Bilimsel çalışmaların olumsuz sonuçları da bilime katkı sağlar. Bu yazıda da böyle bir sonuçtan bahsediliyor. Dr Roli Roberts, editörlüğünü yaptığı PLOS Biology dergisinde yayınlanan bir araştırmayı tanıtıyor ve sonuçlarını tartışıyor.
Lisede öğrettikleri üzere hücre hayatının iki şekli vardır: Prokaryot (bakteriler ve arkea) veya ökaryot (geri kalanımız: karıncayiyenler, amipler, kayısılar vs.). Prokaryotik hücreler açık bir ofis planına sahip gibidir, tüm biyolojik işlevler tek bir hücre boşluğunda meydana gelir. Ökaryotik hücrelerin ise genel müdür (çekirdek), maliye (mitokondri), satış ve pazarlama (golgi aygıtı ve endoplazmik retikulum) ve diğerleri için ayrı ayrı bölümleri vardır.
Yeşil: dış zar. Açık mavi: iç zar. Sarı: DNA.
Ama arada bir kendine verilenle yetinmeyen prokaryotlar da ortaya çıkıyor. PVC üstşubesi (Planctomycetes, Verrucomicrobiae, Chlamydiae) diye bilinen bir grup garip mikrobun örneklerinden Gemmata obscuriglobus bunlardan biri. Gemmata’nın karmaşık bir zar şekli var ve üç boyutlu yapısı üzerine çalışmalar bu bakterinin bölümlenmiş, ökaryot tipi bir hücreye sahip olduğunu, kalıtsal maddesinin çekirdek gibi bir cismin içine tıkıldığını düşündürüyordu.
PLOS Biology dergisinde yeni yayınlanan bir makalenin yazarları olan Rachel Santarella-Mellwig, Damien Devos ve çalışma arkadaşları, teknik cambazlıklarla ve sıkı bir çalışmayla tipik bir Gemmata hücresinin iç zarlarının yapısını en derin ayrıntısına kadar ortaya çıkardı. On mikrobu plastiğe gömüp her birini onar dilime ayırdılar, sonra da her bir Gemmata diliminin elektron mikroskobuyla görüntüsünü elde ettiler. Sonra da, bunu yapacak bir yazılım olmadığından, her bir dilimin görüntüsündeki zarları teker teker bulup bizzat takip ettiler. Böylece ortaya zarların ve diğer yapıların üç boyutlu şekilleri ayrıntılı olarak ortaya çıkmış oldu.
Sonuçta, maalesef diyebiliriz, Gemmata’nın gayet sıradan bir mikrop olduğu ortaya çıktı, en azından topoloji açısından. Yazarların ortaya koyduğu muhteşem resimler ve video görüntülerine göre, bu zarlar çok kıvrımlı olmakla beraber hiçbir bölümü diğerinden tamamen ayırmıyor. Gemmata olabildiğince prokaryot.
Yazarlar PVC üstşubesinin orta atalarından birinin, zarlarını kıvıracak şekilde evrimleştiğini iddia ediyor. Peki ama bu ne anlama geliyor? Yazarlar Gemmata’yı, bir laboratuvar emekçisi ve tabloid gazete korkuluğu olan, en klasik bakteri yapısına sahip koli basili (Escherichia coli) ile kıyaslıyor. Hem Gemmata hem de E. coli, “gram negatif” denen mikroplardan, yani iki zarları var; biri hücre duvarının dış tarafında, biri de iç tarafında, aralarında da “periplazmik boşluk” mevcut. Bir istisna olarak Gemmata’nın dış zarı olmayabileceği düşünülüyordu , ama bu çalışmaya göre bal gibi de var ve sitoplazma ve periplazmadan başka diğerlerinden ayrılmış bir bölüm yok.
Gemmata 2 mikronluk bir küre. E. coli ise 1,5 mikronluk çubuk şeklinde bir şey. Her iki halde de periplazmik boşluk, yani zarlar arasındaki boşluk, hücrenin toplam hacminin üçte birine denk geliyor. Gel gör ki asıl fark zarların yüzey alanına bakınca ortaya çıkıyor: E. coli’nin iç ve dış zarlarının yüzey alanları birbiriyle neredeyse aynıyken Gemmata’nın kıvrımları iç zarın alanını dış zarınkinin üç katına çıkarıyor.
Bu fazladan zar alanının maksadı belirsiz, ancak yazarlar ökaryotların endoplazmik retikulumundan yola çıkarak Gemmata ve dğer PVC üyelerinin bunu sterol üretimi için kullandığını tahmin ediyor. Steroller, ökaryotlarca haberleşme amacıyla ve zarların fiziksel özelliklerini değiştirmekte kullanılan karmaşık kimyasal maddelerdir. Ama Gemmata ve akrabalarının sterol üretebilen birkaç bakteriden biri olduğu düşünüldüğünde böyle şık bir zar yapısı pek de tesadüf eseri sayılmaz.
Tam bir bölümlenme bulunamamışsa da PVC bakterilerinin şık iç zarı ile ökaryotların endoplazik retikulumları arasında şaşırtıcı benzerlikler var. Acaba PVC’ler klasik gram negatif mikroplarla bizim aramızdaki evrimsel bir basamak mı, yoksa zarların bu ortak özellikleri (geniş yüzey, sterol üretimi, ribozomlarla bezenme) evrim süresince iki kere mi meydana geldi?
Çevirenin notları
- Özgün yazı: R. Roberts, 2013. Bacterium excluded from the Eukaryote Club. Plos Biologue
- Bahsedilen araştırma: R. Santarella-Mellwig, S. Pruggnaller, N. Roos, I. Mattaj, & D. Devos (2013). Three-Dimensional Reconstruction of Bacteria with a Complex Endomembrane System. PLoS Biology 11:e1001565.
- Nihat Türkseven’e yazının dil denetimi için teşekkürler.
Yorum Ekle