çok hücreli canlılar

Yaşamın 500 milyon yıl önce tek hücrelilerden karmaşığa doğru evrimleşmesini sağlayan etmenin, Dünya’nın etrafındaki güçlü manyetik alan olduğu tespit edildi. Geoscience Frontiers‘da yayımlanan bir çalışmaya ait bu sonuç, gerçekte şu anlama geliyor: Dünya’da yaşamın başladığı 4.1 milyar yıl öncesi sıralarından çok hücreli yaşama geçiş zamanlarına – yani yaklaşık 500 milyon yıl öncesi – kadar Dünya katı bir çekirdeğe sahip olmadığından düşük şiddetli bir manyetik alana sahipti. Ne var ki, bu araştırmada; tam da 500 milyon yıl önce Dünya’nın çekirdeğinin katılaşmaya başladığı; ve çekirdek katılaştıkça da Dünya’nın çevresindeki manyetik alanın güçlenmeye veya şiddetinin artmaya başladığı keşfedildi.

Yaşam ilk kez yaklaşık 4.1 milyar yıl önce başladı ve takip eden 3.5 milyar yıl boyunca tek hücreli olarak sürdü.Bilim insanları, bu süre boyunca katı bir çekirdeğe sahip olmadığından, Dünya’nın manyetik alanının çok daha güçsüz olduğunu belirtiyor. Dünya’nın çekirdeğinin katılaşmaya başladığı 500 milyon yıl öncesinden itibaren manyetik alanın daha da güçlendi ve yaşam; karmaşık, çok hücreli canlılara doğru evrimleşmeye başladı.

Zayıf manyetik alan, Güneş’ten gelen zararlı ultraviyole ışınların ve diğer tüm radyasyon ışımalarının Dünya’ya ulaşmasına engel olamıyor, dolayısıyla yaşamın gelişip daha ileri ve karmaşık çok hücrelilerin oluşmasına köstek oluyordu. Bütüne bakıldığı zaman, radyasyonun evrimi uyarıcı bir etkisi olduğunu söylemek çok kolay görünse de, gelişmiş canlıların, büyük bitkilerin, yumuşakçaların ve diğer basit hayvanların yüksek radyasyon etkisi altında yaşaması pek de mümkün değildir.

Araştırmacılar, Dünya çekirdeğinin katılaşmaya başladığı zamanlarda, Güneş’in de radyasyon barajını aşağı indirdiği, böylelikle Dünya’nın etrafındaki güçlenmekte olan manyetik alanın daha da iyi bir koruma sağladığı bilgilerinin bir biçimde kombine edilebileceğini düşünüyor. Radyasyonun en temelde DNA hasarına yol açmasının, bilgisayar modellerinde de yaşamın gelişmesine ve ileri canlıların oluşmasına engel oluşturması bir kanıt niteliği taşırken, bahsi geçen parametrelerin ne şekilde ve hangi formülasyona göre birleştirilebileceği üzerinde daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulacağı kesin.

Kaynak :

Bilimfili,
Carlo Doglionia, Johannes Pignattia, Max Coleman Why did life develop on the surface of the Earth in the Cambrian? Geoscience Frontiers(2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.gsf.2016.02.001

600 milyon yıldan fazla bir süre önce tek bir mutasyon gerçekleşti ve bu rastgele olay ile tek hücreli atalarımızın, organize ve çok hücreli organizmalar oluşturmalarını sağlayan yeni bir protein fonksiyonu ortaya çıktı. University of Oregon’dan biyokimyacı Ken Prehoda’nın laboratuvarında yürütülen bir takım moleküler ‘zaman yolculuğu’ çalışmaları ile üretilen senaryo bu.

Mutasyon ve mutasyonun protein interaksiyonlarında sebep olduğu değişiklik detayları ve sonuçları ile birlikteeLife’ta yayımlandı.

Araştırma bilim insanlarının kafasını kurcalamakta olan evrimle ilgili bir takım sorulara yardımcı olması bakımından büyük bir önem taşıyor. Araştırma ayrıca protein etkileşiminin azaldığı veya yok olduğu, böylelikle hücrelerin diğerleri ile iletişimini kopararak tek başlarına yaşadığı bilinen bir takım hastalıklarla ilgili (kanser de dahil olmak üzere) her açıdan çalışmalar için de önemli ipuçları barındırıyor.

Mutasyonlar hem iyi hem kötü sonuçlara veya ikisinin kombinasyonuna yol açabilirler. Mutant olsun olmasın tüm proteinler de vücudumuzda hep yapı malzemesi hem de metabolizma başta olmak üzere tüm işe koşturan moleküllerdir.

Prehoda bu temel üzerine şu soruları soruyor : ” Bir görevi yapan bir protein başka bir görevi yapacak biçime nasıl evrimleşir? Hücrelerin organize biçimde bir arada çalışmalarını sağlayan kompleks sistemler, ihtiyaçları olan birçok farklı proteini nasıl evrimleştirir? ” Aslında tüm bunlar çok basit birkaç mutasyonla bile gerçekleşebilecek şeyler iken, Prehoda öncülüğünde yürütülen araştırmadaki çok hücreli organizmaların oluşmasını da sağlamış olan protein etkileşiminin ortaya çıkması için tek bir mutasyon yeterli olmuştu.

Araştırma için Prehoda’nın ekibi, University of California, Berkeley’den Nicole King’in grubunun yardımı ile koana-kamçılıları olarak bilinen -choanoflagellates- üzerinde çalıştı. Bu canlı grubu tek hücreli ve özgür yaşayan organizmalardan oluşmakta ve bu organizmaların bugün yaşayan hayvanların tek hücreli yaşam döneminden en yakın akrabaları oldukları düşünülüyor. Bu sünger benzeri yaratıklar hücreden dışarı doğru uzanan kamçılara sahipler ve bu organelleri ile hareketlerini , besin toplama işlerini gerçekleştiriyorlar. Koana-kamçılılar hem tek başlarına tek-hücreli hem de çok-hücreli koloniler biçiminde yaşayabiliyor.

Yandaki görselde bölünmekte olan choanoflagellate tek hücrelisinin flüoresan mikrograf görüntüsü (üstte) bulunuyor. DNA’sı mavi renkte, kamçısı ve mitotik iğciği yeşil renkte görülüyor. Alttaki parçada ise küçük bir choanoflagellate kolonisini görmek mümkün. Yine burada da üstte görünen hücre bölünme aşamasında. Prehoda’nın laboratuarı bu inceleme ile hayvanlarda organize çok hücrelilik durumunun evrimleşmesinde flajella (kamçı) ile bölünme oryantasyonunun önemli rolleri olabileceğini öne sürüyor.

Araştırmada ayrıca choanoflagellate kamçılarının çok-hücreli kolonilerin organizasyonu için kritik olduğu buradan yola çıkarak da tek hücreli atalarımızdan çok hücreli hale belki de bu kamçılar sayesinde geçilmiş olduğu belirtildi.

Prehoda’nın ekibi, kamçıların rolünün tek hücrelilerde bir enzimi kodlayan genin duplikasyonu ve sonuçta oluşan bu gen kopyalarından birinin tek bir mutasyon ile yeni yapılan hücreleri organize etme ve ayarlama yeteneği kazanması sonucu daha az önemli hale gelmiş olabileceğini öne sürüyor. Mutasyonun ürünü bu protein alanı bugün tüm hayvan ve hatta hayvanların yakın akrabası olan bazı tek hücrelilerin genomlarında ortak olarak bulunuyor.

Prehoda’nın açıklaması ise şöyle : ” Bu mutasyon bir proteinin fonksiyonunu dramatik biçimde değiştiren ve tamamen farklı bir görevi gerçekleştirmesini sağlayan basit bir değişiklikten ibaret. Hayvanların bu mutasyonlara çok düşkün olduklarını söyleyebilirsiniz çünkü hücrelerimizde onlardan tam 70 tanesini barındırıyoruz.”

Kaynak :

Bilimfili,
Douglas P Anderson, Dustin S Whitney, Victor Hanson-Smith, Arielle Woznica, William Campodonico-Burnett, Brian F Volkman, Nicole King, Kenneth E Prehoda, Joseph W Thornton. Evolution of an ancient protein function involved in organized multicellularity in animals.eLife, 2016; 5 DOI: 10.7554/eLife.10147

Etiket: çok hücreli canlılar

Dünya’daki Yaşamın Gelişmesini, Manyetik Alan Sağlamış Olabilir

Tek Bir Mutasyon Çok-Hücreliliğin Evrimi İçin Yeterli Olabilir