Okuma süresi: 7 dk

Dev tosbağalar, yaşam süreleri kayda değer bir çoğunlukla 100 yılın üzerine varabilen bir tür kara hayvanlarıdır. Yaşamlarının diğer kara hayvanlarına göre bu sıradışı uzunluğu, bilim insanlarını dev tosbağaların genetik özelliklerini (genomunu) incelemeye itti. Yakın tarihte yayımlanan bir çalışmada [1] dev tosbağa genomunda bu türün güçlü bağışıklık sistemi, verimli DNA onarımı, kanser direnci ve yaşlanmaya direnç gibi özelliklerini açıklayabilecek gen çeşitleri bulundu. Bu bulgular dev tosbağaların uzun ömürlü olmalarının altındaki evrimsel stratejilere ışık tutabilir!

Dev tosbağalar nerede yaşar?

Dev tosbağalar, günümüzde yalnızca Galápagos Adaları’nda ve bazı Hint Okyanusu Adaları’nda bulunuyorlar. Galápagos Adaları’na has 12 ila 15 arasında tür bulunuyorken, Hint Okyanusu Adaları’nda bulunan tosbağalar, Aldabra Atol’une has tek bir türe (Aldabrachelys gigantea) ait [2,3].

Galápagos Adaları’ndan Pinta’ya ait Pinta tosbağalarından (Chelonoidis abingdonii) belki de en ünlüsü Yalnız George’tu. Pinta tosbağaları adaya uğrayan balina avcıları ve kürk tacirleri tarafından 19. yüzyılda ağır bir şekilde avlanma baskısına maruz kaldı ve geçen seneler boyunca sayıları o kadar azaldı ki 2012 yılında türe ait olan tek erkek birey ‘Yalnız George’ da esaret altında hayatını kaybetti [4]. Yalnız George dünyadaki en nadir canlılardan biriydi ve bu durum onu doğa koruma ikonlarından biri haline getirdi; öldüğünde yaşının 100 civarında olduğu tahmin ediliyordu.

Dev tosbağaların genomundan ne öğrenebiliriz?

Yalnız George’un ölümüyle bir canlı türü Dünya’dan yok olmuş olsa da, gelişen DNA dizileme teknolojisi sayesinde George’tan öğrenebileceğimiz daha çok şey var! Yukarıda bahsi geçen çalışmada [1], Yalnız George ve Aldabra dev tosbağasının genomları ilk kez dizilenerek, diğer bazı sürüngen, balık, memeli genomları ile karşılaştırıldı.

DNA dizileme teknolojisi, bir organizma türünün DNA’sının hücreden çıkarılarak tüm genlerin, kromozomların sırayla okunmasına olanak tanır. Genetik dizilimin detaylı olarak saptanması sayesinde, bu teknikle bir bireydeki tüm mutasyonlar bulunabilir ya da farklı türlerin genetik farklılıkları karşılaştırılabilir.

Araştırmadan çıkan en önemli sonuçlar şöyle:

Sonuç 1: Fare ve insanlarda uzun ömürle ilişkilendirilmiş olan IGF1R geni tosbağalarda da mevcut, fakat küçük bir değişiklik (mutasyon) geçirmiş.

Sonucun anlamı: Bu küçük mutasyonun IGF1R proteininde yol açtığı yapısal değişiklik, tosbağaların uzun yaşamasına katkıda bulunuyor olabilir.

Sonuç 2: Hücre içi enerji kontrolü, DNA tamiri, tümörlere karşı koruma ve hastalıklara karşı bağışıklıkla ilgili genlerin, dev tosbağalarda diğer türlere nazaran çok daha fazla kopyalarının bulunduğu gözlendi. Örneğin çoğu memeli genomunda bağışıklıkla ilişkili PRF1 isimli genden tek kopya bulunurken, dev tosbağalarda bu genden 12 adet kopya bulunduğu rapor edildi.

Sonucun anlamı: Bir genden fazla kopya bulunması, sıklıkla, genlerden birinin işlevi bozulduğu takdirde diğer (benzer) kopyaların bu işlevi devralmasına imkan tanıyıp, bu şekilde evrimsel olarak stratejik bir avantaj sağlayabilir [5]. Yukarıda bahsi geçen genlerin çalışma mekanizması ve kontrolünün aydınlatılması, bu hayvanların uzun ömürlü olmalarının altında yatan evrimsel stratejilere dair bize ipuçları sunup, yaşlanmanın genetik belirteçlerini anlamamız konusunda yardımcı olabilir.

Kanser direnci ile gen ilişkisi

Bir organizmada bulunan bütün hücrelerin kanser olma riski sabit olsaydı, organizmada bulunan hücre sayısı arttıkça kanser gözlenme oranının da artması, yani büyük hayvan türlerinde küçüklerden daha sık kanser gözlenmesi beklenirdi. Fakat memelilerde, tür seviyesinde karşılaştırma yaptığımızda organizma büyüklüğü ile gözlenen kanser oranı arasında böyle bir ilişki bulunmuyor. Bu çıkmaza Peto Paradoksu [6] adı veriliyor. Peto Paradoksu’na açıklık getirebilmenin yolu, büyük hayvanlardaki bağışıklık sistemi ve uzun ömür konularında daha detaylı bilgi elde etmek. Dev tosbağalarla ilgili yukarıda özetlenmiş bulgular daha başlangıç seviyesinde olsa da, fillerin uzun ömürlü olmaları ve kanser gelişimine karşı gösterdikleri direnç üzerine araştırmalar bir süredir yapılıyor.

Örneğin, p53 geninin ürettiği protein, aşırı hücre bölünmelerini engelleyerek tümör baskılayıcı görevi görür. İnsan genomunda p53 geninden tek kopya bulunurken, fillerde 20 kopya olduğu ve bu kopyalar sayesinde daha fazla p53 proteini ürettikleri gösterilmiş [7, 8]. Fare deneylerinden biliniyor ki p53’ün işlevi bazı mutasyonlar aracılığıyla arttırıldığında (yani fareler daha fazla p53 proteini üretmeye başladığında), mutant farelerde tümör baskılama konusunda artış gözleniyor fakat aynı zamanda erken yaşlanma da görülüyor [9]. Öyleyse filler hem kanser direnci gösterip hem de yaşlanma mekanizmalarına karşı nasıl daha toleranslı olabiliyorlar? Bu ve benzer soruların cevaplarını büyük hayvanların uzun yaşamı ve kanser direnci ile ilgili çalışmaların artmasıyla bulabilir, böylece muhtemel bulguların insanlardaki tıbbi uygulamalara uyarlanmasına yardımcı olmasını sağlayabiliriz.

Sonuç olarak dev tosbağa genomlarının dizilenmiş olması kanser direnci ve uzun ömür hakkında pek çok yeni soru sormamız için harika bir başlangıç noktası sağlıyor. Daha genomu dizilenmemiş pek çok omurgalı türü bulunduğunu düşünürsek gelişen teknoloji sayesinde, gelecek pek çok heyecan verici bulguya gebe diyebiliriz!

Yazar: F. Gözde Çilingir

Editörler: Burcu Erdoğan, Bilge San

  

Notlar

Atol: Mercan resiflerinin oluşturduğu halka biçiminde ada

Kaynaklar

[1] V. Quesada, S. Freitas-Rodríguez, J. Miller, J.G. Pérez-Silva, Z.F. Jiang, W. Tapia, O. Santiago-Fernández, D. Campos-Iglesias, L.F. Kuderna, M. Quinzin, M.G. Álvarez, “Giant tortoise genomes provide insights into longevity and age-related disease,” Nature Ecology & Evolution, vol 3-1, p87, Jan. 2019.

[2] A. Caccone, G. Gentile, J.P. Gibbs, T.H Fritts, H.L. Snell, J. Betts, J.R. Powell, “Phylogeography and history of giant Galápagos tortoises,” Evolution, vol 56-10, pp. 2052-66, Oct. 2002.

[3] I.R. Swingland, M.J. Coe, “The natural regulation of giant tortoise populations on Aldabra Atoll: recruitment,” Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences, vol 286-1011, pp. 177-88, Jul. 1979.

[4] D.L. Edwards, E. Benavides, R.C. Garrick, J.P. Gibbs, M.A. Russello, K.B. Dion, C. Hyseni, J.P. Flanagan, W. Tapia, A. Caccone, “The genetic legacy of Lonesome George survives: giant tortoises with Pinta Island ancestry identified in Galápagos,” Biological Conservation, vol 1-157, pp. 225-8, Jan. 2013.

[5] J. Zhang, “Genetic Redundancy,” in Evolutionary Systems Biology, O.S. Soyer, Ed. New York: Springer Verlag: 2012, pp. 279-300.

[6] R. Peto, F.J. Roe, P.N. Lee, L. Levy, J. Clack, “Cancer and ageing in mice and men,” British Journal of Cancer, vol 32-4, p.411, Oct. 1975.

[7] M. Sulak, L. Fong, K. Mika, S. Chigurupati, L. Yon, N.P. Mongan, R.D. Emes, V.J. Lynch, ”TP53 copy number expansion correlates with the evolution of increased body size and an enhanced DNA damage response in elephants,” bioRxiv, p. 028522, Jan. 2016.

[8] L.M. Abegglen, A.F. Caulin, A. Chan, K. Lee, R. Robinson, M.S. Campbell, W.K. Kiso, D. L. Schmitt, P.J. Waddell, S. Bhaskara, S.T. Jensen, C.C. Maley, J.D. Schiffman, “Potential mechanisms for cancer resistance in elephants and comparative cellular response to DNA damage in humans,”.JAMA, vol 314-17, pp. 1850–1860, Nov. 2015.

[9] S.D. Tyner, S. Venkatachalam, J. Choi, S. Jones, N. Ghebranious, H. Igelmann, X. Lu, G. Soron, B. Cooper, C. Brayton, S.H. Park, “p53 mutant mice that display early ageing-associated phenotypes,” Nature, vol 415-6867, p. 45, Jan. 2002.

Görsel Kaynağı: Mark Moffett – Minden Pictures