Təkamül

Tək bir nöqtə mutasiyası ilə çoxhüceyrəli həyatın təkamülünə ilk addım


    
Təkamüllü tarixin ən əhəmiyyətli pillələrindən çoxhüceyrəli həyatın təkamülünə doğru atılan ilk addımın yalnız tək bir gen üzərində meydana gələn sadə bir nöqtə mutasiya ilə başlana bildiyi göstərildi.

2012-ci ildə nəşr olunmuş çoxhüceyrəli həyatın təkamülünə dair bir araşdırmada təkhüceyrəli mayalardan çoxhüceyrəli primitiv (“qar-dənəsi” adı verilən) strukturların təkamülünün uyğun şərtlərdə, yalnız 60 gün içində reallaşa bildiyi göstərilmişdi (*).

Araaşdırmanı aparan qrup 2015-ci ilin yanvar ayında araşdırmanın davamında əldə etdiklərini nəşr etdilər. Yeni məqalədə laboratoriyada təkamülləşmiş qar-dənəsi hüceyrə çoxluqlarında ana-bala hüceyrələrin bir-birlərinə yapışmalarına fürsət verən mutasiyalardan ən fundamental olanını təyin edirlər.

Laboratoriyada təkamülləşən çoxhüceyrəli strukturlarda hüceyrə toplulğnun ana-bala hüceyrənin bölünməindən sonra – təkhüceyrəli atalardan fərqli olaraq – ayrılmaması nəticəsində meydana gəldiyi müşahidə edilmişdi.

Yeni araşdırmada araşdırmaçılar tək ata hüceyrələri və təkamülün ilk 7 günündə seçilmiş sadə çoxhüceyrəli çoxluqları müqayisə etdilər. Bunu edə bilmək üçün təcrübə əsnasında hər gün yaranan hüceyrələrin bir qisimini “canlandırıla bilən qalıq qeydi” şəklində -80 dərəcəlik (C) dondurucularda saxlamışdılar. Təkamülün iki fərqli mərhələsini təmsil edən, 0 günlük təkhüceyrəli və 7 günlük sadə çoxhüceyrəli çoxluqlar arasında, hansı genlərin ifadəsinin (**) dəyişdiyinə baxdılar.

Sol-üst kadrda ACE2 geninin funksional olduğu (mutasiyaya uğramamış) tək ata hüceyrələr görünür. Sağ-üst kadrda isə solundakı təkhüceyrəli atadan əlaqəli gen mutasiyasına mərz qoyulduğunda "qar-dənəsi" strukturları bənzər şəkildə hüceyrələrin sadəcə bir-birlərinə yapışdığı müşahidə edilməkdədir. Alt-sol kadrda isə 7 günlük seçmə nəticəsində təkamülləşməyə başlayan sadə çoxhüceyrəli "qar-dənəsi' müşahidə edilir - bu hüceyrələrdə ACE2 geni nöqtə mutasiyası (***) ehtiva edir. Sağ-alt qisimdə isə 7 günün sonunda təkamülləşmiş soldakı strukturlarda, ACE2 geni funksiyalı (mutasiyaya uğramamış) bir kopiya ilə dəyişdirildiyində təkamülləşmiş çoxluqlar ata təkhüceyrəli strukturlar kimi (təkhüceyrəli fərdlər olaraq) davranmağa başlayır.
Şəkil 2.
Sol-üst kadrda ACE2 geninin funksional olduğu (mutasiyaya uğramamış) tək ata hüceyrələr görünür. Sağ-üst kadrda isə solundakı təkhüceyrəli atadan əlaqəli gen mutasiyasına mərz qoyulduğunda “qar-dənəsi” strukturları bənzər şəkildə hüceyrələrin sadəcə bir-birlərinə yapışdığı müşahidə edilməkdədir. Alt-sol kadrda isə 7 günlük seçmə nəticəsində təkamülləşməyə başlayan sadə çoxhüceyrəli “qar-dənəsi’ müşahidə edilir – bu hüceyrələrdə ACE2 geni nöqtə mutasiyası (***) ehtiva edir. Sağ-alt qisimdə isə 7 günün sonunda təkamülləşmiş soldakı strukturlarda, ACE2 geni funksiyalı (mutasiyaya uğramamış) bir kopiya ilə dəyişdirildiyində təkamülləşmiş çoxluqlar ata təkhüceyrəli strukturlar kimi (təkhüceyrəli fərdlər olaraq) davranmağa başlayır.




Məqalədə gen ifadəsi nisbətləri təkamüllü zaman içində ən çox azalan 10 gendən 7-nin, hüceyrələrin səthinə yerləşən və ana-bala hüceyrə ayrılmasında vəzifəli olan zülalları sintez edən genlər olduqları göstərilir.

Bu 7 gen təkhüceyrəli atalarda əhəmiyyətli səviyyələrdə ifadə edilmədədir. Gen ifadəsi nəticəsində sintez edilən zülallar ana-bala hüceyrə xarici səthlərinin bir-birlərindən fiziki olaraq ayrılmasını təmin edirlər. Təkamülün yalnız 7-ci günündə seçilmiş sadə çoxhüceyrəli çoxluqlarda isə bu 7 gen ata hüceyrələrdəki nümunələriylə müqayisə edildiklərində 3 – 16 qat arasında daha az ifadə edilirlər. Bunun nəticəsində də 7 gün seçilmiş hüceyrə çoxluqlarında ana-bala hüceyrə ayrı-seçkiliyi reallaşmır, çoxhüceyrəli çoxluqlar təkamülləşməyə başlayır.

Araşdırmaçılar 7 genin ifadə səviyyələrini nizamlayan ACE2 adlı ortaq bir gen olduğu müəyyən etdilər. ACE2 adlı genin DNT silsiləsi araşdırıldığında fərqli təcrübə balonlarında müstəqil olaraq təkamülləşən qar-dənəsi strukturlarından yarısında əlaqəli genin mutasiyaya uğramış olduğu göstərilir. Bu mutasiyalar nəticəsində əlaqəli ACE2 geninin kodlaşdırdığı Ace2 zülalının quruluşu dəyişir. Quruluşu dəyişən mutant Ace2 zülalı ifadələrinə nəzarət etdiyi genləri əvvəlki kimi kimi aktiv edə bilmir. Bu genlərdən ana-bala ayrı-seçkiliyində iş görən 7 ədədhədəf zülalın miqdarları da bilvasitə olaraq böyük nisbətdə düşür.

Bu tapıntı təcrübi olaraq birbaşa da sübut edilir. Bunun üçün araşdırmaçılar təkhüceyrəli atalarda ACE2 genini genetik üsullarla tamamən sildilər. Bu təkhüceyrəli strukturların təcrübədə təkamülləşən sadə çoxhüceyrəli çoxluqlarda olduğu kimi bir-birlərinə yapışdıqları, yəni “çoxhüceyrəliləşdikləri” görüldü (Şəkil 2, üst panel, sol və sağ kadrlar).

Qrup bununla da kifayətlənməyib. 7 günlük seçmə nəticəsində təkamülləçən sadə çoxhüceyrəli çoxluqlarda mutasiyaya uğramış funksiyasız ACE2 genini bu dəfə mutasiyaya uğramamış (funksiya icra edən) ata ACE2 gen kopiyası ilə dəyişdirən araşdırmaçılar bu dəfə də təkamülləşmiş çoxhüceyrəli çoxluqların təkhüceyrəli atalar kimi davrandıqlarını göstərirlər (Şəkil 2, alt- sol və sağ kadrlar).

Əlbəttə əlaqəli araşdırma üçün nəşr olunan son iş bu olmayacaq. Araşdırmaçılar genetik dəyişmələri məhdud bir müstəvidə, yalnız 7 gündəlik təkamül nəticəsində aranan qar-dənəsi hüceyrə çoxluqlarında və ana-bala hüceyrə ayrılmaması məzmununda araşdırırlar. Çoxhüceyrəli həyatın təkamülündə iş-hissəsinin təkamülünün çox daha əhəmiyyətli bir addım olduğu daha əvvəl müzakirə edilmişdi. Araşdırmaçılar da 60 gün və davam edən 227 gün təkamül nəticəsində seçilən çoxhüceyrəli çoxluqlarda iş-hissəsinə nümunə ola biləcək xüsusiyyətlər müşahidə etmişdilər. İndi sırada iş-hissəsinin təkamülünə nümunə olaraq təqdim etdikləri müşahidələrini genetik və molekulyar işlərlə araşdırmağa davam etmək var.



Ayrıca, işi icra edən araşdırmaçı Will Ratcliffin qar-dənəsi strukturlarının laboratoriya seçməsini davam etdirdiyini, və çoxhüceyrəliliyin hansı ekoloji şərtlərdə təkhüceyrəli strukturlara görə üstün olduğunu araşdırdığını təxmin edə bilərik. Eyni zamanda təkamüllü seçmə təcrübələrini laboratoriyasında davam etdirərdiyini qəbul etsək, irəlidə iş-hissəsinin təkamülü ilə əlaqədar qarşımıza daha da maraqlı nəticələrlə çıxacağını düşünmək yenə həyəcan verici olacaq.

Xülasə olaraq araşdırma çoxhüceyrəli çoxluqların təkamülündə yalnız tək bir gen üzərində meydana gələn tək bir hərf dəyişməsi ilə çox əhəmiyyətli bu təkamüllü “sıçramanın” ilk addımının təxminlərdən daha sadə bir genetik dəyişmə ilə atıla biləcəyini göstərməkdədir. Araşdırmaçılar məqalələrində təkamüllü tarixin başlıca dəyişmələrindən olan çoxhüceyrəliliyə keçid kimi “makro” səviyyədə dəyişmələrin uyğun ekoloji şərtlərdə “mikro” dəyişmələr ilə tətiklənə biləcəyini müzakirə etməkdədirlər. Bu da makro və mikro təkamül ayrı-seçkiliklərinin bu kimi nümunələrin də göstərdiyi kimi, mürəkkəb ola biləcəyini təklif etməkdədir. 

Əlaqəli məqalə: Ratcliff, W. C. vd. Origins of multicellular evolvability en snowflake yeast. Nat. Commun. 6:6102 doi: 10.1038/ncomms7102 (2015).

Qeydlər:

(**) Gen ifadəsi: Genlər DNT üzərində başlama və sonlama hərfləri ilə təyin olunmuş hərf (nukleotid) silsilələridir. Bu hərf silsilələri funksional (məsələn ana-bala hüceyrə ayrı-seçkiliyində vəzifəli) vahidlər olan zülallara sintez edilərkən, əvvəlcə ara molekul olan mRNA (ismarıcçı RNA) molekuluna sintez edilməkdədirlər. mRNA molekulunun sintez edilməsinə “gen ifadəsi” adı verilir. mRNA molekulları miqdarındakı artım və ya azalışlar bilvasitə olaraq zülal molekulları miqdarında artım və ya azalışlara uyğun gəlir. Bir zülal miqdarının azalması isə bu işdə təklif edildiyi kimi əlaqəli funksiyanın (ana-bala hüceyrə ayrılması) reallaşmamasına səbəb ola bilir.

(***) Nöqtə mutasiya: DNT yeni nəsilə köçürəm üçün kopiyalanarkən reallaşan səhv nəticəsində DNT-i meydana gətirən hərflərdən (A, T, G, C) birinin yerinə bir başqa hərfin yerləşdirilməsi.

Əgər məqalələrimizdə qrammatik və orfoqrafik xətalar varsa, lütfən, xətalı qismi işarələyib Ctrl+Enter klaviş kombinasiyasından istifadə edərək bizə bildirin.

Daha çoxu

Ilkin Jafarov

"Yaşıl Elm" elmi kütləvi platformasının qurucusu və baş redaktoruyam. "Eastern Mediterranean University"də Sənaye Mühəndisliyi üzrə ikinci təhsil alıram.

Bənzər yazılar

Rəy yazın

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Buna da nəzər salın

Close
Close
%d bloqqer bunu bəyənir:

Spelling error report

The following text will be sent to our editors: