Yavaş Evrilen Hayatta Kalıyor

Ezop masalındaki kaplumbağa ile tavşanın yarışını hepimiz biliyoruz. İki canlı arasında yapılan yarışta, kaplumbağanın yavaş ama emin adımları, tavşanın hızlı ancak süreksiz adımlarını geçiyordu. İşin evrimsel boyutuna baktığımızda da, gördüğümüz manzara aynı. En azından bakteriler için…

Michigan State University’den Richard Lenski‘nin laboratuarında gerçekleştirilen çalışma, hızlı evrimleşen “tavşan” bakterilerin, ortamdan silindiğini, yavaş evrim geçirenlerin ise daha uzun hayatta kalabildiğini gösteriyor.

Bu şekilde daha uzun hayatta kalmanın sırrı, yavaş evrim geçiren bakterilerin daha yüksek “evrilebilirlik” karakteri göstermesinden kaynaklanıyor. Yavaş “kaplumbağa” bakteriler, hızlı “tavşan” bakterilere kıyasla, daha yavaş mutasyon geçirse de, gelecekteki yararlı mutasyonlardan daha fazla yararlanma potansiyeline sahip oluyor.

Çalışmada görev alan evrim biyoloğu Tim Cooper, “Aslında, bu durum yarışın ne kadar uzun olduğuna bağlı. Kaplumbağalar, 100 metrelik bir yarışı kazanamazlar. Ancak bir maratonda pekala başarı gösterebilirler.” diyerek, yavaş evrimin sadece uzun sürelerde avantajlı olduğunu belirtiyor.

Çalışmada, Cooper ve çalışma arkadaşları, iki farklı Escherichia coli suşunu 500, 1.000 ve 1.500 nesil boyunca izlemişler. Bu şekilde, uzun-dönemli bir bakteriyel evrimini laboratuvar ortamında gerçekleştirmişler.

Suş: Bir bakteri veya virüsün farklı alttürlerinin, aralarında genetik farklılıklar bulunan gruplarına “Suş” denebilir. Farklı suşlar arasında, ilaçlara, dış etkilere dayanıklılık vs. özellik değişiklikleri olabilir.

Bakteriler 500. nesile geldiğinde, hızlı evrimleşen “tavşan” bakterilerin, yavaş evrimleşen “kaplumbağa” bakterilere kıyasla, yararlı mutasyonları almakta daha avantajlı olduğu görülmüş. Bu ilk nesillerde, “tavşan” bakteriler, yararlı mutasyonların sayesinde daha hızlı büyüme göstermiş ve hayatta kalma oranları artarak bakteri popülasyonunun çoğunu kaplamışlar.

Ancak, nesiller ilerledikçe, yavaş evrimleşen “kaplumbağa” bakteriler, “tavşan” bakterilere yetişip, sayıca bunları geçtiği görülmüş.

Büyük Yarışta Genetik Faktörler

Bakteriler, 500. nesile geldiklerinde, her iki bakteri suşunun topA adı verilen ve DNA’nın yapısal değişikliklerinde rol oynayan bir geninde, birbirinden farklı, yararlı mutasyonların gerçekleştiği görülmüş.

Ardından iki farklı E. coli suşu, 883 nesil boyunca büyütülmeye devam edilmiş. Araştırmacılar, bu süre zarfında E. coli suşlarında, hangi mutasyonların gerçekleştiğini incelemek üzere genetik analizler gerçekleştirmiş. İncelemeler sonucunda, yavaş evrimleşen “kaplumbağa“ bakterilerin spoT adındaki bir geninde, bu canlılara avantaj sağlayacak bir mutasyonun gerçekleştiği ortaya çıkmış.

Öte yandan, hızlı evrimleşen “tavşan” bakterilerde spoT geninde yararlı bir mutasyona rastlanmamış. Üzerlerinde mutasyonları hızlıca biriktiren bu “tavşan“ bakterilerini, 500. nesilde sahip oldukları topA yararlı mutasyonu, spoT genleri üzerinde meydana gelecek olası yararlı mutasyonların oluşmasını engellemiş.

Geç Gelen Egemenlik

spoT yararlı mutasyonu ile gelen avantaj, kaplumbağa bakterilerin, tavşanlara kıyasla, ortama daha iyi avantaj sağlamasını ve bakteri popülasyonunu kaplamasını açıklıyor olabilir.

University of Manchester‘dan (İngiltere) evrim biyoloğu Daniel Rozen konuda, “Bu sonuç oldukça ilgi çekici. Çünkü, genel görüşün aksine, yüksek mutasyon hızına sahip canlıların her zaman daha fazla evrilebilir olmayabileceğini gösteriyor.” diyor.

Çalışmanın bundan sonraki basamaklarında, Cooper, tavşan bakterilerdeki topA mutasyonunun, spoT geni üzerindeki olası yararlı mutasyonları neden engellediğini yakından inceleyecek.