Bir Mutasiya, Təkhüceyrəlilikdən Çoxhüceyrəliliyə Təkamüldə Əhəmiyyətli Rol Oynadı!

Təkamül tarixinin ən əhəmiyyətli pillələrindən olan çoxhüceyrəli həyatın təkamülünə doğru atılan ilk addımın, bir gen üzərində meydana gələn nöqtə mutasiya (DNT-nin tərkibində olan azot əsaslarından -T,S,A,Q- birinin digəri ilə əvəz olunması) ilə tətiklənə bildiyi göstərildi. Minnesota Universitetinin Bioloji Elmlər Bölümünün alimləri William Ratcliff ve Michael Travisano tərəfindən 2012-ci ildə nəşr olunmuş çoxhüceyrəli həyatın təkamülünə dair bir araşdırmada, təkhüceyrəli maya göbələklərindən, çoxhüceyrəli primitiv (‘qar dənəsi' adı verilən) strukturların təkamülünün, uyğun şərtlərdə, yalnız 60 gün içində reallaşa bildiyi göstərilmişdi. Araşdırma aparan qrup, işlərinə davam edərək 2015-ci ilin Yanvar ayında yeni məqalə dərc etdilər. Yeni məqalədə, laboratoriyada təkamülləşmiş "qar-dənəsi" hüceyrə yığınlarında ana-bala hüceyrələrin bir-birlərinə birləşmələrinə səbəb olan mutasiyalardan ən əsas olanını təyin edirlər.

Laboratoriyada təkamülləşən çoxhüceyrəli strukturlarda, hüceyrə yığınının, ana-bala hüceyrənin bölünmə sonrası - təkhüceyrəli əcdadlardan fərqli olaraq- ayrılmaması nəticəsində meydana gəldiyi müşahidə edilmişdi.

Yeni araşdırmada alimlər, əcdad təkhüceyrələri və təkamülün ilk 7 günündə seçilmiş sadə çoxhüceyrəli yığınları müqayisə etdilər. Bunu edə bilmək üçün, təcrübə əsnasında hər gün yaranan hüceyrələrin bir qismi "canlandırıla bilər fosil qeydi" şəklində -80 santiqrad dərəcəli dondurucuda saxlanmışdı. Təkamülün iki fərqli mərhələsini təmsil edən, yeni təkhüceyrəli və 7 günlük sadə çoxhüceyrəli yığınlar arasında, hansı genlərin ifadəsinin(*) dəyişdiyinə baxdılar.

Məqalədə, gen ifadəsi nisbətləri təkamül müddətində ən çox azalan 10 gendən 7-sinin, hüceyrələrin səthinə yerləşən və ana-bala hüceyrə ayrılmasında rol oynayan zülalları sintez edən genlər olduqları göstərilir.

Bu 7 gen, təkhüceyrəli əcdadlarda əhəmiyyətli dərəcədə ifadə edilməkdədir. Gen ifadəsi nəticəsində sintez edilən zülallar, ana-bala hüceyrələrin xarici səthlərinin bir-birlərindən fiziki olaraq ayrılmasını təmin edir. Təkamülün yalnız 7-ci günündə seçilmiş sadə çoxhüceyrəli yığınlarda isə, bu 7 gen, əcdad hüceyrələrdəki nümunələrlə müqayisə edildikdə, 3-16 qat arasında, daha az ifadə edilməkdədir. Bunun nəticəsində də 7-ci gün seçilmiş hüceyrə yığınlarında ana-bala hüceyrə ayrılması reallaşmayıb, çoxhüceyrəli strukturlar təkamülləşməyə başlayır.

Araşdırmaçılar, 7 genin ifadə səviyyələrini təşkil edən ACE2 adlı ortaq bir gen olduğunu müəyyən edirlər. ACE2 adlı genin DNT ardıcıllığı araşdırıldıqda, fərqli təcrübə balonlarında müstəqil olaraq təkamülləşən qar-dənəsi strukturlarından yarısında, bu genin mutasiyaya uğramış olduğu göstərilir. Bu mutasiyalar nəticəsində, ACE2 geninin kodlaşdırdığı Ace2 zülalının quruluşu dəyişməkdədir. Quruluşu dəyişən mutant Ace2-zülalı, ifadələrinə nəzarət etdiyi hədəf genləri əvvəlki kimi aktivləşdirmir. Bu genlərdən, ana-bala ayrılmasında rol oynayan 7 ədəd hədəf zülalın miqdarları da böyük nisbətdə düşür.

Bu tapıntı təcrübi olaraq da sübut edilir. Bunun üçün araşdırmaçılar, təkhüceyrəli əcdadlarda ACE2 genini genetik üsullarla tamamən sildilər. Bu təkhüceyrəli strukturların, təcrübədə təkamülləşən sadə çoxhüceyrəli yığınlarda olduğu kimi bir-birlərinə yapışdıqlarını, yəni "çoxhüceyrəliləştikləri" görüldü.

Bununla da kifayətlənməyib, 7 günlük seçmə nəticəsində təkamülləşən sadə çoxhüceyrəli yığınlarda mutasiyaya uğramış funksiyasız ACE2 genini, bu dəfə, mutasiyaya uğramamış əcdad ACE2 gen kopyası ilə dəyişdirən araşdırmaçılar, təkamülləşmiş çoxhüceyrəli yığınların, təkhüceyrəli əcdadlar kimi davrandıqlarını göstərirlər.

Qısaca olaraq, çoxhüceyrəli yığınların təkamülündə yalnız bir gen üzərində meydana gələn tək bir hərf dəyişməsi ilə, çox əhəmiyyətli bu təkamül "sıçramasının" ilk addımının, təxminlərdən daha sadə bir genetik dəyişmə ilə atıla biləcəyini göstərməkdədir.

Qeydlər:

Şəkil: Sol-üst şəkildə ACE2 geninin funksional oldugu (mutasiyaya uğramamış) əcdad təkhüceyrələr görünməkdədir. Sağ-üst şəkildə, əlaqədar gen mutasiyaya uğradıldıqda (silindikdə), 'qar-dənəsi' strukturlarına bənzər şəkildə, hüceyrələrin sadəcə bir-birlərinə yapışdığı müşahidə edilməkdədir. Sol-alt şəkildə, 7 gün seçilmə nəticəsində təkamülləşməyə başlayan sadə çoxhüceyrəli 'qar-dənəsi' görülməkdədir - bu hüceyrələrdə ACE2 geni nöqtə mutasiyası ehtiva edir. Sağ-alt şəkildə, 7 gün sonunda təkamülləşmiş soldakı strukturlardan, ACE2 geni funksiyalı (mutasiyaya uğramamış) bir kopya ilə dəyişdirildiyində, təkamülləşmiş yığınlar, əcdad təkhüceyrəli strukturlar kimi (təkhüceyrəli fərdlər olaraq) davranmağa başlayır.

(*) Gen ifadəsi: Genlər DNT üzərində təyin olunmuş hərf (nukleotid) silsiləsidır. Bu hərf silsiləsi, funksional (məsələn ana-bala hüceyrə ayrılmasına cavabdeh) vahidlər olan zülallar sintez edərkən, əvvəlcə ara molekul olan, mRNT (məlumat RNT-si) molekulu sintez edilməkdədir. Əlaqədar mRNT molekulunun sintez edilməsinə ‘gen ifadəsi' adı verilir. mRNT molekulları miqdarındakı artım və ya azalmalar bilvasitə olaraq zülal molekulları miqdarındakı artım və ya azalmalara uyğun gəlməkdədir. Bir zülal miqdarının azalması isə, bu araşdırmada göstərildiyi kimi, əlaqədar funksiyanın (ana-bala hüceyrə ayrılması) reallaşmamasına səbəb olur.