Tek hücreli atalarından çok hücreli organizmalara nasıl evrimleştik

13 Mayıs 2023

Tek hücreli atalarından çok hücreli organizmalara nasıl evrimleştiğimizi gösteren benzersiz bir deney.

Görebildiğimiz tüm canlılar, göremediklerimizden evrimleşti. Her insan, kuş, ağaç ve çiçek, birkaç milyar yıl boyunca mikroskobik, tek hücreli organizmalar gibi bakterilere atalarını izleyebilir. Mikro’dan makro’ya, bir hücreden birçok hücreye geçiş, Dünya tarihinin en önemli evrimsel yolculuklarından biriydi. Aynı zamanda en zor hayal edilenlerden biridir. Çok hücreli yaratıklar, büyük boyutları, karmaşık vücutları ve özelleşmiş dokuları ve organları ile tek hücrelilerden o kadar daha karmaşıktır ki, ikincisinin ilkine dönüşmesi imkansız gibi görünür.

William Ratcliff, Georgia Tech’teki evrimsel biyolog, ve ekibi, tek hücreli atalarından çok hücreli organizmalara nasıl evrimleştiğimizi gösteren benzersiz bir deney yaptılar. 2010 yılında Ratcliff, ekmek ve bira yapmak için kullandığımız tek hücreli maya ile çalışmaya başladı. Mayayı sıvı dolu tüplerde tekrar tekrar büyüttü, salladı ve en hızlı batan hücreleri yeni kültürler başlatmak için kullandı. Bir arada kalıp daha hızlı yerleşen hücreleri tercih eden bu basit işlem mayayı sadece 60 gün içinde radikal bir şekilde değiştirdi. Artık bir hücre ikiye bölündüğünde, yeni hücreler normalde yapacakları gibi ayrılmak yerine bağlı kaldılar ve düzinelerce hücreden oluşan güzel, dallanan kar taneleri oluşturdular. Maya sadece iki ayda çok hücreliliğe evrimleşti.

Ancak sonra sıkıştılar gibi göründüler. Ratcliff, kar tanelerinin daha da büyümeye ve daha karmaşık hale gelmeye devam etmesini ummuştu ancak sinir bozucu derecede kırılgan varlıklar birkaç yüz hücreyi aşmadı. Dallanmış şekilleri sorundu: Herhangi bir kırık ana parçadan büyük bir parça ayırabilirse, bu demektir ki “grubun gücü, ne kadar büyük olursa olsun, tek bir hücre-hücre bağlantısının gücüdür,” dedi Ratcliff.

Ratcliff’in ekibinden G. Ozan Bozdag sorunu kar tanelerinden oksijeni mahrum bırakarak çözdü. Bilim adamları genellikle oksijenin çok hücrelilik için iyi olduğunu varsayarlar ancak daha küçük organizmaların daha büyük olanlardan daha verimli kullanabilmesi nedeniyle ikincisinin gazın yokluğunda avantaj kazanabileceğini düşündü Bozdag. Bu fikri 2018’de başlattığı shake-settle-and-seed deneyinin yeni bir versiyonuyla test etti. Aylarca oksijenden mahrum kar taneleri mikroskobik kaldı ancak bir yıl kadar sonra Bozdag kümeleri kendi gözleriyle görebildi.

Bu deney, çok hücreli organizmaların nasıl evrimleştiğini anlamaya yardımcı olabilir ve gelecekte daha fazla araştırmaya yol açabilir.

Hiç kuşkusuz, bu deney, çok hücreli organizmaların nasıl evrimleştiğini anlamaya yardımcı olabilir ancak bu deneyin sonuçları tek hücrelilerin oksijenden mahrum kalmasıyla çok hücreli organizmalara dönüştüğünü doğrudan göstermez.

Bu deneyde, Ratcliff’in ekibinden G. Ozan Bozdag, kar tanelerinden oksijeni mahrum bırakarak sorunu çözmesi, bilim insanlarının genellikle oksijenin çok hücrelilik için iyi olduğunu varsaymayı sorgulamayı, daha küçük organizmaların daha büyük olanlardan daha verimli kullanabilmesi nedeniyle ikincisinin gazın yokluğunda avantaj kazanabileceğini düşünmenin önünü açıyor.