Yatay gen aktarımı metan üreten arkelerin iklime katkısını ortaya çıkardı
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) bilimcilerinin gerçekleştirdiği bir çalışmada, yatay gen aktarımı verileri ile metan üreten mikropların yerbilimsel zaman tünelinde doğru yere yerleştirilmelerini sağlayacak mikrobiyal fosil kayıtları bir araya getirildi
Gezegenimizde ortaya çıkan ilk canlılar, muhtemelen o zamanki Dünya’nın yapısının değişmesine neden olacak metabolizmalara sahipti. Onlar karbon çevrimini başlatıp, fotosentez yoluyla gezegenin oksijenin büyük bölümünü üreten atalardı. 3,5 milyar yıl kadar önce, Dünya sıvı okyanuslarla kaplanmışa benziyor. Fakat o zamanlar dünyada buzu eritmeye yetecek güneş ışığı yoktu. Okyanusların nasıl donmadan kaldığını açıklamak için metan gibi sera gazlarının üretilerek, o dönemki atmosferi ısıttığı fikri ileri sürüldü; tıpkı şu anki küresel ısınma süreci gibi.
Doğal şekilde ortaya çıkan metan, büyük ölçüde bir grup mikrop tarafından üretilir: Metanojenik arkeler. Bu mikroorganizmalar, metanojenez adı verilen bir metabolizma sayesinde metan üretir. Karbon izotopu verilerinde, 3,5 milyar yıl kadar eski metan kaynaklarının biyolojik kökenli olabileceğine ilişkin bazı kanıtlar olmakla birlikte, şimdiye dek metan üreten mikropların, erken dönemdeki Dünya’nın ısınmasından sorumlu tutulabilecek kadar eski zamandan var olduklarına ilişkin net kanıt yoktu.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) bilimcilerinin bir süre önce gerçekleştirdiği bir çalışmada, yatay gen aktarımı verileri ile metan üreten mikropların yerbilimsel zaman tünelinde doğru yere yerleştirilmelerini sağlayacak mikrobiyal fosil kayıtları bir araya getirildi. Jo Wolfe ve Gregory Fournier’den oluşan ekip, elde ettikleri bulguları Nature Ecology and Evolution dergisinde yayımladı.
Paleontoloji ve Genetik
Wolfe , fosillerin ve canlı hayvan türlerinin, canlılık ağacında nasıl bağlantılandırılmasının uygun olacağı konusunda uzman olan bir paleontolog. Fournier ise mikrop evriminin erken dönemlerini araştırmak için canlı organizmaların genomları üzerinde çalışıyor. Yani bu bulmacayı çözmek için ikisinin de uzmanlığı gerekliydi.
Fosiller ile genomik veri arasında köprü kurmak için Wolfe ve Fournier yaşayan mikroplarda saklı olan evrimsel tarihçeyi kullandı. Ellerindeki DNA dizilimlerini filogenetik olarak çözümleyen ve birbirleri ile karşılaştıran araştırmacılar, bu türlerin evrimini en iyi şekilde tanımlayan dallanmayı bulmayı amaçladı.
Böyle bir dallanmada geriye doğru gidildikçe, dallar birleşerek giderek daha antik atalara doğru bakılmış olur. Her bir dal boyunca evrim oranını hesaplayan bir moleküler saat üreterek, dallar boyunca gerçekleşen değişimler ölçülebilir. Bu sayede, ağaçtaki ortak ataların yaşadığı zamana ilişkin tahminler yapılabilir. Moleküler saat için ise fosil gerekir ki metanojenler için ne yazık ki bu mevcut değil.
Canlılık Ağacını Kalibre Etmek
Bu güçlüğü aşabilmek için Wolfe ve Fournier yatay gen aktarımına, yani genetik malzemenin farklı organizma gruplarının ataları arasındaki değiş-tokuşuna ilişkin verileri kullandı. Ebeveynden yavruya doğru olan dikey DNA aktarımından farklı olarak, yatay aktarımda genler uzak akrabalar arasında gerçekleşir.
Araştırma sonucunda ekip, metanojen arkelerden bir grubun atasının, oksijen üreten fotosentetik siyanobakterilerin ortak atasına gen aktardığını buldu. Neyse ki, söz konusu siyanobakterilere ait biraz fosil var.
Gen aktarım verileri ile siyanobakteri fosillerini bir araya getirince, bilimciler metan üreticilerinin moleküler saati için tahmin yapabildi. Buna göre, 3,5 milyar yıl önce gezegenimizde metan üreten mikroplar kesinlikle mevcuttu. Bu da, bu mikropların o dönemki küresel ısınmaya katkıda bulunduğu hipotezini destekliyor. (BilimFili)
Kaynak ve İleri Okuma
Science Bulletin, “Determining the timing of methanogen evolution” https://sciencebulletin.org/archives/23530.html
Joanna M. Wolfe et al. Horizontal gene transfer constrains the timing of methanogen evolution. Nature Ecology & Evolution (2018). DOI: 10.1038/s41559-018-0513-7 http://dx.doi.org/10.1038/s41559-018-0513-7
Özgün Çağrı Cankat Kayadelen
