Nesiller boyu yaşamlarını karanlık mağaralarda geçiren canlılar, bu ortamlardaki koşullara uyum sağlarlar. Meksika kör mağara balığı (Astyanax mexicanus), Meksika’ya özgü bir tropikal tatlı su balığıdır. Yaklaşık 1.5 milyon yıl önce, bu balıkların bir kısmının karanlık mağaralarda kapalı kaldığı ve bu durumun yüzey sularında yaşayanlardan farklı biçimlerde, gözleri olmayan ve farklı fizyolojik ve davranışsal özelliklere sahip balık formlarının oluşmasına yol açtığı biliniyor. Bu farklılıklara rağmen, yüzey ve mağara formları benzer genomları paylaşmakta ve birbirleri ile eşleşebilmektedirler. Mağara formları erken göz gelişimine başlarlar ancak bu programı sürdüremezler ve gelişimin birkaç günü içinde göz dejenerasyonu gerçekleşir.

Meksika kör mağara balıkları gibi uzun süre karanlıkta yaşayan başka bir tür olan çıplak kör farelerinin de gözleri bulunmamaktadır. Ancak çıplak kör farelerde göz gelişimini kontrol eden anahtar genlerde onları etkisiz hale getiren mutasyonlar varken, mağara balıklarının genlerinde böyle mutasyonlar yok.

Ancak, mutasyonlar gen aktivitesini değiştirmenin tek yolu değil. Geçtiğimiz ay Nature Ecology and Evolution dergisinde yayınlanan yeni araştırmalar, bu balıklardaki göz eksikliğiyle ilgili farklı bir açıklama getiriyor. Epigenetik düzenleme, genlerin DNA dizisi değiştirilmeden, genellikle geçici bir şekilde gen aktivitesinin kontrol edildiği bir süreçtir. Epigenetik düzenlemeye tabi tutulan genler normal proteinler üretebilir, ancak üretilen protein miktarı düzenlenir.

Epigenetik düzenleme yöntemlerinden birisi olan DNA metilasyonu, belirli genlerin aktivitesini kontrol eden DNA’ya metil gruplarının eklenmesidir. ‘DNA metiltransferazlar’ olarak adlandırılan enzimler tarafından eklenen bu gruplar, DNA’yı erişilemez hale getirip hedeflenen genleri sustururlar ve protein sentezini indirger.

Bu yeni çalışmada araştırmacılar,  kör mağara balıklarındaki göz gelişimini kontrol eden bir grup genin bu epigenetik düzenleme yöntemiyle susturulduğunu gösterdi. Bu mağara balıkları, yüzey balıklarından daha yüksek miktarda metiltransferaz enzimine sahip. Bu enzim, göz gelişiminde önemli olan genlere metil grupları ekleyerek gelişme sırasında etkin hale gelmesini engelliyor ve gen ifadesini (ekspresyonunu) yüzey balıklarında görülen seviyelerin yaklaşık yarısına indiriyor.

Araştırma sonuçları, metilasyonun bu balıklardaki değişikliklerin merkezinde olduğuna dair kanıtlar sunuyor. 5-Azacytidine adlı bir ilaç, bir metilasyon inhibitörüdür. İlacın mağara balık embriyolarında gözlere enjekte edilmesi, göz gelişiminin kısmen devam etmesini sağlayarak, değişikliklerin metilasyondan kaynaklandığını doğrulamıştır.

Metilleyen enzimin mağara balıklarında neden daha fazla bulunduğu hala gizemini koruyor ve bunun nedeni DNA dizilerindeki değişiklikler olabilir. Çalışma, epigenetik düzenlemeyi gerçekleştiren küçük genetik değişikliklerin, büyük gen gruplarının ekspresyonundaki dramatik değişiklikleri tetikleyerek evrimde önemli bir rol oynayabileceğini göstermektedir.

 

Çeviri: Zeynep Ersoy

Düzenleyen: Nazlı Ayhan

 

Kaynaklar:

Görsel Kaynağı: Cincinnati Üniversitesi