zaman almaktadır. Her gün yepyeni bir özelliği ile karşımıza çıkan tardigradlar, günümüzde olduğu gibi ilerleyen yıllarda da bizler için oldukça önemli bir role sahip olacağa benziyor.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Merak Uyandırıcı! 7
  • İnanılmaz 6
  • Bilim Budur! 5
  • Tebrikler! 4
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 4
  • Muhteşem! 3
  • Umut Verici! 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 17/04/2021 05:41:49 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/10295

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.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Öğrenme
Fosil
Sperm
İklim Değişikliği
Bilgisayar
Diş Sorunları
Abiyogenez
Büyük Patlama
Toprak
Nobel Ödülü
Tekillik
İletişim
Nörobiyoloji
Beslenme
Çocuklar İçin Bilim
Eşeyli Üreme
Obstetrik
Güve
Görüş
Enzim
İmmünoloji
Vücut
Modern
Biyocoğrafya
Diş Hekimi
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

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
Geri Bildirim Gönder
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

Devamını Oku