Genetik
Elektrikli yılan balığı nasıl elektrikli oldu?
Elektrikli balıklar tıpkı elektrikli yılan balığı gibi diğer elektrikli balıkları türe, cinsiyete ve hatta bireye göre ayırt edebilir. Bunu yapabilmelerinin sebebi ise kuşların ötüşlerine benzeyen mesajlar iletmelerini ve almalarını sağlayan elektrik organlarıdır. Science Advances'te yayınlanan son araştırma, küçük genetik değişikliklerin elektrikli balıkların elektrik organları geliştirmesine nasıl izin verdiğini anlatıyor. Bu keşif, araştırmacılara çeşitli insan hastalıklarından sorumlu genetik mutasyonları belirlemede de yardımcı olabilir.
Balıkların elektrik organları elde edebilmesi için evrimin genetik bir anomaliden faydalanması gerekiyordu. Her balık, mikroskobik kas motorları olarak işlev gören sodyum kanalları oluşturan aynı genin iki kopyasına sahiptir. Elektrikli balıklar kaslardaki sodyum kanalı geninin bir kopyasını kapattılar ve elektrik organlarını geliştirmek için bu genleri diğer hücrelerde açtılar. Böylelikle normalde kasların kasılmasına neden olan küçük motorlar elektrik sinyali jeneratörlerine dönüştürüldü.
Austin'de bulunan Texas Üniversitesi'nde (UT) sinirbilim ve bütünleştirici biyoloji profesörü ve çalışmanın ilgili yazarı olan Harold Zakon, “Bu heyecan verici bir gelişme, çünkü gendeki küçük bir değişikliğin ifade edildiği yerde nasıl tamamen değişebileceğini görebiliyoruz” dedi.
Bulgularını yeni makalede bildiren Michigan Eyalet Üniversitesi ve UT Austin'den araştırmacılara göre, belirli bir hücrede genin ifadesini düzenleyen bu sodyum kanalı geninin yaklaşık 20 harflik kısa bir bölümü bulundu. Elektrikli balıklarda bu kontrol bölgesinin ya değiştiğini ya da tamamen olmadığını doğruladılar. Bu nedenle elektrikli balıkların kaslarında iki sodyum kanalı geninden biri devre dışı bırakılır. Bununla birlikte sonuçlar elektrikli balıkların geliştirilmesinin çok ötesine geçiyor.
Zakon, "Bu kontrol bölgesi, insanlar da dahil olmak üzere çoğu omurgalıda bulunur. Dolayısıyla insan sağlığı açısından bir sonraki adım, normal insanlarda ne kadar varyasyon olduğunu ve bu bölgedeki bazı delesyonların veya mutasyonların sodyum kanallarının ifadesinin azalmasına yol açıp açmayacağını görmek için insan genlerinin veri tabanlarında bu bölgeyi incelemek hastalığa neden olabilir” dedi.
Zakon, bir elektrik organının evrimleşmesi için sodyum kanalı geninin kasta kapatılması gerektiğini belirterek şöyle devam etti.
“Hem kastaki hem de elektrik organındaki geni çalıştırsalardı elektrik organındaki sodyum kanallarında meydana gelen tüm yeni şeyler kasta da meydana gelirdi. Yani kaslara zarar vermeden gelişebilmek için genin ifadesini izole ederek sadece elektrik organında olması önemli.”
Araştırmacılar keşfettikleri genetik kontrol bölgesinin sadece kastaki sodyum kanalı geninin ifadesini kontrol ettiğini ve diğer dokuları kontrol etmediğini doğruladılar. Bu görüntüde, gelişmekte olan bir zebra balığı embriyosunda yalnızca gövde kasında yeşil bir floresan proteini ışıldamaktadır. Kaynak: Mary Swartz / Johann Eberhart / Austin’deki Texas Üniversitesi.
Biri Afrika'da diğeri Güney Amerika'da olmak üzere Dünya’da iki grup elektrikli balık vardır. Araştırmacılar, Afrika'daki elektrikli balıkların kontrol bölgesinde mutasyonlara sahip olduğunu; Güney Amerika'daki elektrikli balıkların ise bu mutasyonu tamamen kaybettiğini keşfettiler. Her iki grup da iki farklı yoldan da bir elektrik organı geliştirmek için aynı çözüme ulaştılar: Kasta bir sodyum kanalı geninin ifadesini kaybettiler.
Araştırmacıların yanıtlamayı umduğu sonraki sorulardan biri, kontrol bölgesinin elektrik organındaki sodyum kanallarını açmak için nasıl evrimleştiği...
DOI: 10.1126/sciadv.abm2970
