Geçtiğimiz hafta gündemin en ilginç ve en çok konuşulan konularından biri hiç şüphesiz Pleistosen Çağı’na (son Buzul Çağı’na kadar uzanan jeolojik dönem) ait 40.000 yıllık bir kurt başıydı. Yakutistan’ın Sibirya bölgesindeki Tirekhtyakh Nehri üstünde mamut dişleri arayan yerli halk tarafından toprağın donmuş katmanında (permafrost) bulundu. Buzul Çağı’na ait, yumuşak dokusu bozulmamış ilk yetişkin kurt kafası (Şekil 1) olan bu örnek 37,5 cm uzunluğunda ve öldüğü zaman 2-4 yaşlarında olduğu tahmin ediliyor.[1]
Bozulmadan Bugüne Nasıl Geldi?
Yakutistan topraklarının büyük çoğunluğu bütün yıl donmuş kalır ve antik diş veya karkasların bakteriler tarafından çürütülmesi engellenir. Son dönemin tartışması olan iklim değişikliği yine permafrostun aşınmasına yol açarak bu tarih öncesi türlerin daha sıklıkla ortaya çıkmasına sebep oluyor.[1]
Mikroorganizma proteinlerinin maksimum fonksiyonda çalışıp organik materyalleri çürütmeleri için ideal bir sıcaklık gereklidir. Permafrost katmanındaki soğuk hava proteinleri, bu proteinlerin işlevlerinin azalmasına yol açarak çürütme işlemini yavaşlatır. Yapılan bir çalışmada düşük sıcaklıktaki mikroorganizma topluluklarının, işlevi olan karbon sindirim geni çeşitliliğinde de azalma olduğu gözlemlendi.[2]
Organizmaların Evrimsel Bağlantısı
Fiziksel yapı (morfoloji) ve genetik dizi bakımından benzerlik gösteren organizmalar soy olarak daha yakındırlar. Şekil 2’de gösterilen sırasıyla kuş kanadı, yarasa kanadı, at bacağı, balina yüzgeci ve insan kolu, morfolojik ve genetik benzerliğe örnektir ve bunların hepsi birbirlerine “homolog” olarak adlandırılır.
Şekil 3’te gösterilen durum yine kuş ve yarasa kanatlarında homolog olayını gösterir fakat benzer görüntüye sahip olmasına rağmen bal arısı kanadında ki durum “analog”tur. Kuş ve yarasada iç iskelet bulunurken bal arısında çitinden yapılı dış iskelet bulunur. Bu, bal arısının kuş ve yarasa ile aynı soydan gelmediğinin göstergesidir. Analog ve homolog birbirleriyle karıştırılmamalıdır. Homologlar evrimsel geçmişte aynı atadan gelmiş ve zamanla yeni özellikler türetmiştirler fakat analoglar ortak bir evrimsel yola sahip olmanın aksine sadece fiziksel benzerlik barındırırlar. Moleküler çalışmalar bu ayırt edilmesi zor farklılıkları DNA dizilerini çıkartarak ayırmaya yardımcı olur.[3]
Kurt Başının Laboratuvar Ortamındaki ÖnemiTokyo’da tıp fakültesi araştırmacıları tarafından kurt başı örneğinin tomografisi ile kas ve doku yapısı haritaya döküldü. İsveçli ve Japon araştırmacılar Rus bilim insanları ile birlikte çalışarak DNA ve iç beyin anatomisini araştırmaya devam etmeyi hedefliyor.[1] Buzul Çağı’ndan kalan bu kurdun şu anki kurtlardan daha büyük olup olmadığı net değil ve bu tarz kurtların yok mu oldukları yoksa soy ağacı olarak modern kurtlara bağlı olup olmadıkları gibi soruların cevaplarını yapılacak araştırmalarla alacaklar. Sibirya’da bulunan kemikler üzerine yapılan araştırmalar sonucunda köpeklerin ve modern kurtların 27.000 sene önce aynı atadan türleşme gerçekleştirerek iki farklı gruba ayrıldıklarına inanılıyor. Husky cinsi köpekler günümüzde hâlen eski kurt atalarından gen taşıyorlar. Yakutistan ve Tokyo’daki bilim insanları bir gün buz devri mamutlarının da klonlama ile hayata getirilebileceğine inanıyorlar. Fakat günümüz teknolojisi bunun için henüz yeterli değil.[1]
Buz devri ve modern kurtların birbirlerine analog mu homolog mu oldukları geçmişte izlenen çalışma yöntemleriyle (yukarıda belirttiğim gibi) mi yoksa yeni bir uygulama mı takip edilerek bulunacak ve sonuç ne olacak gibi soruların cevaplarını yayımlayacakları çalışma makalesi içerisinde öğreneceğiz.
Buzul Çağı Organizmaları ve Klonlama
Buzul Çağı’nı klonlamak, dinozorların bulunduğu çağa oranla bir adım daha mümkün görünüyor. Henüz Buzul Çağı’nı klonlamayı başaramamak klonlama işlemi için sadece DNA örneğine sahip olmanın yeterli olmamasından kaynaklanır. Dinozorlardan alınan DNA örneği yeteri kadar iyi durumda değildir. Şimdilik bilim insanları sağlam bir hücre çekirdeği ile klonlamayı gerçekleştirebiliyor ve çekirdeğin DNA’yı en ideal şekilde paketleyip depolamasını henüz en iyi biçimde doğal yaşam sağlıyor. 6 metre uzunluğundaki DNA’yı minik bir hücre zarına paketlemek yapay yönden çok zor.
Tipik bir klonlama işlemi sırasıyla aşağıdaki maddeleri içerir:
1) Klonlanacak hayvandan vücut hücresi alınır.
2) Yumurta hücresinden çekirdek çıkarılır.
3) Vücut hücresi ve çekirdeksiz yumurta hücresi kaynaştırılır.
4) Kaynaşmış hücreler petri kabı (mikroorganizma veya hücre kültürü yapılan kap) içerisine konur. Mitoz bölünmeyle hücreler çoğalır ve embriyo oluşturmaları beklenir.
5) Embriyo taşıyıcı anneye nakledilir.
Buzul Çağı’na ait donmuş bir hücre ölüdür ve buz kristallerinden parçalanmıştır. Eskiden, aşınmış ölü hücreyi, çekirdeksiz yumurta hücresiyle kaynaştırmak mümkün değilken, donmuş bir fare üzerinde temel klonlama aşamaları değiştirilerek mümkün hâle getirildi. Henüz donmuş vücut hücresindeki çekirdek direkt olarak çekirdeksiz yumurta hücresine enjekte edildi. Araştırmacılar ayrıca beyin dokusunda bulunan glukozun donma işlemini yavaşlattığını ve beyindeki donmuş hücrelerin daha sağlam olduğunu keşfettiler. Henüz donmuş farelerin aksine, 16 yıl boyunca donmuş farelerde aynı işlem klonlanma ile sonuçlanmadı. Klonlama aşamaları değiştirilerek 16 sene boyunca donmuş olan fare çekirdeği çekirdeksiz fare yumurta hücresine enjekte edildi ve petri disk içinde büyüyen embriyodan bu sefer embriyonik kök hücreler izole edildi. Bu kök hücrelerden biri yine kaynaştırma yöntemiyle çekirdeksiz yumurta hücresi ile kaynaştırıldı ve oluşan embriyo başarıyla klonlandı.
Mamut ve diğer Buzul Çağı organizmalarında klonlama işlemi farelerde olduğundan daha zor. Henüz bir filden mamut dünyaya getirmek hiç denenmedi. Mamutların yumurta hücresine sahip değiliz. Filin yumurta hücrelerini kullanmak farelerden daha zor çünkü deneme yanılma yöntemlerinden 1000 adet fare hücresine ihtiyaç varsa 1000 adet fil hücresi izole etmek çok daha zor. Her yumurta hücresi her hayvana uygun değil, ayrıca filinkiler mamutlara uymayabilir. Mamutların DNA’sı %80 oranında analiz edildi ve filin DNA’sına %99,4 oranında benzerlik bulundu. Bu da mamutların klonlanmasında bir umut ışığı yaktı.[4][5]
Bulunan bu kurt başı örneğinin klonlanması en az mamutlarınki kadar zor. Modern kurt ile olan DNA benzerliği bile henüz bilinmiyor.
Bir başka keşifte 42.000 yıl önce yine Yakutistan’da ölen bir tay bulundu. Bu tay bulunduğunda vücut dokularında kan dolaşıyordu ve keşfedilen en eski kan olarak literatüre geçti. Ayrıca böbreğinde yine tarihin en eski idrarını buldular. Korunma boyutunun muhteşem olduğu düşünülüyor ancak öldüğü zaman henüz yeni doğduğu için yaşamı hakkında bilgi edinmek muhtemel olmayabilir. Sindirim kanalı (gastrointestinal tract) çamurla tıkalı olduğu için anne sütüne ulaşılamadı. Anne sütü DNA ve yararlı bakterileri içerir ve bu da dönem hakkında ileri bilgi edinilmesine yardımcı olabilirdi. Araştırmacılar klonlama umuduyla çalışma başlattılar. Kore mızrak atının taşıyıcı anne olarak kullanılabileceğini düşünüyorlar.[5][6] DNA organizma öldükten sonra aşınmaya başlar ve geçen zaman çok uzun olduğu için mikroorganizmaların girişi çıkışıyla kontamine olur (saflığını kaybeder). Saf ve sağlam DNA bulmak zorlaşır. Araştırmacılar tayın kas hücreleri ve iç organlarından zarar görmemiş DNA izole etmeye çalışıyorlar. Bu klonlama çabalarının başarılı olabileceği yönünde araştırmacıların büyük bir ümitleri yok.[6][7]
Günümüz teknolojisi yetersiz kalsa da, araştırmacıların varsayımları hep olumlu yönde ve buz devri organizmalarının yeniden dünyaya getirilmesi umut vadeden bir durum. Klon teknolojisi iyileştirildiği hâlde ve aynı soydan gelen yumurta hücreleri buz devri hayvanlarına uyarlanıp sağlam DNA gerekliliği ortadan kaldırılırsa ilerde yürüyen mamutlar görebiliriz. Değişen iklim ve çevreye adapte olup olmayacakları ve ne kadar başarı elde edebilecekleri başka bir tartışma konusu.
Bilimle ve bilinçle kalın.
Referanslar
[1] Stuff. (2019). Prehistoric wolf head emerges from permafrost.
[2] Bracho, R., Natali, N., Pegoraro, E., Crummer, K., G., Schädel, C., Celis, G., Hale, L., Wu, L., Yin, H., Tiedje, J., M., Konstantantinidis, K., T., Luo, Y., Zhou, J. (2016). Temperature sensitivity of organic matter decomposition of permafrost-region soils during laboratory incubations. Soil Biology and Biochemistry, 17: 1-14.
[3] LibreTexts. (2019). 12.2: Determining Evolutionary Relationships.
[4] The Tech. (2019). Cloning a Mammoth.
[5] Wakayama, S., Ohta, h., Hikichi, T., Mizutani, E., Iwaki, T., Kanagawa, O., Wakayama, T. (2008). Production of healthy cloned mice from bodies frozen at −20°C for 16 years. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
[6] Pappas, S. (2019). 42,000-Year-Old Foal Entombed in Ice Still Had Liquid Blood in Its Veins. Live Science.
[7] Siberian Times. (2019). Scientists dissect 42,000 year old extinct male foal preserved in permafrost for cloning bid.
Fotoğraf için tıklayınız.