Becky Ferreria
Kendi başına hareket edebilme hünerini anlatmak için kullanılan bilimsel bir terim olan ‘hareketlilik’, gezegenimizde var olan canlı organizmalar açısından en kıymetli özelliklerden biri. Ne var ki hücrelerin hareket etme marifetinin nasıl ortaya çıktığı pek çok bilim insanı için gizemli bir olguydu. Bununla birlikte bilim insanlarının dünyanın en küçük hareketli organizmasını yarattığı yeni araştırmalar, hücrelerdeki hareketlilik maharetinin nasıl ortaya çıktığı konusunda bizlere bir fikir sunuyor.
Çarşamba günü Scientific Advances isimli mecmuada yayınlanan araştırma, Japonya’da bulunan Osaka Kent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nden yüksek lisans öğrencisi Hana Kiyama ile Osaka Metropolitan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nden Profesör Makoto Miyata’nın yürüttüğü işbirliğinin sonucunda ortaya çıktı.
SÜREÇ NASIL İŞLEDİ?
Yazarların araştırma makalesinde yazdıklarına nazaran, “çeşitli filumlarda (uzantılarda) hareketlilik gözlendi ve bu, elbet ki hayatta kalmaya dair en kritik belirleyici etkenlerden biri.” Makaleye nazaran hücre hareketliliğinin, bir hücreye aktarılan bakım ve paklık proteinlerinin küçük hareketlerinden ortaya çıktığı düşünülüyor; lakin önerilen süreç deneysel bağlamda gösterilmemiş. Bu yüzden yaptıkları çalışmalar bu teoriyi test etmek için bir yol sunuyor.
Araştırmacılar bu deneyde genetik olarak ‘JCVI-syn-3b’ ya da kısaca ‘Syn-3’ ismini verdikleri hareketsiz bir yapay bakteri tasarladılar. Araştırma takımı Syn-3’ü tekrar yapılandırmak emeliyle ‘Spiroplazma’ bakterilerinin büyük ihtimalle yüzme davranışında rol oynayan proteinleri kodlayan yedi geni kendi bakterilerine aktardı. Spiroplazma, esasen hücre iskeletinin etrafında hareket yaparak ‘yüzdüğü’ bilinen küçük bir bakteri tipi. Yapay organizmaya aktarılan proteinler, bakteriyel bir aktin* proteini olan MreB’den evrimleşti. Aktinler, çoklukla hücrelerde gerçekleşen hareketlilikten sorumlu olan çok fonksiyonlu proteinlerdir. Miyata, Motherboard mecmuasına gönderdiği bir e-postada, bu deney öncesinde hiç kimsenin hareketli bir minimal sentetik bakteri yaratmayı başaramadığına dikkat çekti.
Miyata, Motherboard’a verdiği yazılı demeçte, “Daha eski bir araştırmada, hücre hareketlerinin, evrimsel olarak hareket maharetini barındıran bakım ve paklık sistemlerinden doğduğunu savunmuştuk” diyor: “Yaptığımız deneylerle ispatlar sunmayı hedefledik. Deneyde Spiroplazma sistemini seçtik, zira birebir esnada Spiroplazma’nın yüzme hüneri üzerinde de çalışıyorduk.”
EN KÜÇÜK HAREKETLİ HÜCRE: SYN-3
Araştırmacılar, üniversitenin YouTube kanalında yayınlanan görüntüde da görüldüğü üzere, spiroplazmada hareketlilik misyonunu yerine getiren proteinleri Syn-3’e ekleyerek o ana dek hareket etmeyen bakterilerin yüzmesini sağlayabildiler.
Miyata, “Hücre, eklenen yedi proteinin yanı sıra MreB4 ve MreB5 proteinleri yardımıyla yüzerek bizi iki kez şaşırttı” diyor. “Hana Kiyama bu hücreleri inşa etti ve keşif müşahedeleri gerçekleştirdi. Yaptığı müşahedelerini teyit etti ve birebir odada çalıştığı öteki insanları mikroskobundan bakmaya davet etti. Neler olup bittiğini hepimiz o anda anladık; zira aşağı üst bu sonuçları bekliyorduk.”
Araştırmacılar bunun yanı sıra, hareketlilikten sorumlu genlerin farklı karışımlarının genetik tabirinin, genetik olarak yüzmesi maksadıyla tasarlanan bakterileri hangi formlarda etkileyeceğini de görmek istedi. Bunu yaparken, Syn-3’te hareketliliği başlatmak için sırf iki proteinin genetik tabirinin gerektiğini keşfettiler. Bu durum, muhtemelen proteinlerin büyük kısmının gereksiz olduğunu ve hareket kabiliyeti için minimal bir sistemin kâfi olduğunu ortaya koydu.
Araştırma muharrirleri, “Bildiğimiz kadarıyla sırf iki aktin üst-familya proteininden meydana gelen hareket sağlayıcı sistem, şu ana dek yapılandırılan en küçük sistem oldu” diye aktarıyorlar: “Bu sebeple bu oluşuma ‘en küçük hareketli hücre’ diyebiliriz” diye ekliyorlar.
PEK ÇOK İLERLEMENİN ÖNÜNÜ AÇACAK
Araştırma öncelikle kavramsal bir delil olsa bile, bilim insanlarının hücre hareketliliğinin muhtemelen nasıl ortaya çıkıp evrimleşebileceğini daha gerçek anlamalarını sağlıyor.
Yeni araştırma, böylesine minik ve sempatik bir yüzücü yaratmak üzere değişik bir ilerlemenin yanı sıra yeryüzünde ortaya çıkan birinci hareketli hayat biçimlerinde hareket kabiliyetinin nasıl ortaya çıktığını aydınlatıyor. Miyata, aktin proteini MreB’in öteki pek çok bakteri çeşidinin hareket marifetinde yer almadığını aktarıyor. Bu gerçeğin mikrobiyal hareketin önünü açan pek çok farklı evrimsel yolun mevcut olduğunu gösterdiğini lisana getiriyor.
Araştırma grubunun yapay organizmalardaki diğer tipten hareketlilik sistemlerini de testten geçirdiğini aktaran Miyata, “Sahip olduğumuz sistemi kullanarak atalardan kalma MreB’den yüzen MreB’e uzanan dönüşümü takip ediyoruz” diyor.
Bunun yanı sıra, araştırmanın gelecekte yaratılacak organizmalar üzerinde de tesirleri olacak. Profesör Miyata, basına verdiği bir demeçte, “En küçük fonksiyonel motor modülleriyle birlikte Dünya’daki en küçük bakteriyi incelemek, hücreleri taklit eden mikro-robotlar ya da protein bazlı motorlar bağlamında hareket marifetini geliştirmek maksadıyla kullanılabilir” dedi.
*Aktin, yuvarlak halli, yapısal bir proteindir.
Makalenin aslı The Vice sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)