Yaşamın En Büyük Sıçrayışı: Bilim İnsanları Karmaşık Hücrelerin Kökenini Çözüyor.

Yaşamın En Büyük Sıçrayışı: Bilim İnsanları Karmaşık Hücrelerin Kökenini Çözüyor

Yeni bir çalışma, ökaryotik hücrelerin ortaya çıkışının, gen karmaşıklığının kodlamayan diziler yoluyla artması ve gen ile protein uzunlukları arasındaki bağın kopmasıyla gerçekleşen algoritmik bir faz geçişi olduğunu ortaya koydu. Bu değişim, yaşamın mimarisini temelden dönüştürdü.

Ökaryogenez, genlerin uzaması ve daha uzun proteinler üretmenin sınırları nedeniyle aniden gerçekleşti.

Mainz, Valencia, Madrid ve Zürih’ten dört kıdemli bilim insanının yer aldığı uluslararası bir ekip, Dünya’daki yaşamın evrimindeki en büyük sıçramalardan biri olan ökaryotik hücrelerin kökenini araştıran çığır açıcı bir çalışmayı PNAS dergisinde yayımladı.

Ökaryotik hücrelerin bir arkeon ile bir bakterinin birleşmesiyle ortaya çıktığını öne süren endosimbiyotik teori geniş kabul görse de, bu olayın üzerinden milyarlarca yıl geçti. Bu nedenle, ökaryotlara giden filogenetik ağaçta neredeyse hiç ara evrimsel form görülmüyor. Bu kayıp halka, biyolojinin kalbindeki bir “kara delik” olarak adlandırılıyor.

Johannes Gutenberg Üniversitesi Mainz’den (JGU) projeye dahil olan Dr. Enrique M. Muro, “Bu yeni çalışma, yaşamın genetik mimarisinin bu denli bir karmaşıklık artışına nasıl izin verecek şekilde dönüştüğünü niceliksel olarak anlamaya yönelik teorik ve gözlemsel yaklaşımların bir birleşimidir” açıklamasını yaptı.

Proteinler ve protein kodlayan genler uzuyor

PNAS’taki makale, proteinlerin ve bunlara karşılık gelen genlerin uzunluklarının, yaşam ağacının tamamında log-normal dağılımlar izlediğini gösteriyor. Bu sonuca ulaşmak için ekip, 9.913 proteom ve 33.627 genom analiz etti. Log-normal dağılımlar, tipik olarak çarpımsal süreçlerin sonucudur. Ockham’ın usturasını uygulayan araştırmacılar, gen uzunluğu evrimini çarpımsal stokastik bir süreç olarak modelledi. Bu yaklaşım, tüm genetik mekanizmaların etkilerini dizi uzunluğuyla ilişkili olarak ele aldı.

Bakteriler, Arkeler ve Ökaryotların son evrensel ortak atası (LUCA)’dan başlayarak, hem teorik hem de verilerle ortalama gen uzunluklarının zamanla üstel olarak arttığını gösterdiler. Ayrıca, gen uzunluğu evriminde ölçekten bağımsız bir mekanizma keşfettiler: gen uzunluklarındaki varyans, ortalama ile ölçekleniyor. 33.627 genomu kullanarak, bu örüntülerin türler arasında geçerli olduğunu doğruladılar ve ortalama gen uzunluğunun organizma karmaşıklığının güçlü bir göstergesi olduğunu ortaya koydular.

Notlar:

• “Log-normal dağılım” terimi matematiksel istatistikte kullanılan bir kavramdır, Türkçe akademik literatürde aynı şekilde geçer.

• “Ockham’ın usturası”, bilimsel metodolojide “en basit açıklama genellikle doğru olandır” prensibi olarak bilinir.

• “Stokastik süreç”, rastgele değişkenlerin zamanla değişimini inceleyen bir istatistik terimidir.

Kaynak. SciTechdaily
Haber Veriyoruz