Çağımızda neredeyse her gün biyoloji ve tıp alanlarında ufkumuzu açacak bulgularla karşılaşıyoruz. Öğrendiğimiz yeni bilgiler ile “Beyin nasıl çalışır?”, “Kanser ile mücadelede neler yapılabilir?”, “Organ gelişimi esnasında oluşabilecek aksaklıklara karşı ne önlemler alınabilir?” gibi yıllardır üzerinde çalışılan bilimsel soruları daha detaylı cevaplandırabiliyoruz. Bu gelişmelerin arkasında şüphesiz ki teknolojik ilerlemeler ve bilim insanlarının üstün gayretleri yatmakta. Ancak bu noktada zaman zaman gözden kaçırdığımız başka bir unsuru unutmamak gerekir: Model organizmalar!

Peki model organizma nedir?

Bilimsel deneyleri doğrudan insanlar üzerinde yapmak birçok zorluğu beraberinde getirir. Örneğin, üzerinde çalışılan ve çare bulmak istenen bir hastalığın insanlarda belirtilerini göstermesi aylar, hatta yıllar alabilir. Gelişimsel hastalıkları incelemek için insan embriyoları kullanmak ise etik kurallarla kısıtlanmıştır. Ayrıca, denek olarak kullanılmak istenen insanların genetik ve çevresel geçmişlerindeki farklılıklar ortaya çıkan sonuçların değerlendirilmesinde yanıltıcı etkiye sahip olabilir.  Bu gibi sebeplerden ötürü bilim insanları merak ettikleri ve topluma katkı sağlayacağını düşündükleri biyolojik ve tıbbi konuları, farklı yapılardaki canlıları laboratuvar ortamında kullanarak yanıtlamak yoluna giderler. Evrimsel benzerlikler sayesinde, elde ettikleri deney sonuçlarının daha üstün canlılardaki karşılığını inceleyebilirler. Model organizmaların kısa sürede yeni bireyler üretebilmesi ve yapılan deneylerin sıklıkla tekrarlanabilmesi, bilimsel ilerlemelere büyük bir hız kazandırır. Balık, kurbağa, fare, sıçan ve primat (maymunlar) gibi omurgalı hayvanların da insanlar gibi acı hissedebildiklerini biliyoruz. Deneyler sırasında hayvanların yaşayacağı rahatsızlığı ve kullanılan hayvan sayısını en aza indirebilmek için, hayvan deneyleri de çok sıkı etik düzenlemelere tabi tutulur. Bu düzenlemeler çerçevesinde yerel etik kurullarından gerekli izinler alınır ve uluslararası anlaşmalarla belirlenen etik kurallarına uyulur. Aksi takdirde araştırmacılara ciddi yaptırımlar uygulanır.

Geçmişten bugüne kullanılan bazı model organizmalar

Bilim insanları yıllar boyunca şempanzeden solucana, balıktan bakterilere kadar geniş bir gelişmişlik yelpazesindeki canlıları model organizmalar olarak kullandılar. Her bir model organizma bilgi dağarcığımızı farklı yönlerden geliştirdi. Örneğin, Gregor Mendel tohum şekli, gövde boyu, çiçek rengi gibi özelliklerde farklılık gösteren bezelye bitkilerini birbirleriyle çiftleştirdi ve elde ettiği sonuçlarla kalıtım biliminin ilk adımlarını attı [1]. Mendel’in vardığı sonuçlardan yola çıkılarak, yıllar içerisinde benzer kalıtım mekanizmalarının diğer organizmalarda da bulunduğu ortaya kondu. Kanser tedavisinde kullanılan immünoterapi (bağışıklık terapisi) yöntemleri, fare ve sıçanların insanlara evrimsel olarak yakınlığından yararlanılarak, bu organizmalar üzerinde geliştirildi ve sonradan insanlara başarıyla uygulandı. [2]. Şempanzelerle yapılan deneyler ile beyin aktivitesinin davranışlarımızı nasıl düzenlediğini öğrendik [3]. Deniz süngerlerinin sinir hücreleri üzerinde yapılan çalışmalar hafızanın moleküler temellerini ortaya koydu ve araştırmacılara Nobel ödülü kazandırdı [4]. Denizlerde yaşayan bir semender türü olan axolotl ile rejenerasyonun (kaybolan bir organın kendini yenileme özelliği) gen ve hücre temellerini daha iyi kavrayabildik [5]. Kurbağa yumurtaları üzerindeki incelemelerle embriyo gelişimi ve hücre bölünmesi konusunda aydınlandık [6]. Solucanlarla yapılan çalışmalar ile, aksaklık olması durumunda kansere yol açabilen, programlanmış hücre ölümlerinin (apoptoz) sebeplerini anlayabildik [7]. Kısaca, yakın akrabalarımız primatlar (maymunlar) ve diğer omurgalılar kadar, evrimsel olarak bize daha uzak olan solucan gibi omurgasız canlılar da insan doğasının bilinmeyen yönlerini anlama yolunda çok önemlidir.

Bu yazımızda sizlere model organizmaların bilimsel çalışmalardaki yeri ve önemine dair kısa ipuçları verdik. Bu yazıya ilham veren esas eser ise Amerika Birleşik Devletleri’nde geçtiğimiz aylarda yayımlanan Stephanie Elizabeth Mohr imzalı “First in Fly” (İlk Kez Sineklerde) başlıklı kitap [8]. Kitap, bu yazımızda bahsetmediğimiz bir model organizma olan meyve sineği Drosophila melanogaster‘in biyomedikal çalışmalardaki kullanımına dair adeta bir saygı duruşu niteliğinde. Mohr bu kitabıyla, meyve sinekleri üzerinde 1910 yılında Thomas Hunt Morgan ile başlayan bilimsel yolculuğun günümüze kadarki bir özetini ortaya koyuyor. Buradan yola çıkarak, yeni yazı dizimizde meyve sineğini mercek altına almakta fayda olduğunu düşündük.

Bir sonraki yazımızda meyve sineği araştırmalarının tarihi ve getirileri üzerinde duracağız. Takip eden yazılarımızda ise farklı başlıklar altında meyve sineklerinde yapılan araştırmaların bilimsel ilerleyişe ne gibi katkılarda bulunduğunu sizlerle paylaşmaya çalışacağız.

Gelecek yazımızda görüşmek üzere!

Bilimle kalın!

 

Hazırlayan: Uğur Dağ

Editörler: Burcu Gümüşçü, Bilge San

Görsel: Bob Goldstein [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons

KAYNAKÇA:

  1. Reid, J. B., & Ross, J. J. (2011). Mendel’s Genes: Toward a Full Molecular Characterization. Genetics, 189(1), 3-10. doi:10.1534/genetics.111.132118
  2. Olson, B., Li, Y., Lin, Y., Liu, E. T., & Patnaik, A. (2018). Mouse Models for Cancer Immunotherapy Research. Cancer Discovery, 8(11), 1358-1365. doi:10.1158/2159-8290.Cd-18-0044
  3. Schultz, W., Apicella, P., & Ljungberg, T. (1993). Responses of monkey dopamine neurons to reward and conditioned stimuli during successive steps of learning a delayed response task. The Journal of Neuroscience, 13(3), 900-913. doi:10.1523/jneurosci.13-03-00900.1993
  4. Martin, K. C., Casadio, A., Zhu, H., Yaping, E., Rose, J. C., Chen, M., . . . Kandel, E. R. (1997). Synapse-specific, long-term facilitation of aplysia sensory to motor synapses: a function for local protein synthesis in memory storage. Cell, 91(7), 927-938.
  5. Nowoshilow, S., Schloissnig, S., Fei, J.-F., Dahl, A., Pang, A. W. C., Pippel, M., . . . Myers, E. W. (2018). The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. Nature, 554, 50. doi:10.1038/nature25458
  6. Haremaki, T., Deglincerti, A., & Brivanlou, A. H. (2015). Huntingtin is required for ciliogenesis and neurogenesis during early Xenopus development. Dev Biol, 408(2), 305-315. doi:10.1016/j.ydbio.2015.07.013
  7. Peden, E., Killian, D. J., & Xue, D. (2008). Cell death specification in C. elegans. Cell Cycle, 7(16), 2479-2484. doi:10.4161/cc.7.16.6479
  8. Mohr, Stephanie Elizabeth. First in Fly: Drosophila Research and Biological Discovery. Harvard University Press, 2018.