Ahtapotlar, sinir sistemlerinin daha hassas özelliklerini radikal bir şekilde değişen sıcaklıklara karşı korumak için inanılmaz bir yol buldular.
Bu ilginç canlılar, çevre koşulları dalgalandığında, sinir hücrelerindeki kilit proteinleri hızla yeniden kodlayarak kritik nörolojik faaliyetlerin işlevsel kalmasını sağlayabiliyorlar. Bunu, bazı ahtapot ile mürekkep balığı türlerinde bulunan ve eşsiz bir yetenek olan RNA’larını anında düzenleme yöntemiyle yapıyorlar.
Bu alışılmadık, ancak etkili bir strateji gibi görünüyor ve bilim insanları, bunun kafadanbacaklılar dünyasında yaygın olarak benimsenebileceğine inanıyor.
Cell’de yayımlanan yeni araştırmanın kıdemli yazarı, Chicago Üniversitesi Deniz Biyolojisi Laboratuvarından deniz biyoloğu Joshua Rosenthal, “Genellikle genetik bilgimizin sabit olduğunu düşünürüz ancak çevre, proteinleri nasıl kodlayacağınızı etkileyebilir ve kafadanbacaklılarda bu büyük ölçekte gerçekleşir.” diyor.
“RNA yeniden kodlaması, organizmalara istedikleri zaman ve yerde çeşitli proteinleri ifade etme seçeneği sunar. Kafadanbacaklılarda yeniden kodlamanın çoğu, sinir sistemi işlevi için gerçekten önemli olan proteinler içindir, bu nedenle doğal soru şudur: Bunu fiziksel çevrelerindeki değişikliklere uyum sağlamak için mi kullanıyorlar?”
Hayatta kalmak için kendi genetik talimatlarımız değişebilir ancak bu, DNA’nın nesilden nesile değişmesiyle yavaşça gerçekleşme eğilimindedir. Genetik koddaki varyasyonlar, beynimizdeki sistemler ve yapısal destekler de dâhil olmak üzere vücudumuzu oluşturan proteinlerin nihai şeklini ve işlevini belirler.
Yine de DNA, proteinleri doğrudan yapmaz. Kimyasal olarak kodlanmış bu talimatlar hücrelerinizin çekirdeğinde kalır, haberci RNA (veya mRNA) adı verilen bir ara molekül aracılığıyla şablonlar üretilir ve bu moleküller, çekirdekten çevredeki yapışkan maddeye geçerek küçük “protein oluşturma makinelerini” besler.
Çoğu organizmada bu oldukça basittir; şablon bir kez yayımlandığında, RNA’da daha fazla değişiklik olmaz. Ancak kafadanbacaklılarda işler biraz farklı.
Deniz Biyoloji Laboratuvarı ve Saint Francis Üniversitesinden deniz biyoloğu Matthew Birk liderliğindeki bir araştırma ekibi, bir dizi deney yürüttü.
Denekleri, tüm genomu ilk kez 2005 yılında dizilenen ve genetik değişiklikleri anlamak için yararlı bir hayvan olan Kaliforniya iki noktalı ahtapotlarıydı (Octopus bimaculoides).
Araştırmacılar, bu ahtapotları 22 santigrat derece sıcak suya ya da 13 santigrat derece çok daha soğuk suya alıştırdıktan sonra genetik bilgilerini veri tabanı genomuyla karşılaştırdı. Özellikle bilinen 60.000’den fazla düzenleme bölgesine bakıldı ve bulunan şey oldukça şaşırtıcıydı.
Makalenin eş kıdemli yazarı Tel-Aviv Üniversitesinden fizikçi Eli Eisenberg, “Sıcaklığa duyarlı düzenleme, bölgelerimizin yaklaşık üçte birinde – 20.000’den fazla ayrı yerde – meydana geldi; yani bu orada ya da burada olan bir şey değil. Bu küresel bir fenomen.” diyor.
“Ancak bu durum eşit şekilde gerçekleşmiyor: Düzenlenen proteinler nöral proteinler olma eğiliminde ve sıcaklığa duyarlı olan neredeyse tüm bölgeler, soğukta daha yüksek oranda düzenleniyor.”
Dolayısıyla düzenleme, ılık sudan ziyade soğuğa alışmaya tepki olarak, özellikle soğuk sıcaklıklara duyarlı sinir proteinlerini etkiliyor gibi görünüyor. Ve ahtapot sinir sisteminin işlevi için kritik olan yapısal proteinlerin (kinesin ve sinaptotagmin) testleri, yapılan değişikliklerin işlevler üzerinde bir etkisi olacağını ortaya koydu.
Ekip ayrıca değişikliklerin ne kadar hızlı gerçekleştiğini de test etti. Bir ahtapotun tankının sıcaklığını 14 santigrat dereceden 24 santigrat dereceye veya tam tersine ayarlayarak sıcaklığı 20 saat boyunca 0,5 derecelik artışlarla yukarı veya aşağı ayarladılar. Sıcaklık değişimine başlamadan hemen önce, hemen sonra ve dört gün sonra her bir ahtapotta RNA düzenlemesinin kapsamını test ettiler.
Birk, “Bunun ne kadar hızlı gerçekleşebileceğine dair gerçek bir fikrimiz yoktu. Bir günden daha kısa bir süre içinde önemli değişiklikler görebiliyorduk ve dört gün içinde, bir ay sonra bulduğunuz yeni kararlı durum seviyelerindeydiler.”
Bu bulgular, kafadanbacaklı RNA düzenlemesinin en azından bir işlevinin, hayvanlar için tehlikeli olabilecek koşullara hızlı bir yanıt olduğunu gösteriyor. Bir tepkiye yol açabilecek başka çevresel değişkenler de var. Bunlar arasında düşük oksijen, kirlilik ve değişen sosyal koşullar yer alıyor.
Araştırmacılar, RNA düzenlemenin ahtapotlar ve mürekkep balıkları arasında çevreleri değiştikçe hayatta kalmak için oldukça yaygın bir strateji olduğundan şüpheleniyor ve bunun nasıl kullanıldığını daha ayrıntılı olarak araştırmayı planlıyor.
Derleyen: Görkem Süner
