Küçük, yuvarlak siyah gözleri ve benekli gri tüyleriyle Hong Kong’daki bir laboratuvar deneyinde doğan fareler, türlerinin ya da başka bir hayvanın benzeri değil. Ama temel farklılıklarına rağmen, görünüşleri son derece sıradan; bu da evrimsel tarihimiz hakkında şaşırtıcı bir gerçeği ortaya koyuyor.
Bu fareler, bir tek hücreli mikrop olan choanoflagellat ile genetik olarak birleştirildi. choanoflagellatin hayvan olmadığını bilsek de, çok hücreli yaşamdan önce çok az değişime uğrayarak hayvanlarla yakın akrabalığa sahiptir. İlginç bir şekilde, choanoflagellat genlerinden bir seçkisi kadar karmaşık ve çok hücreli bir organizma olan faredeki başarı, hayvan özelliklerinin evrimsel kökenleri hakkında yeni bilgiler sunuyor.
Hayvanlar, pluripotentlik olarak bilinen bir özelliğe sahiptir; bu, embriyonik kök hücrelerin farklı dokulara ayrışıp gelişmesini sağlayan bir yetenektir. Bu yeteneğe sahip olmayan choanoflagellatlar, hayvanlardaki pluripotentlikten sorumlu genlerin kendi versiyonlarına sahiptir.
Bildiğimiz bir çok şey yanlış olabilir!
Fare genlerini, choanoflagellat genleriyle değiştirerek, araştırmacılar bu iki türün işlevsellik açısından ne kadar benzer olduğunu test etti.
Birleşik Krallık’taki Queen Mary Üniversitesi’nden genetikçi Alex de Mendoza, “Tek hücreli akrabalarımızdan türetilen moleküler araçlarla başarılı bir şekilde fare yaratabilmemiz, neredeyse bir milyar yıllık evrim boyunca işlevin olağanüstü sürekliliğine tanıklık ediyor. Çalışmamız, kök hücrelerin oluşumunda rol alan anahtar genlerin, çok hücreli yaşamın ortaya çıkmasından çok önce evrimleşmiş olabileceğini ve çok hücreli yaşamın temelini atmış olabileceğini gösteriyor,” diyor.
Pluripotentlikin yaklaşık 700 milyon yıl önce çok hücreli hayvanların ortaya çıkışıyla geliştiği düşünülüyordu. Ancak, hayvanlara yakın mikroplar üzerinde yapılan önceki araştırmalar, pluripotentliğin çok hücreliliğin evriminden önce de var olmuş olabileceğini öne sürüyor. Eğer bu doğruysa, pluripotentlik hayvan evriminde bir sonuç değil, bir itici güç olabilir.
Fareler karışık özelliklerle doğdu
Choanoflagellat Sox genleri, memeli Sox2 genlerine benzer özellikler gösterir. Farelerde, Sox2, Oct4 adlı bir POU üyesiyle etkileşir; ancak choanoflagellat POU genleri pluripotent kök hücreler üretemez.
Hong Kong Üniversitesi’nden Ya Gao ve Daisylyn Senna Tan ile Almanya’daki Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology’den Mathias Girbig’in liderliğindeki bir araştırma ekibi, memeli Sox2 genini choanoflagellat Sox geniyle değiştirmeyi denedi.
Klone edilmiş fare kök hücrelerini büyütüp genetik yapılarında Sox2’yi choanoflagellat Sox ile değiştirdiler. Bu hücreler, daha sonra pseudogebelik yapan fare taşıyıcılarına yerleştirilip, gelişip doğurulup, koruyucu bir ortamda büyütüldü. Yavrular, genetik mirasları doğrultusunda karışık özelliklerle doğdu. Her ne kadar fare olsalar da; koyu gözleri ve koyu tüy lekeleri, karışık genetiklerini işaret ediyordu. Bunun dışında, oldukça normaldiler, bu da choanoflagellat Sox genlerinin, farelerin gelişimiyle uyumlu kök hücreler üretebildiğini gösteriyor.
Bu bulgular, pluripotentlik için gerekli olan araçların çok hücreli yaşamdan önce choanoflagellatlarda geliştiğini gösteriyor.
Bulgular kök hücre tedavileri için önemli
Araştırma, choanoflagellatlarda yüz milyonlarca yıl önce Sox transkripsiyon faktörlerinin, günümüzde çok hücreli organizmalarda önemli işlevler gören Sox genleriyle biyokimyasal olarak benzer olduğunu öne sürüyor. Öte yandan, choanoflagellat POU’nun pluripotent kök hücreler üretememesi, POU üyelerinin pluripotentlikteki rollerini üstlenmek için modifikasyona uğramış olabileceğini gösteriyor.
Bu bulgular, kök hücre araştırmaları ve tedavileri için önemli sonuçlar doğurabilir. Ayrıca, Dünya’daki yaşamın çeşitlenmesiyle ilgili hikayeye ilginç bir karmaşıklık katıyor.
Araştırma, Nature Communications dergisinde yayımlandı.