Plankton hücrelerinin "denizaltı" gibi davrandığı keşfedildi

Kendisini şişiren planktonun içindeki su, etraftaki deniz suyundan daha hafif olduğu için yukarı çıkıyor (Prakash Lab/Stanford Üniversitesi)
Kendisini şişiren planktonun içindeki su, etraftaki deniz suyundan daha hafif olduğu için yukarı çıkıyor (Prakash Lab/Stanford Üniversitesi)
TT

Plankton hücrelerinin "denizaltı" gibi davrandığı keşfedildi

Kendisini şişiren planktonun içindeki su, etraftaki deniz suyundan daha hafif olduğu için yukarı çıkıyor (Prakash Lab/Stanford Üniversitesi)
Kendisini şişiren planktonun içindeki su, etraftaki deniz suyundan daha hafif olduğu için yukarı çıkıyor (Prakash Lab/Stanford Üniversitesi)

Mikroskobik boyuttaki planktonların hücrelerini "denizaltı" gibi kullandığı ortaya kondu. 

Balinalar gibi büyük hayvanları besleyen fitoplanktonlar, ekosistemde kilit bir yere sahip mikroskobik canlılar. 

Çoğu planktonun, okyanusun derinliklerinden suyun yüzeyine çıkabildiği ve bu sayede fotosentez yaparak yaşadığı biliniyor. 

Ancak özkütlesi deniz suyundan ortalama yüzde 5 ila 10 daha ağır bu canlıların yüzmelerini sağlayacak herhangi bir uzvu yok. Bu nedenle planktonların yüzlerce metrelik yolculuğu nasıl yaptığı belirsizliğini koruyordu. 

Kimyasal süreçler sonucu ışık yayan (biyolüminesans) Pyrocystis noctiluca adlı fitoplankton türünü inceleyen bilim insanları bu sorunun cevabını buldu. 

P. noctiluca türündeki iki canlıya ABD'nin Hawaii eyaletine rastlayan araştırmacılar, bunların boyutu arasında epey fark olduğunu gördü.

Planktonları laboratuvar ortamında izlemeye koyulan ekip, mikroskobik canlıların kendilerini şişirdiğini kaydetti.

Current Biology adlı hakemli dergide dün (17 Ekim) yayımlanan makaleye göre Pyrocystis noctiluca, kendisinin 6 katı büyüklüğe ulaşarak suyun yüzeyine çıkabiliyor.

Ardından fitoplanktonların hücrelerindeki değişimleri gözlemlemek isteyen ekip, okyanus derinlerindeki koşullara benzer bir ortam yaratan bir "yerçekimi makinesi" tasarladı. 

Makine sayesinde hücrelerin şişerek etraftaki deniz suyundan daha hafif hale geldiği ve bunun hücre döngüsünün parçası olduğu ortaya çıktı: Tek hücreli plankton ikiye bölündüğünde içindeki koful denen su deposu tatlı suyu süzüyor. 

Bu durum iki yeni hücrenin içinin daha hafif olan tatlı suyla dolmasını ve planktonun yukarı çıkmasını sağlıyor.

Stanford Üniversitesi'nden deniz biyoloğu Manu Prakash, kıdemli yazarı olduğu çalışmayı şöye açıklıyor:

Bu makalede P. noctiluca hücrelerinin, küçük denizaltılara benzediğini ve yoğunluklarını son derece hassas bir şekilde kontrol ederek suyun neresinde olmak istediklerini seçebildiğini keşfettik.

Bilim insanları, kendini şişirerek 200 metre yol kat edip su yüzeyine çıkan planktonların fotosentez sonucu kütlelerini artırdığını söylüyor. Ardından ağırlaşıp tekrar derinlere batan canlılar yeniden hücre bölünmesini başlatıyor.

Bütün bu sürecin 7 günlük döngüler halinde gerçekleştiği tahmin ediliyor. Prakash'a göre yeni çalışma, hücre döngüsünün ekolojik bir parametre tarafından kontrol edildiğini gösteren ilk net kanıtı sunuyor.

Çalışmanın ortak yazarı Rahul Chajwa "Tüm hücreler yerçekimi tarafından aşağıya doğru çekiliyor ve eğer kendileri ya da sonraki nesiller karşı koymazsa, yerçekimi tuzağında sonsuza kadar okyanusun dibine batarlar" diyor.

Independent Türkçe, Popular Science, Science Daily, Current Biology



İnsanoğlunun karbonhidrat sevgisi 800 bin yıl öncesine dayanıyormuş

Makarna gibi nişasta içeren gıdaları sindirmeye yarayan genler, 12 bin yıl önce ciddi bir artış göstermiş (Unsplash)
Makarna gibi nişasta içeren gıdaları sindirmeye yarayan genler, 12 bin yıl önce ciddi bir artış göstermiş (Unsplash)
TT

İnsanoğlunun karbonhidrat sevgisi 800 bin yıl öncesine dayanıyormuş

Makarna gibi nişasta içeren gıdaları sindirmeye yarayan genler, 12 bin yıl önce ciddi bir artış göstermiş (Unsplash)
Makarna gibi nişasta içeren gıdaları sindirmeye yarayan genler, 12 bin yıl önce ciddi bir artış göstermiş (Unsplash)

İnsanların karbonhidrat sevgisinin 800 bin yıl önceye dayandığı keşfedildi. Türk bilim insanı, evrimsel antropolog Dr. Ömer Gökçümen'in liderliğindeki araştırma, insanların nişastayı sindirmesini sağlayan genlerin tarihini masaya yatırdı.

Patatesten makarnaya herhangi bir nişastalı yiyecek ağza atıldığı anda, tükürükteki amilaz enzimiyle parçalanmaya başlıyor. 

İnsanların tarih boyunca değişen besin kaynaklarına adapte olmasını sağlayan bu enzimi üreten genlerin kritik önem taşıdığı uzun zamandır biliniyor.

ABD'deki Buffalo Üniversitesi'nden Dr. Gökçümen, "Ne kadar çok amilaz genine sahipseniz, o kadar çok amilaz üretebilir ve o kadar çok nişastayı etkin bir şekilde sindirebilirsiniz" diye açıklıyor.

Bilim insanları bu genin insanlarda ne zaman çoğalmaya başladığını anlamak için AMY1 adlı bu geni inceledi. 

Aralarında 45 bin yıl önceye dayanan örneklerin de yer aldığı 68 eski insan genomunu analiz eden ekip, şaşırtıcı bulgular edindi. 

Saygın hakemli dergi Science'ta dün (17 Ekim) yayımlanan çalışmada, avcı-toplayıcılarda AMY1 geninin ortalama 5 kopyası olduğu sonucuna varıldı. Yani Avrasya'daki ilk insanlar, tarım yaparak buğday gibi bitkileri yetiştirmeye ve nişasta alımını artırmaya başlamadan çok önce çeşit çeşit AMY1 kopyalarına sahipmiş.

Araştırmacılar ayrıca bu genin Neandertaller ve Denisova insanlarında da kopyalandığını kaydetti.

Jackson Genomik Tıp Laboratuvarı'ndan Kwondo Kim, ortak yazarı olduğu çalışmayı şöyle değerlendiriyor:

Bu, AMY1 geninin ilk olarak 800 bin yıldan daha uzun bir süre önce, insanlar Neandertallerden ayrılmadan çok önce ve sanılandan çok daha eski bir zamanda kopyalanmış olabileceğini gösteriyor.

Yeni araştırma ayrıca 12 bin yıl önce başlayan tarımın AMY1 geninin daha fazla çeşitlenmesine yol açtığını gösteriyor.

Önde gelen hakemli dergi Nature'da geçen ay yayımlanan başka bir araştırmada da Avrupa'daki insanların son 12 bin yılda ortalama AMY1 kopya sayısını 4'ten 7'ye çıkardığı saptanmıştı.

İki çalışmada da avcı-toplayıcıların fazladan amilaz genlerine sahip olmasının evrimsel bir avantaj kazandırdığına dair kanıt bulamadı. Ancak bu durumun tarımın ortaya çıkmasıyla değiştiği düşünülüyor.

Bilim insanları hem Avrupa'da hem de Asya'nın bazı bölgelerinde AMY1'in doğal seçilim tarafından tercih edildiğine işaret eden kanıtlar saptadı.

Dr. Gökçümen, "AMY1 kopya sayısı daha yüksek bireyler muhtemelen nişastayı daha verimli bir şekilde sindiriyor ve daha fazla yavruya sahip oluyordu" diyerek ekliyor: 

Nihayetinde soyları, uzun bir evrimsel zaman dilimi boyunca daha düşük kopya sayısına sahip olanlardan daha iyi duruma gelerek AMY1 kopya sayısının çoğalmasına yol açtı.

Bilim insanları bu genin genellikle nişastayı sindirmeye yaradığını düşünüyor. Ancak Dr. Gökçümen, belki de vücuda yiyecek girdiğinin sinyalini veriyor olabileceğini öne sürüyor.

Bu durumda amilaz, daha fazla insülin üretimine ve nişastadaki şekerin daha fazla emilmesine yol açabilir. 

Dr. Gökçümen, bu özelliğin özellikle kıtlık zamanlarında avantaj sağlayacağına değiniyor. "Etrafta çok fazla ekmek varsa, sorun yok" diyen evrimsel antropolog ekliyor: 

Ama eğer zar zor hayatta kalıyorsanız, o zaman bunun bir ölüm kalım meselesi olacağını düşünüyorum.

Diğer yandan Pensilvanya Eyalet Üniversitesi'nden genetik antropoloji uzmanı Dr. George Perry, doğal seçilimde amilaz geninin baskın çıkmasının, başka yerlerden bölgeye giden gruplarla da açıklanabileceğini düşünüyor:

Bu iki makale de beni gerçekten heyecanlandırdı ancak kesin bir kanıt sunduklarını söyleyemem.

Independent Türkçe, Popular Science, New York Times, Science, Nature