Antarktika tatarcığının genom dizilimini inceleyen biliminsanları, genomun küçük boyutlarının (bugüne kadar tanımlanan en küçük genom) tatarcığın şiddetli yaşam koşulları için bir adaptasyonu olarak açıklanabileceğini tahmin ediyor.
Küçük ve kanatsız bir sinek olan tatarcık, iki yıl süren larva evresinin çoğunu, Antarktika buzlarının üzerinde donmuş olarak geçiriyor. Yetişkinlikte ise, 7 ile 10 gün arası olan yaşamını çiftleşerek ve yumurtalarını bırakarak tüketiyor ve sonrasında ölüyor.
Tatarcığın genomu, açıklanmış diğer küçük vücut biti (105 milyon baz çifti) ve kanatlı parazit Strensiptera (108 milyon baz çifti) genomlarından da, başka üç tatarcık ailesi üyesinin genomlarından da daha küçük, yalnızca 99 milyon baz nükleotid çifti içeriyor. Pek çok DNA bölümü ve hayvan genomlarının çoğunda bulunan protein üretmeyen yenileme unsurları tatarcığın genomunda bulunmuyor.
Ohio Devlet Üniversitesi’nden böcekbilim, evrim, ekoloji ve yaşam biyolojisi profesörü David Denlinger, genomda böyle bir “yük” eksikliğinin, Antarktika’nın soğuk ve kurak koşullarında hayatta kalabilmek için evrimsel bir cevap olabileceğini söylüyor. Denlinger, “Genomunu en temel düzeye, daha önce mümkün olduğu düşünülenden daha küçük boyutlara indirmiş ” diyor ve ekliyor: “Antarktika’da, yani olağanüstü çevre koşullarında yaşayabilen kene, kurt ve bunlar gibi organizmaların genomlarının da böyle olup olmadığını bilmek ilginç olacak. Yoksa yalnızca tatarcıklara mı özgü? Henüz bilmiyoruz.”
Genomlardaki bu DNA bölümleri ve yenileme unsurlarının, gen dizilimiyle ilgili önemli fonksiyonları olduğu biliniyor. Aynı zamanda pek çok hastalığın seyrine de etki ediyorlar. Denlinger, “Henüz bu ekstra yüke sahip olmamanın olası sonuçlarını kavramış değiliz. Birçok yönden iyi bir şey gibi görünüyor, fakat organizmalar aslında bu yükten bazı faydalar da sağlarlar” diyor.
Tatarcık genomu yapısal olarak küçük olmakla birlikte, gen sayısı bakımından öyle değil: Diğer sinek genomları gibi, yaklaşık 13.500 işlevsel gen taşıyor. Nature Communications dergisinde yayımlanan araştırmada belirtildiğine göre, Denlinger, ısı-şok proteinlerinin aktivasyonu da dahil olmak üzere, Antarktika tatarcığının olağandışı stres tepkileri üzerinde uzun yıllar çalıştı. Hayvanların çoğu bu proteinleri yalnızca şiddetli strese maruz kaldıklarında, özellikle de aşırı yüksek veya düşük sıcaklıklarda aktifleştiriyor ve stres geçtiğinde devre dışı bırakıyorlar. Fakat ısı-şok proteinleri Antarktik tatarcığın larva evresinde sürekli aktif halde bulunuyor. Biliminsanları, bu özelliğin sert koşullarda hayatta kalmakla ilişkili olduğuna inanıyor. Denlinger’ın laboratuvarında, bu proteinlere bağlı bazı genler kopyalandı ve çalışıldı. Denlinger, “Genomun sıralanması, daha önce ulaşamadığımız pek çok başka yakın ilişkili genlere daha kapsamlı ulaşma imkânı sağladı” diyor.
Antarktika ekosisteminde, tatarcıklar, bakteriler ve alglerin yanı sıra azot bakımından zengin penguen atıklarıyla da besleniyor. Onları avlayan başka bir tür yok ve Denlinger’ın laboratuvarında yaşamlarını tehdit eden tanımlanmış bir patojen bulunmuyor.
Bununla birlikte Antarktika’daki kuraklık, dondurucu soğuk ve yüksek seviyelerdeki morötesi radyasyon gibi ciddi tehditlere ve zor koşullara rağmen, olağanüstü biçimde hayatta kalabiliyorlar ve bunu nasıl sürdürebildikleri, kısmen gizemini koruyor.
Araştırma aynı zamanda, hücrelerde su alışverişinde görev alan, akuaporin denilen çok sayıda geni de ortaya çıkardı. Bu genler ve proteinler tatarcığın Antarktika’da hayatta kalmasında da rol oynuyorlar. Böceklerin çoğu, hücrelerindeki suyun yüzde 20’sini kaybedene dek hayatta kalabilirken, tatarcıklar yüzde 70’e kadar kayba dayanabiliyor. Denlinger, “Aşırı düzeydeki sıvı kaybı durumunda yaşama kabiliyeti, düşük sıcaklıklarda yaşayabilmenin anahtarından biri” diyor.
Denlinger’ın çalışmasının, uzun vadede nakillerde kullanılacak insan dokusunun soğuk hava depolarında uzun süre sürdürülebilirliğini sağlamakta da yararlı olacak gibi görünüyor. Denlinger, “Isı-şok proteinlerinin sürekli aktif olması diğer dokuları uzun bir süre için nasıl koruyabileceğiniz hakkında ipuçları barındırıyor olabilir. Tatarcıklar fizyolojilerini buna göre düzenlemişler ve bu, bazı hayvan dokularının dondurucu soğukta yaşayabilmesinin mümkün olduğu anlamına geliyor.”
