DNA'nız Ne Kadar İşlevsel?

Albüm: Güncel Tıbbi Haber & Araştırmalar

DNA’nız ne kadar işlevsel?

Bugün bildiğimiz üzere insan genomu yaklaşık 3 milyar baz çifti ve binlerce gen içeriyor, ancak bu baz çiftlerinin ve genlerin ne kadarı gerçekten “önemli” bir iş yapıyor? PLOS Genetics üzerinden evrimsel bakış açısıyla yayımlanan yeni sonuçlar sizi şaşırtabilir!

DNA'mız muazzam bir bilgi yığını içermekte ancak genlerimizin ne kadarı bizim için "işlevsel" ?

DNA'mızda kullanmadığımız bölgeler var mı?

İki yıl önceki araştırmalarda insan DNA’sının önemli bir kısmının, yaklaşık %80’inin işlevsel olduğu iddia edilmişti. Bu sayı aslında Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) projesinden elde edilen yorumlamalara dayanıyordu. Ardından bu araştırmalar, bu yorumu saçma olarak niteleyen, içlerinde genetikçi Dr. Dan Graur’un da bulunduğu birçok bilim insanına rağmen, hemen çeşitli haber kaynakları tarafından alınmış, birçok medya organına ulaştırılmıştı.

Şimdi, İngiltere’deki the University of Oxford's Wellcome Trust Centre for Human Genetics'de görevli Dr. Gerton Lunter tarafından yönetilen bir çalışma, önceki yorumlamaların aksine insan genomunun sadece 8.2 oranında işlevsel olduğunu iddia ediyor! Evet, yüzde seksen ile yüzde sekiz arasındaki farkı inanılmaz bulabilir ve yakın zamanda gerçekleştirilen bu çalışmaların nasıl bu kadar farklı bir sonuca ulaşabildiğini sorgulayabilirsiniz. Melbourne Üniversitesi’nde araştırma görevlisi Dr. Charles Robins’in ifade ettiği gibi sayılardaki bu büyük farklılık, aslında “fonksiyonel, işlevsel” teriminin tanımlamalarındaki farklılıklardan geliyor. Şimdi buna bir bakalım:

ENCODE, işlevselliği, “biyokimyasal fonksiyon” olarak tanımlamıştı. Bunun anlamı şudur ki, eğer DNA’nın belli bir kısmı veya geni özgül bir proteini sentezlemekte kullanılırsa, bu protein bireyin üzerinde belirgin bir etki yaratmasa da DNA’nın bu bölümü işlevsel kabul ediliyor. Haliyle bunun sonucu olarak DNA’nın protein sentezlemekte kullanılan kısımları, başka hiçbir özellik aranmadan işlevsel kabul edilerek %80 sayısına ulaşılıyor. Ancak Dr. Graur ve Dr. Robin gibi araştırmacılar bu tanıma karşı çıkıyor. Karşı çıkanlar arasında çalışmanın yönetici üyesi olan Gerton Lunter da var.

Oxfordlu araştırmacıların çalışmalarına göre DNA parçaları, sadece genlerimizin yeni nesillere ne kadar sağlıklı aktarılmalarıyla ilgili olarak belirli bir “işlev” kazanıyor. Bu bakımdan DNA, eğer üreme başarımızı olumlu yönde etkilerse ve genlerimiz ileri nesillere korunarak aktarılırsa, işlevsel parçalar içermiş oluyor. Bu yeni tanıma göre insan genomunun %90’ından fazlası çok da işe yaramayan bölümler içeriyor. Bu yüzden, uzayıp giden bu DNA parçaları, yıllar içerisinde evrim yoluyla kazandığımız bir yükten fazlası olmayabilir. The Guardian’a konuşan Lunter, konuyla ilgili olarak şunları söyledi:

“Bilimsel açıdan ele alırsak, genomumuzun yaklaşık %92’sinin bizim biyolojimize önemli bir şey kattığı noktasında hiçbir delilimiz yok.”

Bilim insanları bu sayılara, insan genomunu diğer memelilerin, özellikle de farelerin genomlarıyla karşılaştırarak ulaştılar. Memelilerin milyonlarca yıl süren evrimi sürecinde genomların değişimleri, bu çalışmayı şekillendirdi. Çeşitli gözlemler de bu sayıları destekliyor. İnsanlar ve diğer memeli türlerinin ortak genlerine bakan araştırmacılar, buradan DNA’nın yalnızca %7.1 ile 9.2 arasında bir değerde hiç değişmeden korunduğunu gözlemlediler. Bu sayılar da bize DNA’nın işlevsel kısımları hakkında çarpıcı bilgiler veriyor. Tahmin edersiniz ki evrime göre aktarılan genlerin başarısı, o türün ileri nesillere adaptif olarak aktarılmalarıyla belirlendiğinden, elde edilen sonuçlar, yeni “işlevsellik” tanımına uygunluk gösteriyor.

Çalışmalarda özellikle farelerin genomları, insanlarla karşılaştırıldı. İnsan ve fare genomlarının protein kodlayan genlerinin büyük benzerlikler taşıdığı keşfedildi. Bu sayı, genomun sadece yaklaşık %2.2'sine denk geliyor

Peki bu yaklaşık %8’lik kısımda hangi genler var? Genlerimizin yalnızca %1-2’lik kısmı, hayatta kalmamıza yardımcı çok önemli biyolojik süreçleri idare etmekte kullanılıyor. Bu son çalışma kalan %7’lik kısmın da önemli proteinleri kodlayan genlerin aktivasyonlarına dahil olan farklı zamanlarda farklı etmenler altında cevap veren, onları düzenleyen bölüm olduğunu gösteriyor.

Oxfordlu bilim insanlarının çalışmasında DNA'nın fonksiyonelliği, evrimsel süreçte aktarılan genlerin başarıyla korunup korunmamasına göre belirlendi.

Aklımıza şu soru gelebilir: madem yaklaşık %8’ “işlevsel” bir genomumuz var, öyleyse geri kalan büyük bir kısmı neden taşıyoruz? Lunter’in açıklamalarına göre daha küçük DNA’lara sahip olmak konusunda doğa pek de cimri değil. Örneğin buğday, bizden çok daha büyük bir genoma sahip. Çünkü hiçbirimiz bir sanat eseri gibi kusursuz olmak için tasarlanmadık, aksine son derece karışık ortam ve şartlarda evrimleştik. Elde edilen bulgular da bu durumun en önemli kanıtı. Ancak şu an yararlı olmayan kısımların ileri bir evrimleşme sürecinde yararsız kalıp kalmyacağı konusunda net bir şey söyleyemeyiz. Belki bu kısımlar bize bir gün lazım olacak. Evrimsel açıdan korunmamış bu bölgeler, evrimleşme devam ettiği sürece organizmamızı daha adaptif kılabileceğinden, “işlevsel” tanımıyla ortaya konulan sayılar aslında şu anda var olan evrimsel duruma göre ortaya çıkmış sayılar. Dolayısıyla %92’lik kısmı kolaylıkla göz ardı edemeyiz.

Sonuç olarak evrim, bize canlı vücudunda neyin önemli olduğunu ve neyin gereksiz olduğunu söyleyen, canlılar arasında müthiş bağlar kuran bir yaklaşım olarak canlılık biliminde çok önemli bir yer teşkil ediyor. Evrim penceresinden incelediğimiz canlılık, bize moleküllerden popülasyonlara dek sahip olduğumuz tüm düzeyler hakkında ilginç ve yepyeni bilgiler sağlıyor. DNA'nın işlevselliği konusunda ortaya konan farklı sonuçlar da bunun bir göstergesi konumunda.

Kaynaklar:

1.      Phys.org

2.      Science Matters

3.      University of Oxford News & Events

4.      The Guardian

5.      University of Leicester

6.      Your Genome

7.      PLOS Genetics