02:19:35

Güller Dikenlerini Nasıl Edindi?

Yeni bir araştırmaya göre, botanikçilerin deyimiyle “dikenler" güllerde ve diğer bitkilerde tek bir gen sayesinde evrimleşti. Dikenler muhtemelen birçok bitkide onları yiyen hayvanlara karşı bir savunma olarak ortaya çıkmıştır, ancak dikenler tırmanırken yüzeylere tutunmak veya tohumları geçen hayvanların kürküne tutturmak gibi başka amaçlara da hizmet edebilir…

Eskiler dikensiz gül olmaz derler. Ancak botanikçiler için dikenli gül yoktur: Bir gül sapının dikenli çıkıntılarına “diken" denir ve biyolojik olarak diğer bitkilerin sert, odunsu dikenlerinden farklıdır.

Dikenler, evrimin kendini tekrarlamasının dikkate değer bir örneğidir. Geçtiğimiz 400 milyon yıl içinde bitkiler bu dikenleri 28 farklı kez evrimleştirmiştir. Güllerin dikenleri gövdelerinde büyürken, diğerleri yapraklarında veya meyvelerinde büyür. Çimenler çiçekli tutamlarında küçük dikenler yetiştirir. Brezilya’da yetişen ve patatesin yabani bir akrabası olan Solanum atropurpureum’un dikenleri o kadar kötüdür ki, bu dikenler ona iki korkunç lakap kazandırmıştır: “Mor şeytan" ve “Kötü niyet."

Perşembe günü Science dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, bitkilerin dikenlerini nasıl bu kadar çok kez sıfırdan evrimleştirdiğine ışık tutuyor: Her tür tekrar tekrar tek bir genden yararlandı. Bu keşif, bitkilerin DNA’larını değiştirerek dikenlerini yok etme ve bazı yabani bitkilerin ekin olarak yetiştirilmesini kolaylaştırma olasılığını ortaya çıkarıyor.

Cold Spring Harbor Laboratuvarı‘nda bitki genetikçisi olan Zachary Lippman, patates, domates ve patlıcanı içeren bir grup mahsul üzerinde çalışırken dikenleri merak etti. Ekinlerin hepsi dikensiz olsa da, yabani akrabalarının bazıları küçük hançerlerle kaplıdır. İlk çiftçiler yabani bitkileri ekin olarak kullanmaya başladıklarında bu dikenleri onlardan sökmüş olmalılar.

“Bu dikenler sizi sürekli dürtüyorsa kim yiyebileceğiniz patlıcanlar yetiştirmek ister ki?" diye sordu.

Dikenlerin kaybolması Dr. Lippman ve meslektaşlarını dikenlerin ilk etapta nasıl evrimleştiğini merak etmeye yöneltti. Dikenlerin birçok bitkide, onları yiyip bitirecek hayvanlara karşı bir savunma olarak ortaya çıkmış olması muhtemel. Ancak dikenler başka amaçlara da hizmet edebilir. Bazı bitkiler bunları tırmanırken yüzeylere tutunmak için kullanır. Bazı yabani otlar ise tohumlarını geçen hayvanların kürklerine asmak için kullanır.

Charles Darwin, aynı özelliğin yaşam tarihinde birçok kez evrimleşebileceğini fark etmiştir – yakınsama olarak bilinen bir süreç. Örneğin yarasalar ve kuşların her ikisi de uçmak için kanat geliştirmiştir. Ancak aynı hedefe farklı evrimsel yollardan gitmişlerdir: Yarasaların kanatları parmakları arasında büyüyen zarlar olarak evrimleşirken, kuşların kanatları tüylerden oluşmuştur.

Dr. Lippman ve meslektaşları, bitkilerin dikenlere nasıl yakınlaştığını anlamak için evcilleştirilmiş bir patlıcan çeşidini yabani, dikenli akrabasıyla çaprazladı. Melezlerin bazılarında çok sayıda diken varken bazılarında hiç diken yoktu.

Bitkilerin DNA’larını karşılaştıran bilim insanları, LOG adı verilen bir genin belirli bir varyantının sadece dikenli bitkiler tarafından taşındığını buldular. Botanikçiler LOG genlerinin bitki hücrelerine büyümeleri için sinyal veren bir hormonun üretilmesine yardımcı olduğunu uzun zamandır biliyorlardı. Ancak yabani patlıcanda, LOG‘un özel bir versiyonu dikenlerin büyümesine izin veriyordu.

Dr. Lippman aynı deneyi diğer iki patlıcan türü üzerinde de gerçekleştirerek onları yabani akrabalarıyla çaprazladı. Araştırmacılar her seferinde yabani bitkilerdeki dikenlerden bir LOG varyantının sorumlu olduğunu keşfetti.

Dr. Lippmann, “Bu dikenleri kaybetmek için her üç soyda da bağımsız olarak mutasyon biriktiren aynı gen olduğunu bulduk" dedi.

Bir LOG geninin mutasyona uğramasının patlıcana bir bütün olarak zarar vermeden dikenleri ortadan kaldırması şaşırtıcı görünebilir. Sonuçta, LOG genlerinin bitkilerin büyümesi için gerekli olduğu biliniyor.

Bitkilerin milyonlarca yıl boyunca LOG genlerinin birçok kopyasını evrimleştirdiği ortaya çıktı. Dr. Lippman ve meslektaşları, LOG geninin bir kopyasının patlıcanların yabani atalarında diken yapmak için evrimleştiğini, diğer kopyaların ise bitkilerin büyümesine yardımcı olan asıl işlerine devam ettiğini düşündüler.

O ve meslektaşları, LOG genlerinin diğer bitkilerdeki dikenler için de önemli olup olmadığını merak ettiler. Düzinelerce türde aynı bağlantının kanıtlarını keşfettiler. Örneğin güllerde bir LOG geninin bloke edilmesi, dikenlerin gelişimini engelledi. Dr. Lippman, “Bu dev dikenleri küçük tomurcuklara dönüştürebiliriz" diyor.

Dr. Lippman, yeni bulguların bilim insanlarının yabani bitkileri evcilleştirilmiş ürünlere dönüştürmesine yardımcı olabileceğini söylüyor. O ve meslektaşları bu olasılığı, bazen çöl üzümü olarak adlandırılan yabani bir Avustralya bitkisi üzerinde test ettiler. Bu tatlı meyve normalde dikenlidir. Ancak araştırmacılar DNA’sından LOG genini çıkardıktan sonra dikenlerden kurtuldu.

Yale Üniversitesi‘nde evrimsel biyolog olan ve yeni çalışmaya katılmayan Vivian Irish, bunun yakınsamanın Darwin‘in öngörmediği bir şekilde gerçekleşebileceğini gösterdiğini söyledi. Dikenler her ortaya çıktığında, bitkiler onları yapmak için tamamen yeni bir yol geliştirmedi. Sadece aynı geni tekrar tekrar ödünç aldılar.

Dr. Irish, “Birçok durumda yenilik, eski genlerin yeni yollarla yeniden kullanılmasını yansıtıyor olabilir" diyor.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…