Hayvan yardımıyla Mars’ta tarım olası

Akın Karahasan - @tardigradalog

Dünya’nın en dayanıklı hayvanı olarak bilinen Tardigradlar sahip olduğu eşsiz özellikleri ile Mars’ta tarım yapmamızı sağlayabilir. “Bir hayvan nasıl oluyor da Mars’ta tarım yapmamızı sağlıyor?” dediğinizi duyar gibiyim.

2016 yılında Japon bilim insanları tarafından Tardigradlar üzerinde yapılan çalışmada şimdiye kadar hiçbir canlı türünde rastlanmayan Hasar Baskılayıcı Protein (Dsup) ismi verilen bir protein ailesi keşfedildi. Bu proteinlerin hücre içerisindeki işlevleri isimlerine de yansımış olacak ki hücrenin en “değerli” materyali olan DNA’yı radyasyon ve radikallerden korumayı sağlar. 

DNA’yı koruma şekli, DNA zincirlerini saran bir başka protein olan histon proteinlerine oldukça benzer. Ancak histon proteinlerinden farklı olarak DNA’nın radyasyon altında hasar görmesinin önemli bir miktarda önüne geçiyor. Bu keşfi heyecan verici kılan bir diğer unsur ise bilim insanlarının bu proteinin oluşturulmasında görev alan genleri tespit edip ardından laboratuvar ortamında insan böbrek hücrelerine aktarmalarıyla başka bir boyut kazandı. Genetiği değiştirilerek modifiye edilen yeni böbrek hücrelerine ve normal insan böbrek hücrelerine eşit sürede ve eşit miktarda radyasyon verildi. Deneyin sonunda normal böbrek hücrelerine kıyasla genetiği değiştirilerek Dsup proteini üreten böbrek hücreleri radyasyona karşı daha dirençli hale gelmeyi başardı. Bu deney bilim dünyasının Tardigradlar’a odaklanmasını sağladı ancak bu deney Tardigradlar’ı yepyeni bir çalışma alanında kullanılabileceği fikrini de beraberinde getirdi. 

İnsanlığın geçmişten günümüze en merak edilen sorularından biri “Evrende tek başımıza mıyız?” sorusudur. Bu soruyu ve çok daha fazlasının cevabını bulmak için iki farklı çalışma alanı olan biyoloji ve astronominin bir araya geldiği ve astrobiyoloji, yepyeni bir çalışma alanı olarak ortaya çıktı. İlkin süreçte bir gezegen bilimci olan David Grinspoon gözüyle bilimsel kuramlar dahilinde “bilinmeyen” hakkında spekülasyonlarda bulunan bir tür doğal felsefe alanı gözüyle bakılsa da NASA’da gerçekleştirilen çalışmalar ile tıpkı diğer pozitif bilimler gibi başlı başına yöntemli bir inceleme alanıdır. Dünya’nın geçmişten günümüze geçirdiği jeolojik sürecin canlıların evrimi üzerindeki etkisi, ötegezegenlerdeki canlılık arayışına dair birçok konu başlığında çalışmalar gerçekleştiren astrobiyoloji, geçtiğimiz yıllarda gözünü Tardigradlar’a dikti! 

Proteinler Bitkileri Korudu! 

Araştırmacılar, Tardigradlar’ın Hasar Baskılayıcı (Dsup) proteini ile gözlemlenen koruyucu etkiyi tütün bitkilerinde de denemek istediler. Ancak bu sefer gerçekleştirilecek çalışmada radyasyon ile birlikte etil metonsülfanat (EMS) adında bir mutajen kullanıldı. EMS, verildiği hücre içerisindeki materyallere zarar verebilen radikaller oluşturuyor; oluşturulan radikaller çeşitli moleküllere bağlanarak başta molekül bütünlüğünü ardından hücre bütünlüğünü bozan mutasyona ve hücre kayıplarına sebep olabiliyordu. Bu nedenle birçok genetik çalışmasında sıklıkla kullanılmakta olan bir kimyasaldır. Yapılan çalışmada tıpkı böbrek hücre kültürlerinde olduğu gibi iki grup kullanıldı. Gruplardan ilki Dsup proteinini üretemeyen normal tütün bitkileri iken ikinci grup Dsup proteini üretebilmektedir. Her iki gruba da belirli oranlarda EMS ve radyasyon verildi ve ilk kez, Dsup proteininin tütün bitkileri üzerindeki ifadesi sayesinde, DNA hasarı oluşturan genomutajenler ve radyasyon gibi DNA’ya zarar veren strese karşı koruma sağladığı görüldü. Dsup proteini üreten bitkiler, DNA’ya zarar veren reaktif EMS varlığında kontrol grubuna nazaran daha iyi büyüdü aynı şekilde DNA’ya zarar veren diğer aşamalardan da geçen hücrelerin çekirdeklerinde korunma sağladı. Araştırmalar, Dsup genini içeren bitkilerde DNA hasarına karşı daha az sorun yaşandığını gösterdi. Ancak gerçekleştirilen çalışmada her ne kadar Dsup proteini işe yarasa da onu kodlayan genin bitkilerde nasıl çalıştığı tam olarak anlaşılamamıştır, bu yüzden genin etkileri hakkındaki çoğu yorum tahminlere dayanmaktadır. Bu genin varlığı, DNA hasarı ve onarımı ile ilgili birçok geni etkileyerek, bitkilerin zararlı etkilere karşı verdiği tepkiyi güçlendirmekte olduğunu gösteriyor. Bu da araştırmacılara, Dsup geninin bitkilerde birden fazla işlevi olan önemli bir rol oynadığını düşündürüyor. 

Gerçekleştirilen çalışma ile yeni “yuva” arayışımızda karşımıza çıkabilecek gökcisimlerinin yüzeyinde sıkça karşılaşabileceğimiz ve tarım yapmamızı doğrudan engelleyen radyasyon gibi çevresel koşulların önemli ölçüde önüne geçip bitkilerimizi yetiştirebilme fırsatına sahip olabiliriz. Ancak bunu gerçekleştirmek için düşünülmesi gereken daha birçok parametre söz konusu. Bu tür çalışmalar arttıkça aynı gezegeni paylaştığımız yakın ya da uzak akrabalarımızın etkileyici yeteneklerinin bir yenisi ile karşı karşıya geliyoruz. Kim bilir belki de yıldızlar arası yolculuğun anahtarı gözünüzle görülemeyecek kadar küçük bir canlının saklı kalmış kodlarında gizleniyordur. 

J. Kirke, et al. (2020). Expression Of A Tardigrade Dsup Gene Enhances Genome Protection In Plants. Molecular Biotechnology, sf: 1-9. doi: 10.1007/s12033-020-00273-9.