Biyologlar Tek Hücreli Bir Organizmayı İki Farklı Yolla Çok Hücreliye Dönüştürdü
Bilim insanları, hayvanların en yakın tek hücreli akrabaları olan hoanoflagellatların (choanoflagellates) iki farklı yöntemle çok hücreli organizmalara dönüşebildiğini keşfettiler. Dahası, bu mikroorganizmaların sadece kendilerini klonlayabildiği düşünülüyordu; fakat stresli koşullar altında aktif şekilde birbirine yapışabildikleri ortaya çıktı. Bu buluş, karmaşık yaşamın Dünya’da nasıl ortaya çıktığına dair mevcut anlayışı değiştirebilir.
Evrimde çok hücreliliğin ortaya çıkışı, biyolojinin en büyük gizemlerinden biridir. Uzun süre bilim insanları, çok hücreliliğe giden iki net yol olduğunu varsaydılar:
- Bir hücrenin bölünerek kız hücrelere bağlanması (klonal yol),
- Birden çok bağımsız hücrenin bir araya gelip birleşmesi (agregatif yol).
Hayvanlar — örneğin insanlar — birinci yolu kullanarak, döllenmiş bir yumurta hücresinden gelişirler. Bu nedenle bilim insanları, hayvanların en yakın tek hücreli akrabası olan hoanoflagellatların da yalnızca klonal yolu takip ettiğini düşünüyordu.
Araştırmacılar, bu mikroorganizmaların davranışlarını çözümlemek için Karayipler’de Curaçao adasında kıyı havuzlarındaki hoanoflagellat türü Choanoeca flexa’yı incelediler. Bu mikro canlının doğal ortamında hem klonal bölünme hem de bağımsız hücrelerin bir araya gelip koloniler oluşturduğu gözlemlendi.
Laboratuvar deneylerinde, bilim insanları izole edilmiş hücrelerin hem hızla bölündüğünü hem de birbirlerini tanıyarak yapıştıklarını gördüler. Bu birleşme süreci yalnızca birkaç dakika sürüyor ve 24 saat içinde düzensiz hücre kümeleri düzenli ve büyük çok hücreli yapılar hâline dönüşüyordu.
Deneyler, hangi stratejinin kullanılacağını çevresel koşulların belirlediğini gösterdi. Normal tuzlulukta C. flexa her iki yöntemi de kullanabiliyordu; fakat tuzluluk çok yükseldiğinde (örneğin suyun buharlaşması sonucu), koloniler daha kolay dağılıyor ve hücreler koruyucu bir kist kabuğuna bürünüyordu. Kistlere dönüştüklerinde, su yeniden geldiğinde hem bölünerek hem de bir araya gelerek koloni oluşturabiliyorlardı.
Hücre yoğunluğu da davranışı etkiliyor. Düşük hücre yoğunluğunda (~100 hücre/mL) klonal bölünme baskın olurken, yüksek yoğunlukta (~100.000 hücre/mL) hücreler daha çok bir araya gelip koloniler oluşturuyordu. Ayrıca farklı suşların hücrelerinin kendi akrabalarıyla bir araya gelme eğilimi gösterdiği de gözlemlendi.
Bu çift yönlü strateji C. flexa için evrimsel bir avantaj sağlıyor. Klonal büyüme güvenilir fakat yavaşken, agregasyon (toplanma) daha hızlı büyük yapılar oluşturup bakteriler gibi besin kaynaklarına ulaşmayı kolaylaştırıyor. Özellikle sıcak, kuruyan havuzlarda hızla çok hücreli yapılar oluşturabilmek hayatta kalma açısından kritiktir.
Bu bulgular, çok hücreli yaşamın ortaya çıkışına dair eski varsayımların yeniden değerlendirilmesi gerektiğini gösteriyor. Yani tek hücrelilerde iki farklı çok hücrelileşme mekanizmasının bir arada olabilmesi, yaşamın evrimsel yolunun daha esnek ve çevresel koşullara duyarlı olduğunu ortaya koyuyor.
Kaynak: Nature
