Milyar yılda bir yaşanabilecek evrimsel olay: İki canlının birleşmesi (Merge)

Daha önce görülmemiş, 1 milyar yılda bir yaşanabilecek bir evrim olayı: İki canlı tek bir yapıda birleşti

• Braarudosphaera bigelowii adlı algin, UCYN-A adlı siyanobakteriyi içine aldığı ortaya çıktı. Bu, evrim açısından büyük bir sıçrama olabilir.

Birincil endosimbiyoz: Bir mikroorganizmanın başka bir mikroorganizmayı yutması

• Birincil endosimbiyoz (primary endosymbiosis), bir mikroorganizma başka bir mikroorganizmayı yutup onu iç organı gibi kullanmaya başladığında ortaya çıkar.
• Konak hücre, simbiyonta besin, enerji ve koruma gibi avantajlar sağlar; zamanla simbiyont tek başına yaşayamaz hale gelir ve konağın bir organeline, yani hücre içi bir yapısına dönüşür.

Dünya tarihinde birincil endosimbiyoz yalnızca iki kez yaşandı

• Yaklaşık 2,2 milyar yıl önce, bir arke bakteriyi yutarak mitokondriye dönüştürdü; bu, tüm karmaşık yaşamın evrimini mümkün kılan ilk örnekti.
• Yaklaşık 1,6 milyar yıl önce, bu şekilde evrimleşmiş hücrelerin bir kısmı güneş enerjisini toplayabilen siyanobakterileri içine aldı ve bunlar kloroplasta dönüştü. Bu da bitkilere fotosentez yeteneği ve yeşil rengini kazandırdı.

Üçüncü birincil endosimbiyoz B. bigelowii alginde bulundu

• B. bigelowii algi, UCYN-A bakterisini içine alarak havadaki azotu bağlama ve onu başka elementlerle birleştirip daha kullanışlı bileşikler üretme yeteneği kazandı. Bu, sıradan alglerin ya da bitkilerin yapabildiği bir şey değil.
• Araştırma ekibi, konak ile simbiyont arasındaki boyut oranı, besin alışverişiyle büyümenin kontrol edilmesi, çoğalma ve hücre bölünmesinin senkronize olması gibi göstergeler üzerinden bunun birincil endosimbiyoz olduğunu doğruladı.
• UCYN-A, ihtiyaç duyduğu proteinlerin yalnızca yaklaşık yarısını üretebiliyor; geri kalanı için konak alge bağımlı. Bu da onun iç organel haline gelme sürecinin tipik işaretlerinden biri.

Yeni organel "nitroplast"ın keşfi

• Araştırma ekibi, UCYN-A'nın artık tam bir organel olduğunu gösterdiğini ve buna "nitroplast" adını verdiğini belirtti.
• Nitroplastın yaklaşık 100 milyon yıl önce evrimleşmeye başladığı düşünülüyor; bu da mitokondri ya da kloroplastla kıyaslandığında çok kısa bir süre.
• Ekip, nitroplastın başka hücrelerde de bulunup bulunmadığını ve ne gibi etkiler yarattığını araştırmayı sürdürmeyi planlıyor.
• Nitroplast, bitkilere azot bağlama yeteneği kazandırarak daha iyi ürün yetiştirmede kullanılma potansiyeline sahip.

GN⁺ görüşü

• Birincil endosimbiyoz, yaşamın evriminde son derece önemli bir olay ve bunun bugün de gerçekleşiyor olması oldukça ilgi çekici bir keşif. Nitroplastın gelecekte nasıl bir rol üstleneceğini izlemek değerli olacak.

• Ancak bu araştırma sonucunun gerçek tarımsal uygulamalara dönüşmesi için hâlâ çok fazla çalışma gerekiyor gibi görünüyor. Genetik müdahaleyle ürünlere azot bağlama yeteneği kazandırmanın ekosistem üzerinde beklenmedik etkileri olabileceğinden dikkatli olunmalı.

• Mitokondri ve kloroplastın kökenini oluşturan birincil endosimbiyozun yaklaşık 1 milyar yıl önce gerçekleştiği düşünülürse, nitroplastın evrimi muhtemelen hâlâ erken aşamada. Bu organelin bundan sonra nasıl evrileceğini izlemek gerekiyor.

• Bu tür araştırmalar, canlıların birbirleriyle çok sıkı etkileşimler kurarak evrimleştiğini gösteriyor. Başka organizmalarla simbiyozun yeni yetenekler kazanılmasında önemli rol oynadığını düşündürüyor.

• Birincil endosimbiyozun hangi mekanizmalar ve koşullar altında gerçekleştiğini daha iyi anlamaya ihtiyaç var. Bu sayede yaşam evriminin temel süreçleri aydınlatılabilir ve yeni biyolojik uygulama olanakları araştırılabilir.

[GN⁺]

Hacker News görüşü

Özet:

• Ökaryotların kökenine yol açan ilk ortak yaşam, milyar yılda bir değil, trilyon yılda bir ya da 10^20 yılda bir gerçekleşecek kadar son derece nadir bir olay olabilir. Bu, karmaşık yaşamın ortaya çıkışında büyük bir engel olabilir ve Fermi paradoksunu açıklayabilir.
• Yeni keşfedilen nitrojen sabitleyen hücresel organel ortak yaşamı aslında 100 milyon yıl önce gerçekleşti. Sadece yakın zamanda keşfedildi.
• Söz konusu alg Braarudosphaera bigelowii, 12 beşgen plakayla çevrili olup kusursuz bir düzgün on iki yüzlü şekil oluşturuyor. Oldukça ilginç bir organizma.
• Böceklerin çoğunda kalıtsal endosimbiyontlar bulunduğu için, birincil endosimbiyozun bu kadar nadir olduğu iddiası sorgulanıyor.
• Bu sansasyonel başlıklı bir yazı; gerçekte milyar yılda bir meydana gelen bir olayı tesadüfen yakalamış olabiliriz, ancak çoğu zaman bunlar o kadar büyük etkiler bırakan ya da akılda kalıcı olaylar olmayabilir.
• Bir mısır türü kendi "bağlı" nitrojenini üretebiliyor.