Dev Okyanus Canlılarının Genetik Sırrı Nihayet Açıklandı

Brezilyalı Campinas Üniversitesi Biyoloji Enstitüsü'nden bilim insanlarının yaptığı yeni bir araştırmaya göre, yunuslar, balinalar ve domuz balıkları da dahil olmak üzere deniz memelisi türleri arasındaki büyük boyut varyasyonu, büyük ölçüde belirli gen bölgelerinin aktivitesi ile açıklanıyor.
kambur balina
Kambur balinalar sık sık suya dalarak vücutlarının üçte ikisini ya da daha fazlasını suyun dışına çıkarır ve sırt üstü düşerler. Kaynak: Whit Welles, CC BY 3.0.

Brezilya'nın Campinas Üniversitesi Biyoloji Enstitüsü'nden (IB-UNICAMP) bilim insanlarının yakın zamanda yaptığı bir çalışmaya göre, yunuslar, balinalar ve domuz balıkları da dahil olmak üzere deniz memelisi türleri arasındaki büyük boyut farklılığı büyük ölçüde belirli gen bölgelerinin aktivitesiyle açıklanmaktadır.

Örneğin mavi balinalar (Balaenoptera musculus) 30 metre uzunluğa kadar büyüyebilirken, şişe burunlu yunus (Tursiops truncatus) genellikle 3,5 metreden fazla uzamaz. Yeni araştırma sadece bu büyük boyut farklılıklarını açıklamaya yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda kanser tedavilerini de ilerletebilir.

Araştırmacılar, bir genin proteinleri kodlayan kısmından önce gelen ve promotör bölge olarak adlandırılan DNA dizisini inceledi. NCAPG adı verilen bir genin promotör bölgesinin incelenmesi, deniz memelileri arasında ilgi çekici ilişkiler ortaya çıkardı.

Dahası, tanımlanan düzenleyici dizinin, devasa büyümeye adapte olmuş hayvanlarda hücrelerin kontrolsüz çoğalmasını yönetmede bir rol oynaması mümkündür.

Deniz memelileri iyi tanımlanmış iki gruba ayrılır; kambur balinalar gibi tüm balenli balinaları kapsayan Mysticeti ve ispermeçet balinaları ve yunuslar gibi dişleri olan balinaları içeren Odontoceti. Yine de bu kadar farklı evrimsel sınıflandırmaya rağmen, tüm su memelileri grubu başka bir şekilde bölünebilir.

Yeni makalenin ilk yazarı ve IB-UNICAMP'ta genetikçi olan Felipe Silva, "NCAPG geninin promotör bölgesinde, uzunlukları 10 metreden fazla veya az olanlar – devler ve dev olmayanlar – arasında bir ayrım bulduk" diyor.

Aynı grup tarafından daha önce yapılan araştırmalar NCAPG geninin dev deniz memelilerinde evrim tarafından tercih edildiğini ortaya koymuştu. Bu genin promotör ve kodlama bölgeleri hakkındaki yeni bulgular, deniz memelilerinin devasa boyutlara ulaşmasında önemli bir rol oynadığını gösteriyor.

Gen aktivitesi büyük ölçüde gen ifadesinin düzenleyicisi gibi olan promotör bölgeye bağlıdır. Silva ve ekibi, boyut kontrol eden proteinlerin dev deniz memelilerinde, kendilerine özgü promotörlerin emriyle daha aktif olduğunu buldu. Buna karşılık, 10 metreden daha kısa boylu deniz memelilerinde aynı genler, bu proteinlerin üretimini ve sonuç olarak hayvanın boyutunu sınırlayan inhibitörler olarak hareket ediyordu.

IB-UNICAMP'tan genetikçi Mariana Nery, "Bulgularımız grubun evrim ağacını değiştirmiyor ancak dev boyutun genomik bir temeli olduğuna dair yeni bir kanıt oluşturuyor" diyor.

Vücut büyüklüğünü düzenleyen proteinlerin dev deniz memelilerinde daha aktif olması, dev ama dişleri olan ispermeçet balinasının (Physeter macrocephalus), yine dev ama dişleri olmayan Mysticeti ile neden daha yakın akraba olduğunu açıklıyor.

Aynı genler 10 metrenin altındaki deniz memelilerinde de inhibitördür; bu da 8,8 metre uzunluğundaki dişsiz minke balinası (Balaenoptera acutorostrata) ile diğer dişli dev olmayan deniz memelileri arasındaki genetik bağı açıklamaktadır.

"Diğer genlerin analizi de evrimsel olarak oluşmuş grupları doğruluyor," diye açıklıyor Nery, "bu da minke balinaları ve ispermeçet balinalarının özelliklerinin muhtemelen yakınsak adaptasyonlar olduğu anlamına geliyor – ayrı gruplarda farklı yollardan bağımsız olarak evrimleşen benzer özellikler."

Çok sayıda hücreye sahip hayvanlarda tümör görülmesi beklenmesine rağmen, dev deniz memelilerinde kanser görülme sıklığı son derece düşüktür.

Araştırmacılar daha sonra, daha önce protein kodlayan dizileri incelenmiş olan dört genin düzenleyici bölgelerini analiz etti. Destekleyiciler ve güçlendiriciler gibi düzenleyici unsurları içeren kodlamayan diziler, gen ifadesinin zamanlamasını ve yerini koordine etmede rol oynar.

Silva, "Bu deniz memelilerinin genomlarının kodlayan ve kodlamayan kısımlarını analiz etmek önemliydi, çünkü analizin de gösterdiği gibi, her ikisi de bu hayvanlarda çok hızlı evrimleşen bu özellikler için önemli olduğunu kanıtladı" diye açıklıyor.

Ekip, bu düzenleyici bölgelerin sadece deniz memelilerinin boyutları üzerinde bir etkiye sahip olmakla kalmayıp, kanseri bastırma yeteneklerini de etkileyebileceğini düşündü.

Nery, "İnsanlarda da bu genler var, bu nedenle bu hayvanlarda tümör oluşumunu nasıl baskıladıkları hakkında daha fazla bilgi edinmek ilginç olacaktır" diyor.

Bu tür bilgiler, örneğin genomun belirli bölgelerinin aktivasyonu veya inhibisyonu yoluyla gelecekte kanser tedavilerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir.