Nasıl ki bankalar en değerli varlıklarını en güvenli kasalarda saklıyorsa, hücreler de hangi genlerini daha dikkatle koruyacağını bu şekilde önem sırasına göre seçiyor. Avrupa Biyoenformatik Enstitüsü'ndeki (EMBL-EBI) moleküler biyologların yaptığı ve Nature'da yayınlanan çalışmaya göre, bakteriler önemli genlerini rastgele mutasyonlardan koruyan bir mekanizma geliştirmiş, böylece kendi kendilerine zarar verme riskini azaltmışlardır. Bu çalışmadan ortaya çıkan bulgular, yarım asırdır devam etmekte olan tartışmalara yeni cevaplar sunarak hastalık yapan türdeki mutasyonların nasıl ortaya çıktığına ve patojenlerin nasıl evrildiğine ışık tutuyor.
EMBL-EBI'deki çalışmayı yöneten ekibin başındaki Nicholas Luscombe şöyle konuştu: "Genomdaki belirli bazı bölgeleri tercihli bir şekilde koruyan bir moleküler mekanizma olması gerektiğini keşfettik. Eğer bu mekanizmada görev alan proteinlerin hangileri olduğunu ve sürecin nasıl işlediğini bulabilirsek, kanser gibi bazı hastalıklara sebep olan mutasyonları da önleyebiliriz."
Her birimizin kendine özgü olmasının sebebi mutasyonlardır. Bireyler arasındaki farklılıkların ve kendi hücrelerimizdeki çeşitliliğin kökeninde, genetik materyallerimizdeki mutasyon denilen bu değişimler yatar. Ama aynı zamanda bir de karanlık tarafları vardır. Mutasyonlar önemli bir gende meydana gelirse; örneğin tümör baskılayan bir geni işlevsiz hale getirirse, sonuçları zararlı olabilir. Ancak bütün genlerini mutasyonlardan korumaya çalışmak, bir hücrenin tüm kaynaklarını kullanıp tüketmesini gerektirir. Bu tıpkı, bankaya emanet edilen her bir banknotun veya eşyanın, ayrı bir üst güvenlik düzeyli kasada saklanmasına benzer, yani çok maliyetli bir önlemdir. Luscombe'un ekibinde görevli olan doktora öğrencisi Iñigo Martincorena, bu sorunun üstesinden gelmek için, hücrelerin evrimsel süreçte bir "risk yönetimi" stratejisi geliştirdiğini buldu.
Ekipte görevli bilim adamları, 34 tane E. coli suşunda gerçekleşen ve "tek nükleotid polimorfizmleri (SNP)" denilen 120.000 minik mutasyonu inceledi ve mutasyon oranlarının bakteri genomunun hangi bölgelerinde ne derece rastgele işlediğini hesapladı. Elde edilen sonuçlar, kilit göreve sahip genlerin çok daha düşük bir düzeyde mutasyona uğradığını ve böylelikle de bu önemli genlerin zararlı bir mutasyon geçirme riskinin azaltıldığını gösterdi.
Şekil 1: E. coli bakterisinde farklı genler, farklı oranlarda mutasyona uğrar. (Credit: EMBL / I. Martincorena)
Martincorena, "Çalışmalarımız, bu bakterilerin evrim sürecinde zekice bir mekanizma geliştirerek, genomun hayati öneme sahip bölgelerindeki evrimsel değişiklik oranını kontrol altında tuttuğunu gösteriyor." dedi.
Araştırmacılar, popülasyon genetiği tekniklerini kullanarak, mutasyon oranlarının etkileri ve mutasyonlarda işleyen doğal seçilim konularında uzun süredir devam etmekte olan tartışmalara açıklık kazandırmış oldu. Bilim adamları uzun süredir, bir canlıda meydana gelecek olan mutasyon oranının, ilgili genin canlı için taşıdığı önemden bağımsız bir konu olduğunu düşünmekteydi. Mutasyon bir kez meydana geldi mi, doğal seçilime maruz kalarak meydana gelen genetik değişikliğin faydalı veya zararlı oluşuna bağlı olarak yayılıyor veya artıyordu.
Martincorena şöyle konuştu: "Yıllardır mutasyonların rastgele olduğu ve doğal seçilimin de ortalığı temizlediği düşünülüyordu. Ancak bizim çalışmamız gösteriyor ki, genomlar evrim sürecinde diğerlerine göre daha fazla öneme sahip olan bölgelerde meydana gelecek olan mutasyonları önlemek için bazı mekanizmalar geliştirmiştir."
Kanserli hücrelerin genomunda yaplan çalışmalar, benzer mekanizmaların kanser gelişiminde de etkili olabileceğini düşündürmektedir. Dolayısıyla Luscombe ve meslektaşları şimdi de, genleri korumaya yönelik bu risk yönetimi sürecinin moleküler düzeyde ne şekilde çalıştığını ve bunun tümör hücrelerinin gelişiminde nasıl bir etkisi olabileceğini incelemek istiyor.
Evrim hakkında bildiklerimiz bu ve buna benzer çalışmalarla kanser gibi hastalıkların tedavisinde bizi bir adım daha ileri taşıyor. Yobazlar ve bilim düşmanları evrimi reddedursun, bilim adamları çalışmaya ve insanlığa faydalı olmaya devam ediyor.
Kaynak makale:
1. Iñigo Martincorena, Aswin S. N. Seshasayee, Nicholas M. Luscombe. Evidence of non-random mutation rates suggests an evolutionary risk management strategy. Nature, 2012; DOI: 10.1038/nature10995
2. Bacteria evolved way to safeguard crucial genetic material, ScienceDaily