Oldukça nadir görülen bir süreç: Bir alg, bir bakteriyi hücre organına dönüştürdü. Bu onu atmosferik nitrojeni kullanabilen ilk yüksek canlı yapıyor.

 

Evrimdeki en nadir süreçlerden biri… ve bu süreç olmasaydı bizler de var olamazdık. Birkaç istisnai durumda hücreler yabancı bir organizmayı kendi organlarına dönüştürebilmektedir. Yaşamın ilk günlerinde, bu ilk gerçekleştiğinde, onların enerji üretimi olmadan daha yüksek yaşam formlarının olamayacağı mitokondriler ortaya çıktı. Daha sonra bir siyanobakteriden bitkilerin güneş enerjisini toplamak için kullandığı kloroplastlar oluştu. California Üniversitesi’nden Tyler H. Coale ve Valentina Loconte liderliğindeki bir ekip, şimdi başka bir organizmanın simbiyozdan hücrenin yapı taşı oluşumu sınırını aştığını bildirdi. Science dergisindeki yayına göre, bir siyanobakteri bağımsızlığını kaybederek bir alg türü olan Braarudosphaera bigelowii için artık bir organel görevi görerek onun faydalanması için amonyak üretiyor. Bu da, Braarudosphaera ve akrabalarını, havadaki nitrojeni bağımsız olarak kullandığı bilinen tek yüksek organizmalar yapıyor.

Şimdiye kadar sadece bakteriler bu özel yeteneğe sahipti. Atmosferdeki nitrojen (N2) kimyasal olarak son derece kararlıdır ve yalnızca demir içeren özel metaloenzimlerin yanı sıra biyolojide nadir bulunan molibden veya vanadyum metalleri tarafından parçalanabilir. Bu biyokimyasal olarak çok karmaşıktır. Bu nedenle bunu yapabilen bakterilerin çoğu, diğer organizmalarda simbiyotik olarak yaşar ve onlara amonyak karşılığında diğer besin maddelerini sağlar – örneğin fasulye ve bezelye köklerinde. Braarudosphaera’nın nitroplast olarak bilinen organelleri bir zamanlar bu tür ortakyaşarlardı ve bağımsızlıklarını kaybetmelerinin üzerinden 90 milyon yıldan az bir zaman geçti.

Aslında uzmanlar uzun süredir nitroplastların hâlâ simbiyotik bakteriler olduğunu varsayıyordu. Çünkü simbiyoz ile hücre bileşeni arasındaki sınır akışkandır. Gerçek ortakyaşarlar bile konakçıları sayesinde artık ihtiyaç duymadıkları genleri yavaş yavaş kaybederler ve bir süre sonra artık bağımsız olarak var olamazlar. Ancak Coale ve Loconte’nin ekibinin araştırmalarında keşfettiği gibi nitroplastların Braarudosphaera’ya entegrasyonu bundan daha da ileri gidiyor. Eski ortakyaşam, yalnızca fotosentez ve metabolizma genlerini kaybetmiş değil, aynı zamanda konakçısından gelen genleri ve proteinleri de içeriyor, boyutunu alglerin ihtiyaçlarına göre uyarlıyor, hücre iskeletine entegre oluyor ve onunla sıkı bir şekilde koordineli bir şekilde bölünüyor. Bu özelliklerin tümü klasik organellere özgüdür.

Ancak bakterinin sınırı geçip bir organele ulaşması o kadar da uzun zaman önce olmayabilir. Nitroplastlar hâlâ serbest yaşayan bakterilere o kadar benziyor ki, uzun süre boyunca simbiyotik olarak kabul edildiler. Genetik çalışmalar alg ve bakterilerin muhtemelen yaklaşık 150 milyon yıl önce bir araya geldiğini gösteriyor. O zamanlar okyanuslardaki besinler son derece kıttı. Yaklaşık 90 milyon yıl önce ortakyaşarlar, ilgili konakçılarına sıkı sıkıya bağlıydı, böylece evrim sürecinde türleşmelerini sıkı bir şekilde takip ediyorlardı. Bunu takip eden milyonlarca yıl içinde giderek daha fazla gen kaybettiler ve konakçı hücre, metabolizmaları için özel proteinler sağlamaya ve bunları hücre yapılarına entegre etmeye başladı. Böylece her ikisi de bir topluluktan bonus organa sahip bir hücreye dönüştü.

Kaynak: Spektrum.de