Yeryüzünde ilk canlı süngerlere benziyordu!

Bütün bilim insanları, özellikle de tabii ki biyloji ile uğraşanlar, ilkyeryüzünde ilk canlının neye benzediğini ve nasıl oluştuğunu merak eder. Bu konuda çok da deney yapılmış ve teori ortaya atılmıştır. Şimdi size, bilimin son olanaklarıyla canlıların geçmişine yapılan son yolculuğu ve ede edilen sonuçları açıklıyoruz: Bütün ilk anlılar süngerlere benziyordu!

Woods Hole Deniz Biyoloji Laboratuvarı mikrobiyoloji uzmanlarından Mitchell Sogin bu ilk canlıların neye benzediklerini anlamak amacıyla DNA teknolojisi ve bilgisayarlar yardımıyla denizanası, denizlalesi, sünger, deniz yumuşakçaları ve denizyıldızı gibi, günümüzün bilinen en eski canlı türlerinin moleküler evrimini izleyerek bunların kökenlerine inmeye çalıştı.

Bu türlerin yeryüzünde ortaya çıkış sırasına göre basitten en karmaşığa doğru sıralama yaptığında ulaştığı son nokta süngerler oldu.

Bu sonuç Sogin’i bile şaşırtmıştı. Çünkü, süngerin hayvanı andıran bir yönü yoktu; bırakın avının peşine düşmeyi, bacakları bile yoktu. Ancak, görüntüsü karnıbahardan farksız olmasına karşın, sünger yine de bir hayvandı. Daha da ilginci, Sogin incelediği soyağacında hayvan türüne girmeyen daha da eski bir canlı türü olan mantarın da varlığını ortaya çıkarmıştı.

Sogin’in elde ettiği bulgular evrimsel araştırmalara destek vermenin yanı sıra, yeryüzü dışındaki yaşam biçimlerine de ışık tutabilir. Bu veriler şimdiden tıp bilimine yepyeni bir boyut kazandırdı. Biyologlar, "Sogin bu yöntemin sistematik uygulamasında bir ilke imza attı. Bu büyük bir başarı," diyor.

Soyacağı araştırma laboratuvarı

1989 yılında beş meslektaşı ile birlikte ilk laboratuvarını, sekiz yıl sonra da Josephine Körfezi Paul Karşılaştırmalı Moleküler Biyoloji Merkezi’ni kuran Sogin, şimdi meslektaşlarıyla birlikte canlı türlerinin yalnızca moleküler soyağacını araştırmakla kalmayıp, aynı zamanda bunları moleküler ekoloji, moleküler biyoçeşitlilik, genom evrimi ve asalakbilim açısından da inceliyor.

Bugüne dek gizini koruyan yaşamın en temel unsuru hücrenin nasıl oluştuğu sorusuna bir yanıt getirmeye çalışan Sogin, "Tek amacım kökenlerimize inmek, insanoğlunun nerden geldiğini ve şimdi hangi noktada olduğunu bulmak," diyor.

Tropikal bölgelerden kutuplara, yeryüzünde boyları 2,5 metreyi bulan 9000 canlı türü var. Bu canlılar görünürde ne deviniyor, ne avlarının peşinde koşuyor, ne de çiftleşiyorlar; okyanus suları gözeneklerini delip geçerken bir ton deniz suyundan filtrelenen birkaç gramlık yiyeceği bedenlerine bıraktığı sırada onlar oracıkta öylece duruyorlar.

Birçoğunun tatlısularda yaşadıkları bile oluyor. Süngerler çok hücreli canlılar olmakla birlikte, hücreleri kayda değer bir işlev görmüyor. Bu tür canlılarda doku, kas, organ, sinir, ya da beyin gibi yapılara rastlanmıyor.

O kadar basit değil

Gelgelelim, bu basitlik yanıltıcı olabilir. Kimi süngerlerin iskelet yapısında kar tanelerini andıran, camımsı mikroskobik uzantılar olduğu görülüyor. Hawaii’nin ateş süngeri gibi kimi sünger türlerinin yüzeyinde insanlarda korkunç sancılara neden olan ve şimdilerde kanser ve iltihaplanmalara karşı etkili olduğu su yüzüne çıkan toksik maddeler bulunuyor.

Sogin süngerin en eski çok hücreli canlı olduğuna dikkat çekiyor. Kimi araştırmacılar insanı inan yapan evrim sürecini farklı tür hücreler geliştirme yetisinin başlattığına inanıyorlar. Sünger, aralarında gevşek bir bağ olan yalnızca birkaç hücre türünün yardımıyla, çok çeşitli bakışımsız biçimlere girmeyi becerebiliyor.

Bilim insanları Meksika Körfezi’nde yaşayan iri bir sünger türünün içinde 16,000 karides ve 1000 kadar başka deniz canlısını barındırdığına dikkat çekiyorlar.

Süngerin hücreleri, kalsiyum karbonat ya da silisten oluşan camımsı iğneleri ve bedenine gözle görünen biçimini veren kollajen kütlesi bölmeler ve tünellerden meydana gelen bir ağ oluşturur. Süngerin yüzeyindeki ince tüyler salınarak sudaki plankton ve atıkları filtreden geçirirler. Büyüklüğü ne olursa olsun, sünger yalnızca hücrelerinin emdiği kadarıyla beslenir.

Çoğalma cinsel birleşme ile

Süngerler aynı zamanda cinsel birleşmeyle çoğalan en eski canlı türüdür. Çoğu erdişil (hermafrodit) olan bu canlılar hem yumurta, hem sperm üretirler ve bunları suya salarlar. Spermler bir başka süngerin tünel ya da oyuklarına ulaşıncaya dek suda gezinirler.

Ne var ki, süngerin bir başka üreme seçeneği de vardır. Bir süngeri kevgirden geçirip hücrelerini serbest bırakırsanız, bu hücrelerin birbirleriyle yeniden kavuşuncaya dek ortalıkta salındıklarına ve sonra kenetlenerek ebeveynin kopyası bir genetik dizge oluşturduklarına tanık olursunuz.

Yaralanan sünger yeni bir doku üretmek zorunda kalmaz; yalnızca eski hücreleri yaralı bölgeye aktararak yaranın kapanmasını sağlar. Bu yetileri sayesinde süngerler en az 500 milyon yılırdır yaşamlarını sürdürüyorlar.

Kimi süngerler çarpıcı birtakım özelliklere de sahipler. Akdeniz’in derinliklerindeki mağaralarda yaşayan bir türü bedenindeki sivri ve camı andıran uzantıları sayesinde ağına düşürdüğü küçük kabuklu hayvanları önce hücreleriyle sarmalıyor, ardından da sindiriyor.

Bitki mi hayvan mı

Onca ilginç özelliklere sahip olan süngerlerin belli bir sınıfa oturtulması ezelden beri bir sorun oluşturdu. Kimileri bu canlıların bitkiden çok hayvansal özellikler taşıdıklarına inansa da, kimileri bunların günümüz hayvanlarını oluşturan çokhücreli hayvanlardan farklı bir evrim sürecinden geçtiklerini öne sürüyor. Ancak henüz elimizde her iki görüşe de destek verecek herhangi bir kanıt yok.

Bilim insanları bugüne dek canlılar dünyasını genellikle morfolojik özelliklerden, ya da fosil kayıtlarından yola çıkarak bir sınıflandırmaya gittiler. Iki canlı türünün ortak özelliklere sahip olması, bunların birbirleriyle ilintili olduğu anlamına gelmekteydi.

Araştırmacılar giderek evrimsel tarihin daha da derinliklerine inip soyağacının en uç noktasına yaklaştıkça, canlıların birbirleriyle ne denli yakından ilintili olduklarını anlamak da güçleşti.

Sogin, her canlıda var olan sınırlı sayıda genlerin incelenmesi ve bunlar arasında bir kıyaslamaya gidilerek farklılıkların belirlenmesi suretiyle, iki canlı arasındaki benzerliklerle ilgili niceliksel ölçümlere ulaşılabileceğine inanıyordu. Böylece, aynı özelliği veren bir genle ilgili benzer dizgelerin elde edilmesi durumunda ortak bir atadan söz edilebilirdi. Bu amaçla, ribozomal RNA adıyla bilinen dizgeden başlayacaktı.

İlginç sıralama

Araştırmacı, yosun, mantar, sünger, denizanası, denizlalesi, yumuşakçalar gibi deniz canlılarını toplayıp bir elemeden geçirmekle işe koyuldu. Gen teknolojisindeki gelişmeler sayesinde, şimdi gecede 1000 gen inceleyebilen Sogin, süngerin gerçekten de soyağacının tabanında yer aldığına, bunun hemen üstünde denizanası, denizlalesi ve mercan gibi "cnidarian" türü yer alıyor.

Bu tür de, tıpkı sünger gibi, torbamsı bir beden yapısına sahip. Dokunaçları olan bedenin bir ucu ağız gibi açılıyor. Ancak soyağacının daha alt uçlarında araştırmacıların belki de hiç beklemedikleri başka yaşam biçimleri de yer alıyor.

Sogin evrim sürecinde süngerin hemen ardından gelen atalarının, sünger biçimindeki hayvanların yeryüzünde boy göstermelerinden önce yaşamın neye benzediğinin bir göstergesi olan, "choanoflagellate" türü olduğunu ortaya koydu.

Çevresi ince kıllarla örtülü kırbaçımsı uzantıları olan bu tek hücreli yaratıklar, süngerlerin choacite hücreleriyle yakın benzerlikler taşıyor. Bilim insanları choanoflegallate’lerin, gerçekte hayvan sınıfına girmeyen, ama hayvanlara en yakın olan canlı türü olabileceğinden epeydir kuşkulanmaktaydı.

Wisconsin Üniversitesi moleküler biyoloji uzmanlarından Nicole King ve Sean Carroll, elde edilen bulguları doğrulayarak araştırmayı bir iki adım daha ileriye götürdü. Choanoflagellate’lerin hayvanların çok yakın akrabaları oldukları ve bunların ilk hayvanları oluşturan "genetik avadanlık paketini" içerdikleri yönünde somut kanıtlar elde ettiler.

Ara canlı: mantarlar

Evrim sürecinde doğrudan hayvanlara giden hatta daha eski olan tek canlı türü mantarlardı. Süngerlerle hayvanlar, mantarlardan başlayan ortak bir evrimsel geçmişi paylaşıyorlardı. O güne dek mantarlarla ilgili makaleler hep bitki dergilerinde yayımlanıyordu. Oysa araştırmadan elde edilen veriler mantarlarla bitkilerin birbirlerinden çok farklı olduklarını ve mantarların hayvanlarla çok daha yakın benzerlikler taşıdıklarını gösteriyordu.

Tüm bunlar insanların gelişmiş mantarlar oldukları anlamına mı geliyor? Sogin’in bulguları kuramsalın ötesinde bir önem taşıyor. Söz gelimi, mantarlarla hayvanların ortak bir evrimsel geçmişi paylaştıkları gerçeği, mantar hastalıklarına ışık tutuyor ve bu tür hastalıkların neden kolay kolay tedavi edilemediklerine de bir açıklama getiriyor. Sogin mantar hastalığına çözüm getirilememesinin bu canlılarla aramızda sanıldığından çok daha fazla benzerlikler olmasından kaynaklandığına dikkat çekiyor.

Mantarlarla hayvanlar arasındaki akrabalık tıp biliminde yeni bir çığır açabilir. Örneğin, kısa bir süre öncesine dek sıtmayla ilintili tek hücreli bir asalak olduğu sanılan "Pneumocystis carinii" yüzünden, binlerce HIV hastası yaşamını yitirmişti.

Pneumocystis’in gen dizgesini inceleyen Sogin ve arkadaşları bunun bir mantarla ilintili olduğunu ortaya koyunca, ölüm nedeninin hastalara verilen sıtmaya karşı etkili ilaçlardan kaynaklandığı, oysa çözümün mantar ilaçlarında aranması gerektiği de anlaşıldı.

Basit ama mükemmel

Ancak Sogin hayvansıların süngerden türediklerine inanıyor ve süngerin farklı hücre türlerine sahip ilk canlı olduğuna dikkat çekiyor.

Süngerler alabildiğine basit yapılarına karşın "müthiş bir örgütlenme" sergiliyor. Archaeocyte adlı, biçim değiştiren, yiyeceği sindiren, yeni deri salgılayan ve üreyen ikinci bir hücre türüyle süngerler ilk çok hücreli hayvanlar olma özelliğini taşıyorlar.

Tüm öteki hayvanların bu basit yapıdan türedikleri ve bu temel üzerine kuruldukları belirtiliyor.

Sünger ve cnidarianları, iki katmanlı bakışımlı yapılarıyla kurtlar izliyor.

Bunun ardından da büyük hayvan türlerinde bir "patlama" yaşanıyor.

Tüm bunlar yepyeni soruları da gündeme getiriyor. Bu durumda insanoğlunun eski atası olan hayvanımsılar nasıl bir görüntü sergiliyorlardı?

Insan bir tür süngerden türediyse, süngerler neden günümüzde de var ve neden hiç bir evrimden geçmediler?

Süngerimsi/mantarımsı atalarımız günümüz yaşamına nasıl bir ışık tutuyor?

Uzaydaki canlılar

O ilk süngerlerin neye benzedikleri tam olarak bilinmemekle birlikte, bunların büyük bir olasılıkla günümüz süngerlerinden pek de farklı olmadıklarına inanılıyor.

Bu yazıyı hazırlarken büyük ölçüde yararlandığımız Discover’ın Kasım sayısındaki makalede Sogin, morfolojik açıdan ele alındığında, daha öncekilerin hemen hemen özdeşi olan tek hücreli yosunlara ve at nalı yengeçlerine günümüzde de rastlandığına dikkat çekerek şöyle diyor:

"Bunların hiç evrilmediklerini düşünebilirsiniz, ancak her şey genetik açıdan evrilmektedir ve günümüz süngeri de genetik açıdan fosil kayıtlarında tanık olduğumuz süngerden farklıdır," diyor. Öyle ki, Sogin’in araştırması olmasa, bugün bile salt görünümüne dayanarak bunların birbirlerinden farksız oldukları düşünülebilirdi.

Sogin gelecekte ne gibi süreçlerden geçeceğimiz konusunda bir fikir edinmemiz için öncelikle canlıların nasıl bir evrimden geçtiğini öğrenmemiz gerektiğini öne sürüyor.

Kestirimsel modeller oluşturmak ve çevresel koşullardaki değişimlerin mikrobik gelişmeyi nasıl etkilediğini anlamak için bu moleküllerden yararlanabileceğimize dikkat çekiyor:

"Tüm bunlar evrenin başka bir yerlerindeki yaşam olasılığına da ışık tutabilir. Uzayın derinliklerinde yaşamın izlerine rastlanması durumunda, büyük bir olasılıkla dünya üzerindeki ilkel yaşamı andıran- süngerinki gibi bir yaşam olacaktır."