Daha Fazla Silah Üretmenin Sırrı – Deniz Anemonuysanız Daha Çok Yiyin!

0
15
Bu dört görüntü, bir deniz anemonunun karakteristik dokunaç kollarının gelişim sürecini göstermektedir. Kredi: Anniek Stokkermans / EMBL

Genetik kodunuz, iki kol ve iki bacağınızın çıkacağını belirler. Aynı kader tüm memeliler için geçerlidir. Benzer şekilde, bir balığın sahip olduğu yüzgeç sayısı ve böceğin sahip olduğu bacak ve kanat sayısı da genetik kodlarında gömülüdür. Bununla birlikte, deniz şakayıkları bu kurala meydan okur ve değişken sayıda dokunaç kola sahiptir.

Şimdiye kadar, bir deniz anemonunun yetiştirebileceği dokunaçların sayısını neyin düzenlediği belirsizdi. EMBL Heidelberg’deki Ikmi grubundan bilim adamları, Kansas City’deki Stowers Tıbbi Araştırma Enstitüsü’ndeki Gibson laboratuvarındaki araştırmacılar ile işbirliği içinde, dokunaç sayısının tüketilen gıda miktarı ile tanımlandığını gösterdi. Grup lideri Aissam Ikmi, “Besin alımıyla dokunaç kollarının sayısını kontrol etmek, deniz anemonunun yeni dallar geliştiren bir bitki gibi davranmasına neden oluyor,” diyor grup lideri Aissam Ikmi. Bazı türlerin 65 yıldan fazla yaşadığı deniz anemonlarının uzun ömürlülüğü düşünüldüğünde, hangi çevresel faktörlerin morfolojik değişiklikleri tetiklediğini tanımlamak özellikle önemli bir sorudur. Ikmi, “Ağırlıklı olarak sessiz hayvanlar olarak, deniz şakayıkları bu kadar uzun bir ömrü sürdürmek için çevresel değişikliklerle başa çıkmak için stratejiler geliştirmiş olmalıdır” diye ekliyor.

Bilim adamları, yeni dokunaçların büyümesinin yalnızca deniz anemonunun gençken değil, aynı zamanda yetişkinlik döneminde de gerçekleştiğini gösterdiler. Henüz Matt Gibson’ın laboratuarında doktora sonrası olarak çalışırken bu projeyi başlatan Ikmi, “Dokunaç kollarının sayısının genetik ve çevresel faktörler arasındaki etkileşim tarafından belirlenmesi gerektiği sonucuna varabiliriz” diyor. Deniz anemonları yaşamının farklı aşamalarında dokunaçlar inşa etmek için farklı stratejiler kullanırken, son kollar morfolojik olarak birbirinden ayırt edilemez. Ikmi, “İnsanlar aynısını yapabilseydi, ne kadar çok yersek o kadar çok kol ve bacak büyütebileceğimiz anlamına gelirdi” diyor. “Hasarlı uzuvları değiştirmemiz gerektiğinde bunu etkinleştirebilseydik ne kadar kullanışlı olacağını bir düşünün.”

Yıldız deniz anemonu (Nematostella vectensis), Kuzey Amerika Doğu kıyılarına özgüdür. EMBL Heidelberg’de model organizma olarak kullanılır. Anemonun nispeten basit vücut planı ve şeffaf yapısı, onu floresan mikroskobu kullanan çalışmalar için uygun hale getirir. Biyologlar bunu evrim, genomik, üreme biyolojisi, gelişim biyolojisi ve ekoloji incelemek için kullanırlar. EMBL’nin Ikmi Grubundan Anniek Stokkermans tarafından çekilen burada gösterilen görüntü, Nematostella vectensis’in bir larvasını göstermektedir. Karakteristik dokunaçlarına yol açacak tomurcukları geliştirme sürecindedir. Bu ilk dört dokunaç, bir larva birincil polip haline geldiğinde tanımlanmış pozisyonlarda gelişir. Birincil polip yiyecek aldığında, ek dokunaçlar edinerek önce genç ve sonra yetişkin bir polip haline gelebilir. Yetişkin poliplerde 16 adede kadar dokunaç bulunabilir. Strese tepki olarak onları kaybedebilir ve ampütasyondan sonra dokunaçları yeniden büyütebilir. Görüntüdeki mavi renk, bir polimer mikrofilamanın (F-aktin) boyanmasını gösterir. Bu şekilde, dokunaç tomurcuklarındaki hücre iskeleti ve kas lifleri görünür hale gelir. Yeşil renkler, larva hücrelerindeki çekirdekleri gösterir. Kredi: Anniek Stokkermans / EMBL

Ikmi’nin grubu yeni kolların oluştuğu yerleri incelediğinde, kas hücrelerinin yeni dokunaçların yerlerini önceden belirlediğini buldular. Bu kas hücreleri, gıdaya yanıt olarak gen ekspresyon imzalarını değiştirir. Deniz anemonlarında dokunaçlar oluşturmak için kullanılan aynı moleküler sinyalleme, insanlar da dahil olmak üzere diğer birçok türde de mevcuttur. Ancak şimdiye kadar, rolü esas olarak embriyonik gelişimde incelenmiştir. Ikmi, “Besin alımının bu gelişimsel sinyalin işlevini nasıl etkilediğini anlamak için yeni bir biyolojik bağlam öneriyoruz: yetişkinlikte organ oluşumuna rehberlik etmede metabolizmanın rolünü tanımlamayla ilgili bir durum” diye açıklıyor Ikmi. “Deniz anemonları bize, tüm memelilerde olduğu gibi besin maddelerinin fazla yağ depolamaya dönüştürülmemesinin, bunun yerine yeni bir vücut yapısına dönüştürülmesinin mümkün olduğunu gösteriyor.”

Bu bulgu kendi başına yeni olsa da, geleneksel olarak evrimsel gelişim araştırmaları için kullanılan deniz anemonlarının, organizma-çevre etkileşimleri bağlamında morfogenezi incelemek için çok uygun olduğunu da göstermektedir.

Araştırmacılar, yeni dokunaçların dallanma haritasını oluşturmak için 1000’den fazla deniz anemonunu tek tek analiz ettiler. Mason McMullen, “Bu kadar çok sayıda dokunaç atmak, bazı açılardan başlı başına bir hikaye,” diyor gülerek. Kansas Sağlık Sistemi Üniversitesi’nde klinik eczacı olan McMullen, deniz şakayıklarının başlarını aylarca görüntüleyerek dokunaç sayılarını ve yerlerini tespit etti.

Deniz anemonlarındaki dokunaç sayısının besin alımına göre belirlendiğini bilen grup, bu süreç için kritik olan temel besin maddelerini tanımlamayı planlıyor. Ikmi ve grubu, yeni dokunaçların oluştuğu yerleri tanımlamada kasların alışılmadık rolünü daha da araştırmak istiyor. “Şu anda kas hücrelerinin bu yeni özelliğini araştırıyoruz ve bunların ardındaki gizemi bulmaya can atıyoruz” diye bitiriyor.

Referans: 2 Eylül 2020, Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-020-18133-0

YORUM YAP

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz