Ana sayfa 145. Sayı Enformasyon arkeye metabolizma gerçek bakteriye mi çeker?

Enformasyon arkeye metabolizma gerçek bakteriye mi çeker?

286
PAYLAŞ

Ergi Deniz Özsoy

Yeni çalışmalar gösteriyor ki, arke kökenli insan (ökaryot) genleri, kabaca bilgi akışı temelli diyebileceğimiz süreçlere, yani DNA eşlenmesi, mRNA sentezi ve işlenmesi ve protein sentezinin devasa dinamiğine ilişkinler. Gerçek bakteri kökenli genler ise metabolik yolların işlemesine ilişkinler.

Ökaryotlar, gerçek bakteriler ve arkeler diye, tek bir varsayımsal köke bağlanan üç ana canlı grubu yerine, son yapılan genom çalışmaları ışığında köken itibarıyla canlılığın temel grup sayısının ikiye indirgendiğinden geçen ayki yazımızda söz etmiştik. Ökaryotların arkelerin bir kardeş grubu olduğuna ve gerçek bakterilerle yapılan endosimbiyoz ilişkilerinin yaşamın evriminin son 2 milyar yıllık çok hücreli yapısının mihenk taşlarını oluşturduğuna da kısaca değinmiştik. Son beş yıl içindeki genom çaplı konuya ilişkin araştırmaları bünyesine katan ve anılan üç yaşam formunun pek çok temsilcisinin genom düzeyinde protein ve ribozomal RNA varyasyonunu ele alan kapsamlı çalışmanın sonucu olarak ortaya konan filogenetik topolojinin, bu iki köklü ve ökaryotların arkelerin içinden çıkan kardeş bir grup olduğunu net biçimde gösterdiğini de söylemiştik.1

İnsanın kendine biçtiği ‘ulvi’ rolün anlamsızlığı

Bu gezegenin üç milyar yıl öncesinden daha geriye uzanması muhtemel derin tarihsel ortaklığın insanın kendine bakmasındaki belki de en sarsıcı ve muazzam tarafı, Doğu Afrika’nın görece sessiz ve barışçıl ortamını, Rif Vadisi’nin son 1,5 milyon yıl içinde geçirdiği değişimlerden kendi anı hasebinde payını alan Homo sapiens’in geçtiğimiz 100 bin sene içinde adeta terk ederek gezegene yayılmasının son birkaç bin yılında kendine biçtiği tarihsel-ulvi rolün anlamsızlığıdır.

Beşeri tarih, eğer Braudel’in izinden gidersek, coğrafyanın imkanları dahilinde okunduğunda büyük heyecan veren bir kültür ve kaynaşma tarihidir elbet.2 Ancak son 250 senenin Avrupa siyasal coğrafyasının hercümercü içinde zihinlere kazınan mitsel bir ayrıksılık-benzersizlik ve tarihsizlik fikrine kapılarak okunduğunda ise3, nice masum kanı akıtan, insanın aklının trajik bir yanılsamasına ortaklıktan öteye geçilmeyecektir kuşkusuz.

Sonuçta prokaryotik iki yaşam formunun ürünü olarak bu gezegende yüz binlerce kökendaşı ile uzun bir evrimsel tarihi paylaşarak yaşayan insanı sözde kusursuz ve bölünemez varlık yıldızı olarak kutsayan doğal teolojinin tarihsel olarak anlaşılır temsilcilerinin4 günümüzdeki mirasyedileri olan “yaratılışçıların” ya da “akıllı tasarım”cıların paleontolojik ya da biyokimyasal laf salataları ise, Marx’ın Hegel’i tamamladığı vurgu ile söylersek5, günümüz evrimsel biyoloji bilgisinin konuya ilişkin kısımları yanında olsa olsa tutarsız bir süreklilik arz eden farslardan ibarettir.

Arke kökenli genler hayati

Yeniden konumuzun asli çerçevesine dönersek, geçtiğimiz ayki yazımızda, insan ya da herhangi bir ökaryot genomuna baktığımızda, içerilen arke ve öbakteri kökenli genler için şu soruları sormuştuk:

1) Tipik ökaryotik hayatın son 2 milyar yılda ortaya çıkan genetik yenilikleri karşısında, insan ya da herhangi bir ökaryot genomundaki arke ve gerçek bakteri genlerinin ifade dereceleri ve yaygınlıkları, doğal seçilimle biçimlenmişlikleri açısından durum nedir?

2) Ökaryotlardaki hangi prokaryot genetik mirası daha hayatidir, protein sentezi arkeye enerji metabolizması gerçek bakteriye mi çeker?

Bu sorulardan ilki, ökaryot genomundaki arke ve gerçek bakteri genlerinin işlevsel karşılıklarını da ifade eden evrimleşmelerine ilişkindir ve sorunun yanıtı olabilecek bilgileri veren insan genomu taraması esaslı bir çalışmayı burada özetleyelim: David Alvarez-Ponce and James O. McInerney adlı araştırıcıların gerçekleştirdiği, insan genomuna odaklanmış bu çalışma konumuz açısından son derece önemli noktaları net bir biçimde vurguluyor.6 Öncelikle, insan genomundaki arke kökenli genlerin gerçek bakteri kökenli genlere oranla doğal seçilimle biçimlenme düzeylerinin daha yüksek olduğunu görüyoruz. Arke kökenli genlerin işlevsel yaygınlığına ve önemine işaret eden çarpıcı bir bulgu bu. Yine, genlerin ifade düzeyleri ve dokulardaki ifade yaygınlıklarına baktığımızda da insan genomunda arke genleri önde görünüyor. Çalışmanın, modern genetik ve genomik bağlamında çok önemli olduğunu düşünebileceğimiz bir diğer sonucu da, arke kökenli genlerin, protein-protein etkileşim ağlarında daha merkezi ve kontrol mahiyetli işlevlerinin bulunması. Gen etkileşiminin yaygınlığı açısından ve çoklu genli biyolojik özellik evrimi çerçevesinde büyük önemi bulunan protein etkileşimlerinin ağırlığı da arkeden yana gözüküyor. Geni tekil, diğer genlerden ve geniş manasıyla gen etkileşim çevresinden ve organizmanın ve popülasyonun tarihinden bağımsız gören “gen bencilci” indirgemeciliğin ideologlarına prokaryotik bir yanıt mütevazı bir şekilde dil çıkarıyor adeta.

İkinci sorumuzun yanıtı yine aynı araştırıcıların diğer bulgularında yer alıyor: Çalışmanın ikinci bölümünde, insan genomunda saptanan arke ve gerçek bakteri genlerinin eşlenikleri genetik model olarak kullanılan bildiğimiz farede susturulmuşlar. Bu gen susturmaları yapıldığında en çok ölümle sonuçlanan etki yaratan genler de yine arke genleri. Arke kökenli genlerin son derece hayati olduğunu söylemek artık hayli mümkün.

Peki, arke ve gerçek bakteri kökenli genlerin nitelikleri açısından, yani biyolojik süreçlerin hangilerinde iş gördükleri bakımından ne söyleyebiliriz? Çalışma gösteriyor ki, arke kökenli insan (ökaryot) genleri, kabaca bilgi akışı temelli diyebileceğimiz süreçlere, yani DNA eşlenmesi, mRNA sentezi ve işlenmesi ve protein sentezinin devasa dinamiğine ilişkinler. Gerçek bakteri kökenli genler ise metabolik yolların işlemesine ilişkinler.

Hemen söyleyelim, bu sonuçların benzerlerine bu çalışmadan kısa süre öncesinde gerçekleştirilen bira mayası (tek hücreli, koloni şeklinde birlik oluşturabilen bir ökaryot) araştırmasında da ulaşılmış durumda.7 Yine, geçtiğimiz yıl yayınlanan iki doğrudan insan hücre kültürü çalışması da, insan genomundaki kadim genetik miras söz konusu olduğunda, aşağı yukarı aynı sonuçlara ulaşmış durumda.8,9

***

Yaşamın derin köklerinden ökaryotlara ve bir ökaryot olan insana gelen prokaryotik mirasa ilişkin son dönem çalışmalarını bir nebze özetlemeye çalıştık. Bugün hücre ve bileşenleri ve tüm organizmanın kendisi, modernitenin ilk dönem materyalistlerinden de La Mettrie’nin basit makinesi ya da William Paley’in saat gibi işleyen ve ilahi kudretin parıltısını aksettiren cihazı olmaktan çok ötede ve onlardan hayli ayrıksı olarak, tarihsel geçmişlerinin tüm safhalarını yansıttığını evrimsel biyolojinin cihazlarıyla anlamaya devam ettiğimiz biyolojik çeşitliliğin bağlantıları olarak karşımızda duruyor.

Hücre ve organizmanın derin evrimselliğine ilişkin bu baş döndürücü gelişmelerin dayandığı araştırma geleneği, tanımsal hücrebiliminin bağnazlığı içinde sesi kısılmasına karşın mücadele gücünü yitirmeyen modern sentez döneminin ayrıksı, devrimci hücrebilimcisi Cyril Darlington’un büyük eserinde10 bile öngöremediği ama aynı ruhu devam ettiren bir kökten kavrayış ile canlı ve canlılığa bakışımızı derinden etkilemeye devam edeceğe benziyor.

Kaynaklar

1) Lionel Guy, Jimmy H. Saw ve Thijs J.G. Ettema, Archaeal legacy of Eukaryotes: A phylogenomic perspective, Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 2014; 6:a016022.

2) Fernand Braudel, The Mediterranean and the Mediterranean World in the Age of Philip II, Collins, 1971.

3) Eric Hobsbawm, Milletler ve Milliyetçilik (Çev. Osman Akınhay), Ayrıntı Yayınları, 2014.

4) William Paley, Natural Theology or Evidence of the Existence and Attributes of the Deity, collected from the appearances of nature, 1802 (Oxford University Press, 2014).

5) Karl Marx, Louis Bonaparte’ın On Sekiz Brumaire’i (Çev. Tanıl Bora), İletişim Yayınları, 2010.

6) David Alvarez-Ponce ve James O. McInerney, The Human Genome Retains Relics of Its Prokaryotic Ancestry: Human Genes of Archaebacterial and Eubacterial Origin Exhibit Remarkable Differences, Genome Biology and Evolution, 2011, 3:782-790.

7) J.A. Cotton ve J.O. McInerney, Eukaryotic genes of archaebacterial origin are more important than the more numerous eubacterial genes, irrespective of function, 2010, Proc Natl Acad. Sci. U S A, 107:17252–17255.

8) Tim Wang, Kıvanç Birsoy, Nicholas W. Hughes, Kevin M. Krupczak, Yorick Post, Jenny J. Wei, Eric S. Lander ve David M. Sabatini, Identification and characterization of essential genes in the human genome, Science, 350: 1096-1101.

9) Vincent A. Blomen1, Peter Májek2, Lucas T. Jae, Johannes W. Bigenzahn, Joppe Nieuwenhuis, Jacqueline Staring, Roberto Sacco, Ferdy R. van Diemen, Nadine Olk, Alexey Stukalov, Caleb Marceau, Hans Janssen, Jan E. Carette, Keiryn L. Bennett, Jacques Colinge, Giulio Superti-Furga ve Thijn R. Brummelkamp, Gene essentiality and synthetic lethality in haploid human cells, Science, 350: 1092-1096.

10) C.D. Darlington, Recent Advances in Cytology, J. & A. Churchill, 1932.