.
kitabı biliyor musun kör saatçi Richard Dawkins tarafından mı? Belki de büyük hiti kadar ünlü değil bencil genama canlıların evrimi konusuna ilginiz varsa okumanız iyi olur.
Dawkins, ilk bölümünde, Charles Darwin’i en çok ilgilendiren konulardan birinin çözümünü açıklamaya adamıştır: göz gibi karmaşık bir şeyin evrimsel kökeninin, küçük kalıtsal değişikliklerin aşamalı birikiminden. Sayfalarında, kalamarın görme organından insanın görme organına kadar farklı hayvanların bu sorunu çeşitli şekillerde nasıl çözdüğünü anlatıyor.
San Diego’daki California Üniversitesi’nde profesör olan Matthew Daugherty liderliğindeki grup tarafından yakın zamanda yayınlanan bir makale, bu “küçük değişikliklerden” birinin evrimsel kökenini açıklıyor. Ve paradoksal olarak “büyük bir soygun” olarak tanımlanabilir.
Retinal ve retinol salınımı
500 milyon yıldan daha uzun bir süre önce, tüm omurgalıların atası, bir bakteriden aldığı bir geni, yatay bir gen aktarımı işlemiyle kendi genomuna entegre etti. Bu gen, fotoreseptörler arası retinoid bağlayıcı proteine (IRBP) dönüştü.
IRBP proteini ne için kullanılır? Cis-retinal adı verilen ışığa duyarlı bir molekül içeren fotoreseptör hücreler sayesinde gözlerimiz ışığı algılayabilir. Üzerine bir foton düştüğünde, onu trans-retinal ve ardından retinole dönüştüren bir dizi değişikliğe uğrar. Fotoreseptör hücre daha sonra beyne bir sinyal gönderir.
O zaman, retinol geri dönüştürülmelidir. Bunu yapmak için, fotoreseptör hücresini terk eder ve retinal pigmentli epitelyumun bir hücresine yönelik IRBP’de paketlenir ve burada yeniden retina olur. Oradan IRBP’de tekrar paketlenir ve yeniden kullanım için fotoreseptör hücreye gider.
Kısacası IRBP, retinal veya retinol’ü ilgili varış noktalarına taşıyan bir “habercidir”. IRBP olmadan geri dönüşüm ve dolayısıyla vizyon olmazdı. Aslında, bazı retinopatiler, bu proteinin azalmış seviyeleri ile ilişkilidir.
Omurgasızlarda ise süreç çok farklıdır. Cis-retinal ışığa duyarlı molekül, mavi ışık sayesinde trans-retinale dönüşür. Ve turuncu ışık trans-retinal’i tekrar cis-retinal’e dönüştürdüğünde geri dönüştürülür. Yani ışığa duyarlı moleküllerin fotoreseptör hücreden ayrılmasına gerek yoktur. Görmenin moleküler mekanizmasının evrimsel yolu, omurgasızlar ve omurgalılar arasında tamamen farklıdır.
Bakteri kökenini aramak için
İnsan IRBP’sini kodlayan gen ile bakterilerde bulunan bir gen arasındaki tuhaf benzerlik, insan genomunun sekanslandığı 2001 yılından beri bilinmektedir. Ancak analizde bir çeşit hata olabileceği veya numunenin bakteri DNA’sı ile kontaminasyonu olabileceği düşünüldü.
Matthew Daugherty öyle düşünmüyordu. Grubunun yaptığı şey, diğer hayvan gruplarında bulunmayan diğer omurgalı türlerinin genomlarında benzer genler aramaktı. Bu, bakterilerden hayvanlara bir “sıçramayı” gösterebilir.
Bu, IRBP geninin durumudur. Deniz taşlılarından maymunlara kadar tüm omurgalılarda bulunur. Ve buna en çok benzeyen proteinler, işlevi proteoliz yoluyla diğer proteinleri geri dönüştürmek olan bakteriyel peptidazlardır. Bu işlem sayesinde peptidaz, amino asitlerini yeni proteinlerin sentezinde yeniden kullanmak için bir proteini parçalayabilir.
Bakteri geni, omurgalıların atasına aktarıldığında, bir dizi modifikasyona uğradı ve bu da, retinal ve retinol bağlama işlevini kazanması karşılığında proteolitik aktivitesini kaybetmesine neden oldu.
Dönüşümlerden biri, genin çift kopyalanmasıydı. Bakteriyel peptidaz, tek bir fonksiyonel alana sahip 295 amino asitli bir proteindir. Bu ne anlama gelir? Proteinler alet gibi çalışır, o halde bakteriyel peptidazın tek bıçaklı bir tıraş bıçağı olduğunu düşünelim. Çift çoğaltma ile 1247 amino asit ve dört alana sahip oldu. Yani dört farklı aletle İsviçre Çakısına dönüştürüldü.
Böylece gözün oluşumunu açıklayan yapbozun bir parçası daha var ama bu aynı zamanda birkaç bulmacayı daha gündeme getiriyor. Bir bakteri ile omurgalıların atası arasındaki bu yatay gen aktarımı süreci nasıldı? Neden sadece görme ile ilgili hücreleri etkiledi?
Bilimde sıklıkla olduğu gibi, bir soruyu yanıtladığınızda yüzlerce soru daha belirir.
.
