Mamut genomu ‘Kutup Filleri’ üretmenin tarifini sağlıyor

Filler ve tüylü mamutlar arasındaki genetik farklılıklar, bu buz devri canavarlarının soğuğa nasıl göğüs gerdiğini ortaya koyuyor. Fil kuzenlerinin aksine, tüylü mamutlar soğuğa adapte olmuş canlılardı, uzun kıllı postlara, kalın yağ tabakalarına ve ısı kaybını en az seviyeye indirmeyi sağlayan küçük kulaklara sahiplerdi. İlk defa bilim insanları bu farklılıkları sağlayan binlerce mutasyonu kapsamlı bir şekilde katalogladılar.

Araştırma, tüylü mamutların (Mamuthus primigenius), Asya filleri (Elephas maximus) ile paylaştıkları ortak atadan nasıl evrildiklerini gösteriyor. Bu bilgiler, aynı zamanda Sibirya’da hayatta kalabilecek özelliklere sahip fillerin üretilmesi için de bir tarif niteliğinde olabilir.

California Üniversitesi’nden evrimsel genetikçi Beth Shapiro, “Büyük oranda fil olan fakat soğukta hayatta kalabilecek bir canlı üretmek için fil genomuna eklememiz gereken genler bulunmaktadır.” demiştir. Kulağa geldiği kadar etkileyici olan bu konuda, Boston, Massachusetts’te bir araştırma laboratuvarı bu çalışmanın ilk aşamalarında olduğunu açıklamıştır.

İlk tüylü mamut genomu 2008 yılında yayınlandı. Fakat bu çalışma fillerle, mamutların genetik farklılıklarını görebilmek açısından bir çok hatayı barındırıyordu. Diğer çalışmalar ise belirli mamut genlerini yakından inceleyen, bu hayvanların açık renkli postlarını sağlayan ve oksijen taşıyıcı hemoglobin proteinlerinin soğuk ortamda çalımasını sağlayan mutasyonlarını tanımlamak gibi çalışmalardı.

Yağların Gizemi

Son dönemde yayınlanan bir çalışmada Chicago Üniversitesi’nden evrimsel genetikçi Vincent Lynch ve ekibi, üç Asya filinin ve iki tüylü mamutun (biri 20 bin yıl önce, diğeri 60 bin yıl önce ölmüş olan) genomlarını dizilediklerini bildirdiler. Araştırma ekibi, mamutlar ve bu filler arasında 1,4 milyon DNA harfi ve 1,600’den fazla protein kodlayan gen farklılığını tespit ettiler. Çalışma 24 Nisan 2015’te bioRxiv.org’da yayınlandı.

Bu proteinlerin diğer organizmalarda ne tür bir görev aldığı üzerine yapılmış olan araştırmalar tarandığında, düzünelerce genin, deri ve kıl gelişimi, yağ depolama ve metabolizması, ısıya duyarlılık gibi, kutup bölgelerinde yaşamayla ilişkili biyolojik özelliklerde etkili olduğu görüldü.

Örnek olarak, mamutlara özgü genlerden bir kaçının, karanlık kışlarda ve yazın 24 saat gün ışığı alan bölgelerde yaşamaya adaptasyon özellikleri gösterdiği görüldü. Benzer mutasyonlar ren geyiği gibi kutup bölgesinde yaşayan diğer hayvanlarda da gözlenmiştir.

nature_news_mammoth tree_07.05.2015Mamut genomu ayrıca yağ üretimini kontrol eden bir genin ekstra kopyalarını ve insülin sinyalleriyle ilgili olan yani diyabet veya diyabetten kaçınma ile ilişkilendirilebilecek genlerin farklı biçimlerini de barındırmaktadır. Mamutlar ve filler arasındaki farklılık gösteren genlerin bir kaçı da ısı duyarlılığı ve bu bilgileri beyne iletmeyle ilişkili olanlardır.

Genleri Canlandırma

Araştırma ekibi, deriyle ve kıl büyümesiyle ilgili olan TRPV3 adı verilen proteini üreten ısıya duyarlı genlerden birinin mamut versiyonunu yeniden canlandırdı. Laboratuvarda bu gen dizilimini insan genomuna eklediler ve bunları farklı sıcaklıklara maruz bıraktılar, ortaya çıkan sonuç ise mamut TRPV3 proteininin, fillerinkine göre ısıya daha az tepki verdiği yönünde oldu. Bulgular, daha önce yapılmış olan deaktive edilmiş TRPV3 versiyonuna sahip farelerin, normal kemirgenlere ve dalgalı kıllara sahip olanlara göre kafeslerinin soğuk kısımlarında zaman geçirme eğilimi gösterdiği çalışmayla uyuşmaktadır.

Lynch, bir sonraki adımın bu geni embriyonik hücre gibi davranması için kimyasal olarak programlanmış olan böylece farklı hücre tiplerine dönüşebilmesi mümkün fil hücrelerine nakletmek olacağını söylemiştir. Uyarılmış çok potansiyelli kök hücreler (induced pluripotent stem cells (iPS)), farklı dokulardaki mamut proteinlerinin ifade biçimlerini gözlemlemek için kullanılabilir.

Mamut Görevi

Benzer bir çalışma, Harvard Tıp Okulu’nda genetikçi George Church’ün laboratuvarındayapılmaya başlanmıştır. CRISPR/Cos9 adı verile, genleri dolayca değiştirebilmeyi sağlayan bir teknoloji kullanan ekip, soğuğa toleransla ilgili olan 14 genin mamut versiyonlarını barındıran fil hücreleri geliştirdiklerini söylemektedirlar. Fakat, henüz bunun fil hücreleri üzerindeki etkilerini test etmemişlerdir. Church, fil kök hücrelerininden (iPS) üretilmiş olan “organa benzeyen yapılar” üzerinde bu deneyleri yapmayı planlıyor.

Church, çalışmanın, tamamen tüylü mamut genomu elde etmeye bir başlangıç olduğunu söylemektedir- ve hatta tüylü mamutun yeniden canlandırılmasına, ya da en azından kutup bölgelerinde hayatta kalabilecek yeterlilikte mamut geni taşıyan Asya filleri üretmek için olabilir. İkinci fikrin hayata geçmesi çok daha kolay görünmektedir, çünkü bir kaç mutasyon yeterli olacaktır. Kuzey Sibirya’da bulunan, Pleistosen Park olarak bilinen 16 kilometre karelik koruma alanı, soğuğa adapta fil popülasyonu için potansiyel yaşam alanı önermektedir.

Ancak, Lynch, herhangi birinin bu tür bir çalışmayı yapmayı isteyip, istemeyeceği farklı bir soru teşkil etmekte, demiştir. Shapiro’da bu düşünceye katılmaktadır. Shapiro 2015’te basılan “How to Clone a Mammoth?” (Bir Mamut Nasıl Klonlanır?) adlı kitabında, genetiği değiştirilmiş “tüylü mamut” üretmenin önünde duran bir çok engel olduğundan bahsetmiştir. Üreme teknolojilerinin soyu tükenme tehlikesi altında olan türler üzerinde uygulanması konusundaki etik problemlerden, fil üreme biyolojisi alanının henüz gelişmemiş olduğu gerçeğine kadar bir çok konu sayılabilir.

Kaynak: nature.com

Leave a Reply