Botanik
Bitkilerin Büyümesinin Arkasındaki Gizem Çözüldü
Amerika’nın Kaliforniya eyaletinde bulunan UC Riverside Üniversitesi liderliğindeki bir araştırmacılar ilk kez küçük bir molekülün tek bir hücreyi ağaç kadar büyük bir şeye dönüştürmesinin bir yolunu gösterdi. Yarım yüzyıldır bilim adamları, tüm bitkilerin büyümek için bu oksin molekülüne bağlı olduğunu biliyorlardı fakat şimdiye kadar, oksinin büyümeyi nasıl harekete geçirdiğini tam olarak anlamadılar. Oksin kelimesi Yunancada büyümek anlamına gelen “auxein” kelimesinden türetilmiştir.
Bitki hücreleri, birincil katmanı üç ana bileşenden oluşan (selüloz, hemiselüloz ve pektin) kabuk benzeri hücre duvarıyla çevrilidir. UCR Botanik Profesörü ve araştırma ekip lideri Zhenbiao Yang; “Selüloz, yüksek güçte bir inşaat demiri gibi çalışır ve geniş bir güç tabanı sağlar. Hemiselüloz zincirleri ile güçlendirilmiş ve pektin ile mühürlenmiştir.”
Bu bileşenler bitki hücrelerinin şeklini tanımlar. Son yirmi yıldır Yang’ın üzerinde çalıştığı yapboz parçası gibi olan yaprak epidermis hücreleri bazen şaşırtıcı oluşumlarla sonuçlanır.
Bu yaprak epidermisi hücreleri birbirine sıkıca yapıştırmaya yardımcı olur ve bitkiler için rüzgâr gibi dış etkenlere karşı fiziksel güç sağlar. Peki hücre duvarları bu kadar sıkı kilitlenmişken, hareket ve büyüme nasıl mümkün olabilir.
Bir teoriye göre, bitkiler büyümeye hazır olduklarında oksinin, hücreleri asidik hale getirerek bileşenler arasındaki bağları gevşetip, duvarların yumuşamasına ve gevşemesine izin verdiğini öne sürüyor. Bu teori 50 yıl önce ortaya atılmış ancak oksinin asitlenmeyi nasıl aktive ettiği bir gizem olarak kalmıştı.
Yang’ın ekibi, oksininin protonları hücre duvarlarına pompalanmasını tetikleyerek pH seviyelerinin düştüğünü bunun asitliği oluşturduğunu keşfetti.Düşük pH, selüloz ve hemiselüloz arasındaki bağlantıları parçalayarak hücrelerin genişlemesine izin verdiği için en uygun şekilde adlandırılan ekspansin proteinini aktive eder.
Protonların hücre duvarına pompalanması aynı zamanda hücreye su alımını sağlayarak iç basınç oluşturur. Hücre duvarı yeterince gevşekse ve hücre içinde yeterince basınç varsa genişleme gerçekleşir.
Yang, "Hücre duvarındaki pH'ı düşürmek, hücrenin dışındaki suyun içeri girmesine izin vererek turgor basıncını ve genleşmeyi körükleyebilir. Oksinin büyümeyi düzenlediği bilinen iki mekanizma vardır. Biri, Yang'ın ekibinin tarif ettiği pH düşürme bir diğeri ise, oksininin bitki hücrelerinin çekirdeğindeki gen ekspresyonunu açma yeteneğidir. Bu da hücredeki genişleme miktarını ve diğer büyüme düzenleyici faktörleri arttırır. İkinci mekanizma ayrıca hücrenin pH'ını düşürür ve büyümeyi kolaylaştırır. Bu alanda önde gelen birisi olan UC San Diego hücre biyolojisi profesörü Mark Estelle bu diğer mekanizmayı keşfetti ve araştırdı.
Estelle; "Dr. Yang'ın son çalışması, oksininin hücre genişlemesini nasıl düzenlediğine dair anlayışımızda önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. Hücre dışı boşluğun asitlenmesinin hücre genişlemesini desteklediği biliniyordu ancak bunun nasıl olduğu bilinmiyordu. Eski bir sorunun çözüldüğünü görmek heyecan verici." dedi.
Oksinin sadece bitki büyümesine katkıda bulunduğunu söylemek yetersiz kalır. Meyve, tohum ve kök gelişimi, filizlerin dallanması ve yaprak oluşumu gibi tarım için önemli olan yönler de dahil olmak üzere, bir bitkinin büyümesinin ve gelişmesinin hemen hemen her yönü için gereklidir. Bitkinin yerçekimi ve ışığa karşı doğru tepkileri bile, filizler ışığa doğru büyürken köklerin aşağıya doğru inmesini sağlamak oksinine bağlıdır.
Oksininin daha derin bir şekilde anlaşılması, tarıma ve yenilenebilir enerji üretimine fayda sağlamakla kalmayıp, bir gün tıbbı da etkileyebilir. Yang; "Temel biyolojinin nasıl çalıştığını anlamak, sonunda insan sağlığı üzerinde bir etkiye sahip olabilir. Bilgimiz genişledikçe, insanlardaki süreçlerin benzer olduğunu öğrenebiliriz."dedi.
Kaynak: lab-worldwide.com
