Tüm organizmaların atasından önce hangi genler ve ilkel yaşam biçimleri vardı?

Zamanda geriye, en başa bir yolculuk: Tüm yaşamın atası bile öncüllere, evrimin ilk deneylerine sahip olmalıydı. Peki bu erken hücre formları ve genler neye benziyordu? Evrensel paraloglar – tüm organizmalarda bulunan belirli gen aileleri – şimdi ilk ipuçlarını sağlıyor. Karşılaştırmalar ve filogenetik analizler, bu genlerden bazılarının ortak atamızda zaten birden fazla versiyonda var olduğunu ortaya koyuyor. Bu, onun tarih öncesi hakkında çok şey ortaya koyuyor.

Dünya üzerindeki ilk yaşamın muhtemelen dört milyar yıldan daha uzun bir süre önce ortaya çıktığı düşünülüyor. Günümüzde yaşayan tüm organizmaların genlerini ve hücre bileşenlerini karşılaştırmak, tüm yaşamın ortak atasının (LUCA) nasıl göründüğünü ve nasıl yaşadığını ortaya çıkarabilir. Bu analize göre, bu atanın zaten bir hücre zarı vardı, ATP enerji molekülünü üretebiliyordu ve DNA’sını kopyalayıp okuyabiliyordu. Dolayısıyla, tüm yaşamın atası zaten şaşırtıcı derecede karmaşık bir özellikler kümesine ve bunlara karşılık gelen genlere sahipti.

Son ortak atadan önce neler vardı?

Ancak hücresel atamızın genleri ve hücre bileşenleri birdenbire ortaya çıkmış olamazdı; önceden evrimleşmiş olmaları gerekirdi. ABD’deki Oberlin Koleji’nden baş yazar Aaron Goldman, “Son ortak ata, evrimsel yöntemler kullanarak inceleyebildiğimiz en eski organizmadır. Ancak genlerinin bazıları çok daha eskidir” diye açıklıyor.

 Bu, evrimin en eski bilinen atamızdan bile önce yaşam formları ve genlerle denemeler yapmış olması gerektiği anlamına gelir. Bu ilk girişimler başarısız olduğu için, yalnızca bir organizma – tüm yaşamın ortak atası – baskın hale geldi. Bu nedenle, onun nasıl ortaya çıktığını anlamak için, biyolojik evrimin başlangıcından önceki bu genetik evrime dair içgörülere ihtiyacımız var – peki ama nasıl?

Paralel genler: uzun bir geçmişe sahip gen aileleri

 Paralog genler olarak adlandırılan genler bir çözüm sunabilir. Bu genler ortak bir atadan köken alırlar ancak zaman içinde biraz farklı versiyonlar geliştirmişlerdir. Genetik paraloglarda, bu versiyonların birçoğu bir organizmanın genomunda birlikte bulunur. Örneğin, bağırsak bakterisi Escherichia coli’deki tüm genlerin yaklaşık yüzde 46’sı bu tür paralog gen ailelerine aittir.

İnsanlarda bu sayı daha da yüksektir: Goldman ve ekibi, “İnsan genomunun yaklaşık yüzde 70’i, en az bir başka genle yakından ilişkili protein kodlayan genlerden oluşmaktadır” diye açıklıyor. Bu tür paralog genlere bir örnek: Biz insanlar, kan pigmenti hemoglobin geninin sekiz farklı varyantına sahibiz. Bunların hepsi, yaklaşık 800 milyon yıl önce var olan ancak kopyalama ve çoğaltma hataları yoluyla bu varyantları oluşturan eski globin geninden köken almaktadır.

İlk çağ çorbasından görgü tanıkları

Evrensel paraloglar, tüm yaşam formlarında bulunan gen aileleridir. Eğer böyle bir gen ailesinin iki versiyonu, tüm yaşamın son ortak atasına (LUCA) kadar izlenebiliyorsa, bu genin orijinal formu ondan önce var olmuş olmalıdır.

Önemli nokta şu ki, bu paralog genlerin bazıları, ilk hücreye ve daha öncesine dayanan geçmişin kalıntılarıdır. Bu evrensel paraloglar, günümüzdeki neredeyse tüm yaşam formlarında en az iki versiyonda ortaya çıkar ve bu nedenle son ortak atadan kaynaklanmalıdır. Bu paralog genlerin soy ağacını kökenlerine kadar izleyerek, LUCA’nın bu genin birden fazla kopyasına zaten sahip olup olmadığını belirlemek mümkündür.

Eğer öyleyse, bu genin orijinal formu ilk hücreden bile önce var olmuş olmalıdır. Goldman, “Şu anda çok az evrensel paralog biliyoruz, ancak bunlar bize son ortak atadan önce yaşamın nasıl olduğuna dair zengin bir bilgi sağlayabilir” diyor. Kendisi ve meslektaşları, bu atadan önceki yaşam hakkında neler ortaya çıkarabileceklerini belirlemek için bilinen tüm evrensel paralogları derleyip analiz ettiler.

Üç hücre fonksiyonu için LUCA öncesi genler

Analizler şu sonucu ortaya koydu: “Bugüne kadar bilinen evrensel paraloglar, üç temel hücresel işlev etrafında gruplandırılmıştır,” diye bildiriyor araştırmacılar. Bu genlerin atasal formları bu nedenle tüm yaşamın son ortak atasından öncesine kadar uzanabilir. İlk grup, genetik bilginin proteinlere çevrilmesini düzenleyen iki paralog gen ailesinden oluşmaktadır. Ekip, “Çeviri sistemi muhtemelen günümüz organizmalarındaki en eski moleküler sistemdir,” diye yazıyor.

İkinci evrensel paralog grubu, amino asitlerin biyosentezi ve modifikasyonunda yer alan enzimleri kodlayan üç gen ailesini içerir. Goldman ve meslektaşları, “Bu genler çeviriyle yakından bağlantılıdır ve muhtemelen benzer yaştadır,” diyor. İlk yeniden yapılandırmalar, son ortak atadan önceki yaşam formlarının amino asitleri muhtemelen ortak atamızdan farklı şekilde kullandığını ve kodladığını göstermektedir.

Antik genlerin üçüncü grubu, hücre zarının bileşenlerini ve işlevini kodlayan paralog gen ailelerinden oluşmaktadır. Örneğin, bazı zar içine yerleşmiş enzimler, belirli bağlanma bölgeleri ve reseptörler, LUCA öncesi genlerden kaynaklanabilir.

 Birçoğu henüz keşfedilmemiş durumda.

Bu bilinen ilkel gen aileleri sadece başlangıç: Goldman ve meslektaşları, “Evrensel paralogların mevcut listesi, LUCA öncesi bir duplikasyondan kaynaklanan protein kodlayan genlerin muhtemelen sadece küçük bir bölümünü oluşturuyor” diye yazıyorlar. Gen dizileme ve hesaplamalı filogenetik analizdeki daha fazla ilerlemenin, çok daha fazla paralog gen ailesini ortaya çıkaracağını tahmin ediyorlar.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) ortak yazar Greg Fournier, “Bu evrensel paralogların tarihi, yaşamın en erken hücre soyları hakkında mevcut tek bilgidir” diyor. “Bu nedenle, onlardan mümkün olduğunca çok bilgi çıkarmaya çalışmalıyız.”

Kaynak: Hücre Genomikleri Dergisi.

Amino asit dizilimini kim belirler?

mRNA’daki kodonlar, translasyon sırasında başla kodonu ile stop kodonları arasında okunur. mRNA kodonları 5′-3′ yönde okunur ve proteinin N-terminus (metionin) C-terminus aralığındaki amino asit sıralamasını belirler.

Kanda amino asit olur mu?

Vücudumuzun sağlıklı çalışabilmesi için, amino asitlerin düzeyi ve oranı çok önemlidir. Günümüzde amino asit düzeyleri kan ve idrarda ölçülebilmektedir.

Amino asitlerin vücutta eksikliği hangi sorunlara yol açar? Amino asitler vücuttaki tüm biyolojik süreçlerde yer aldığından eksikliği; performans düşüklüğüne, tükenmişliğe, kas güçsüzlüğüne, saç dökülmesine, uyku bozukluğuna, kan şekeri seviyelerinde dalgalanmalara, tiroid bozukluğuna neden olmaktadır.(çok çabuk yaşlanmak)

Yumurtada amino asit var mı?

Yumurta protein, vitamin, mineraller ve yağ gibi besin maddeleri açısından oldukça zengin ve dengeli bir gıda olup 18 farklı amino asit içermektedir.

© Turkish Forum