Bu soruya yanıt, Polonya Bilimler Akademisine bağlı Fiziksel Kimya Enstitüsünde çalışan bilim insanları tarafından yakın bir zamanda verildi. Bilgisayar simülasyonları ve teorik hesaplamalar yardımıyla keşfedilen yeni istatiksel mekanizma, tek yumurta ikizleri ile klonlanmış organizmaların neden özdeş kopyalarına benzemediği sorusunu aydınlatıyor.
Geçen yüzyılın ortalarında Escherichia coli bakterisi ile yapılan laboratuar çalışmaları sonucunda, aynı ortam ve koşullarda bulunan bakteri popülasyonunun iki farklı gruba ayrıldığı, bir grupta belirli bir gen aktif iken, diğer grupta aynı genin inaktif olduğu kanıtlanmıştı. Örneğin, şekeri parçalayan enzimden sorumlu gen bir grupta aktif iken, diğer grupta inaktifti. Bilimde popülasyon ikililiği olarak bilinen bu durum oldukça ilgi çekiciydi; çünkü tüm bakteriler aynı DNA’ya sahipti ve aynı koşullarda bulunuyorlardı. Bilim insanları uzun zamandır bu sorunun yanıtını arıyordu; fakat şimdiye kadar ortaya atılan mekanizmalar ya çok karmaşık bulundu ya da popülasyonda gözlemlenen tüm durumları açıklamada yetersiz kaldığı anlaşıldı.
Varşova’da bulunan ve Polonya Bilimler Akademisine bağlı Fiziksel Kimya Enstitüsü’nde (IPC PAS) çalışan araştırmacılar, ilginç olan bu durumu çözmek için teorik hesaplamaları ve sonrasında Monte Carlo simülasyonlarını kullanmışlar. Canlı bir hücrede gerçekleşen en önemli biyokimsayasal reaksiyonları içeren teorik ve hesaplamalı çalışmayla protein üretim mekanizması üzerinde durulmuş.
Hücrede bir protein üretilmesi için öncelikle DNA’dan transkripsiyon adı verilen işlem ile mesajcı RNA’nın (mRNA) üretilmesi gerekir. Bu işlem sırasında, DNA’ya bağlanarak mRNA’nın dolayısıyla da proteinin üretilmesini düzenleyen moleküller vardır. DNA’ya bağlanarak mRNA’nın üretilmesini engelleyen (baskılayıcı) ya da üretilmesini teşvik eden (aktivatör) bu moleküllere “transkripsiyon faktörleri” denir. Hücrede bulunan moleküllerin çoğu termal hareket nedeniyle rastgele hareket ederler. Bu nedenle hücre bölünmesi sonrasında oluşan iki kardeş hücreden biri, diğer hücreye göre daha fazla transkripsiyon faktörü içerir. Böylece, genetiği aynı olan iki hücrede, genler farklı oranda baskılanır ya da aktive edilir. IPC PAS’daki bilim insanları, bilgisayar simülasyonları geliştirerek, farklı sayıda transkripsiyon faktörlerinin hücre popülasyonunu nasıl etkilediğini araştırmışlar.
Geliştirilen bilgisayar simülasyonları ile hücre popülasyonunun gelişimi sırasında, her bir hücrenin ürettiği proteinlerin konsantrasyonlarındaki değişim hesaplanmış. Nispeten düşük sayıda bulunan transkripsiyon faktörlerinin (baskılayıcı ya da aktivatör), hücre bölünmesi sonrasında oluşan yavru hücrelere eşit dağılmadığı bulunmuş. Buna bağlı olarak, aynı genlerin kardeş hücrelerde farklı oranda baskılandığı ya da aktif edildiği, bu nedenle de aynı proteinlerin kardeş hücrelerde farklı oranda üretildiği sonucuna varılmış. Sonuç olarak oluşan iki yavru hücreden birinde diğer hücreye oranla bazı proteinlerin belirgin şekilde daha fazla üretileceği, bu nedenle de iki hücrenin birbirinden farklı olacağı bilgisine ulaşılmış.
Keşfedilen mekanizma, klonlanan canlılarda olduğu gibi genetiği birbirinin aynı olan canlıların dış görünüşlerinin ya da davranışlarının neden tamamıyla aynı olmadığını açıklıyor.
Araştırma merkezinden Dr Ochab-Marcinek, söz konusu çalışma sonucu elde edilen bilgilerin evrimsel açıdan da önemli olduğunu vurguluyor. Bir hücre popülasyonunun iki farklı gruba ayrılmasının, söz konusu hücre topluluğunun doğada yaşama şansını arttıracağını ve çevresel şartlar bir grup için olumsuz olduğunda, diğer grubun yaşama şansının devam edeceğini belirtiyor.
Kaynak: Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences (15.12.2010). Why a cloned cat isn’t exactly like the original: New statistical law for cell differentiation. ScienceDaily. (18.02.2011). http://www.sciencedaily.com /releases/2010/12/101215082939.htm
