Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Milyonlarca yıl boyunca, rastgele mutasyonlar kromozom bölümlerinin yeniden düzenlenmesine ve bazı durumlarda kaynaşmasına ve karıştırılmasına neden olarak türler arasındaki genomlarda farklılıklara neden olur.

Bu çalışmada, süngerler, cnidarians ve bilateriyenler olmak üzere üç büyük gruptan türlerin genomları karşılaştırıldı ve bunların dikkate değer ölçüde benzer olduğu ortaya çıktı.

Araştırmacılar, çeşitli yumuşakçalarda dört gen grubunun birbirine karıştığını ve bu karışımların çok eski olduğunu ve tüm yumuşakçalar ve diğer ilgili türler tarafından paylaşılması gerektiğini buldular.

Toplamda, araştırmacılar atalara ait 29 kromozom segmenti belirlediler ve bu segmentlerden bazılarının, tüm yaşamın tek hücreli veya çok basit çok hücreli formlarda olduğu hayvanların varlığından yaklaşık 800-900 milyon yıl önce mevcut olduğunu buldular.

Bilim adamları, deniz omurgasızlarının genomlarının derin zaman boyunca şaşırtıcı derecede kararlı olduğunu keşfettiler. Science advances'te yayınlanan bu yeni çalışma, süngerler, denizanaları, deniz tarağı ve insanlarla en yakın akraba olan omurgasızlar da dahil olmak üzere uzaktan ilişkili hayvan gruplarının kapsamlı bir analizini sunuyor ve kromozomlarının dikkate değer ölçüde benzer olduğunu buldu.

Bir genomu, her hücrede bulunan ve DNA koduyla yazılmış kullanım kılavuzu olarak düşünün. Bir organizmanın çalışması için tüm kalıtsal bilgileri içerir. Bu kullanım kılavuzu, kromozomlar olarak bölümlere ayrılmıştır ve bunlar da sayfalara, yani genlere bölünmüştür.

Makalenin son yazarı ve Japonya'daki Okinawa Bilim ve Teknoloji Yüksek Lisans Üniversitesi'ndeki (OIST) Moleküler Genetik Biriminin baş araştırmacısı Prof. Daniel Rokhsar'ı ;"Derin bir zaman içinde -ve bununla en az 550 milyon yılı kastediyorum- rastgele mutasyonlar nedeniyle, kromozomlardaki genlerin sırası, bir kitabın bir bölümündeki sayfaları karıştırmak gibi karıştırılıyor. Daha da dramatik olarak, bazen iki kromozomun bir araya geldiğini ve sanki bölümler karışmış ve karıştırılmış gibi karıştığını örüyoruz.Ama genel olarak, dikkate değer miktarda istikrar bulduk. Bu üç grubun son ortak ataları yarım milyar yıldan fazla bir süre önce yaşamış olsalar da kromozomlarının çoğu, aynı gen gruplarını içermeleri bakımından tanınabilir şekilde benzerdir.”dedi.

Çalışma, süngerler (kasları veya sinirleri olmayan çok basit hayvanlar), cnidarians (özellikle denizanası ve hidra) ve bilateriyenler (tarak ve amphioxus) gibi üç büyük gruptan türlerin genomlarını karşılaştırdı. Bu genomlar ya daha önce dizilenmişti ya da ilk olarak bu çalışmada rapor edilmişti. Bu organizmaların birçoğunun daha önce dizilenmiş genomlarının ‘taslak’ versiyonları olmasına rağmen, bu erken araştırma, genel kromozomal organizasyonu incelemek için yetersiz kaldı. Şimdi, genetik teknolojisindeki gelişmelerle birlikte, araştırmacılar bulmacaları bir araya getirebiliyor ve genlerin uzun iplikler halinde organize edilme şeklini karşılaştırabiliyorlar. Bu çalışmada, hidranın kromozomları ilk kez yeniden yapılandırıldı, amphioxus'un kromozomları büyük ölçüde iyileştirildi ve geniş kapsamlı bir karşılaştırmalı analiz tamamlandı.

OIST, Viyana Üniversitesi, Berkeley, Irvine ve Santa Cruz'daki California Üniversitesi kampüsleri, Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi ve Londra Üniversitesi Koleji'nden bilim adamlarını içeren uluslararası araştırmacılar grubu, kromozomlar arasında çarpıcı benzerlikler buldu. Beş farklı hayvan ve bu benzerliklerin diğer hayvan genomlarında da mevcut olduğunu doğruladı. Bazı durumlarda, belirli hayvan alt gruplarına özgü kromozomal füzyon kalıpları belirlediler. Örneğin, araştırmacılar, bir deniz solucanının taslak genomundaki bir füzyona benzeyen, taraklar ve diğer birkaç yumuşakça tarafından paylaşılan dört eski füzyon buldular.

Prof. Rokhsar, “Genlerin farklı türlerde aynı kromozom üzerinde, ancak çoğu zaman farklı bir sırada olabileceğini görüyoruz. İki kromozomun birbirine kaynaştığı ve daha sonra yeni birleştirilmiş kromozom boyunca karıştırılarak karıştığı ender durumlarda, bu füzyon geri alınamaz ve kromozomun evrimsel tarihinin kalıcı bir işareti olarak hizmet eder. İki deste kartı karıştırmak gibi. Onları karıştırmaya devam edebiliriz, ancak bir daha asla iki tam pakete bölünmeyecekler." dedi.

Araştırmacılar, canlı hayvanlar aynı füzyonları paylaştığında, füzyonların bu türlerin eski bir ortak atasında meydana gelmiş olması gerektiği sonucuna varıyor. Şimdi, henüz dizilenmemiş genomlar hakkında test edilebilir birkaç tahminde bulundular. Örneğin, ekip, tüm yumuşakçaların ve ilgili "spiral" hayvanların genomlarının, deniz tarağında görülen spesifik füzyon setini göstermesi gerektiğini tahmin ediyor.

Bu sonuçlar ilginç bir paradoks sergiliyor. Prof. Rokhsar, “Memeliler sadece yaklaşık 100 milyon yıldır varlar. Fakat iki memelinin, örneğin bir insan ve bir farenin genomunu karşılaştırdığımızda, kromozomlar birkaç yüz parçaya ayrılmış ve sonra karıştırılmış gibi görünüyor. Omurgasızlarda bulduğumuz kromozom ölçeğindeki koruma özelliği, memelilerde görülmez.” şeklinde aktardı. Tarihsel olarak memelilerin çoğu deniz omurgasızından daha küçük gruplar halinde yaşadıkları için memeli kromozomlarının farklı şekilde evrimleşmiş olabileceğini öne sürdü. Küçük gruplar, bu rastgele mutasyonların hayatta kalmasını kolaylaştırır, bu nedenle kromozomal yeniden düzenlemelerin memelilerde daha kolay yayılmasının nedeni bu olabilir.

Toplamda, araştırmacılar kromozomların 29 atasal segmentini tanımladılar. Ayrıca grup, bu segmentlerden bazılarının, tüm organizmaların tek hücreli veya çok basit çok hücreli formlarda olduğu hayvanların varlığından yaklaşık 800-900 milyon yıl önce mevcut olduğunu buldu. Bu nedenle, bazı genler neredeyse bir milyar yıldır birlikte seyahat ediyor, ancak bu eski gen bağlantılarının sonucu bir sır olarak kalıyor.

Makale:science.org