Biyolojinin gizemlerinden biri hücrelerimizdeki mitokondrilerin – enerjiden sorumlu organellerin- kendi DNA’larının olması. Hücrenin kendine ait işlevsel genetik materyali varken, mitokondrinin genetik materyali neden saklandı? 2016 yılında yapılan bir çalışma bu soruya bir cevap öneriyor.

Bir milyardan fazla yıl önce mitokondriler bağımsız tek hücreli canlılardı. Daha sonra büyük hücreler tarafından yutuldular. Fakat ilginç olan sindirilmek yerine, kendilerini yutan hücreler tarafından kullanılmaları oldu. Böylece mutual ilişki türünün en ilginç örneklerinden biri oldular. Yıllar içerisinde sahip oldukları DNA azaldı. Su an hücre çekirdeği genetik materyalin çok büyük çoğunluğunu bulunduruyor. Hatta bu materyalin içinde mitokondrinin işlevini sürdürmesini sağlayan genler de var. Örneğin, insan mitokondrisi sadece 37 gene sahipken, hücre çekirdeğinde 20000’den fazla mitokondri ile ilişkili gen var. Bu da gösteriyor ki mitokondrinin orijinal genleri zaman içinde çekirdeğe göçmüş. Peki eğer genler bu şekilde çekirdeğe geçebiliyorsa, mitokondrideki 37 gen neden kaldı? Üstelik de bu genlerdeki mutasyonlar ölümcül hastalıklara neden olabilirken.

Bilim insanları şimdiye kadar bu soruya farklı cevaplar vermişlerdi, fakat bu cevaplardan birini doğru olarak kabul ettirecek güçte veri yoktu. Birmingham Universitesi’nden Iain Johnston ve Cambridge Whitehead Enstitusu’nden Ben Williams problemi modelleyip, hipotezleri matematiksel olarak karşılaştırdılar. Bitkilerden, hayvanlardan, mantarladan ve amiplerden alınan 2000’den fazla mitokondri genini inceleyerek bunların evrimsel yolculuğunu takip ettiler. Oluşturdukları algoritma ile genlerin zamanın belli noktalarında kaybolma olasılıklarını hesapladılar.

Mitokondri hücrenin enerji ihtiyacını kıvrımlı zarındaki elektron taşıma sistemi sayesinde karşılar. Bu sistem bir dizi büyük küresel zarın içine gömülü protein içerir. Johnson ve Williams’in hesapları işte bu proteinleri kodlayan genlerin mitokondride kaldığını ortaya çıkardı. Diğer bütün islevlerden sorumlu genlerin ise çekirdeğe göçtüğünü gördüler.

Peki hücre neden bu genleri mitokondri içinde bıraktı? Johnson’a göre bu genlerin mitokondride kalması hücrenin her bir mitokondriyi kontrol edebilmesini sağlıyor. Bu genler adeta hücrenin müdahalesi için kontrol paneli görevi görüyor. İçerdiği binlerce mitokondride değişiklik yapmaktansa, sadece belli mitokondrilerdeki genleri düzenleyerek küçük çaplı etkin kontrol sağlıyor. Biyolog John Allen bunu yangına müdehaleye benzetiyor. Eğer büyük bir apartmandaki odalardan sadece biri yanarsa yangın söndürücüyü alır hemen müdahale edersiniz.

Johnston ve William’in modeli aynı zamanda başka etkenlere de işaret ediyor. Örneğin, hidrofobik (su-sevmez) proteinleri kodlayan mitokondri genlerinin çekirdeğe göcmediği de çalışmanın sonuçlarından. Çünkü eğer bu proteinler hücrenin herhangi başka bir yerinde üretilseydi hücre içi sulu ortamdan taşınıp mitokondriye gelmeleri problem olacaktı. Dolayısıyla onları kullanılacakları yerde üretmek çok daha verimli bir mekanizma.

Bilimle kalın!

Çeviren: Gözde Eskici
Kaynak: http://www.sciencemag.org/news/2016/02/why-do-our-cells-power-plants-have-their-own-dna