“Tükürük gibi vücut sıvılarının kaygan ve yapışkan özellikleri nasıl evrimleşti?”

New York Eyalet Üniversitesi’nde antropolojik ve evrimsel genetik üzerine çalışmalarını sürdüren Doç. Dr. Ömer Gökçümen (gokcumenlab.org) ve ekibinin “Tükürük gibi vücut sıvılarının kaygan ve yapışkan özellikleri nasıl evrimleşti?” sorusuna yanıt aradıkları araştırma ilgi çekici. Onlarca memeli genomunu analiz eden ekibin aldığı sonuca göre, musin proteinlerinin ana işlevini sağlayan PTS tekrarları, değişik canlılarda bağımsız olarak ve birbirinden farklı protein öncülerinden evrimleşmiş. 

Dr. Gökçümen’den yaptıkları araştırma üzerine bilgi aldım. Sorularım ve kendisinin yanıtları şöyle:  

Tükürük ve sümüksü sıvıların biyolojik temelini oluşturan musin proteinlerinin evrimini araştırma fikri nasıl doğdu? 

Daha önce dişçilik ve ağız sağlığı uzmanı Stefan Ruhl isimli araştırmacı ile beraber değişik canlıların salyalarının birbirinden nasıl farklı olduklarını çalışıyorduk. Örneğin, bir insan ve şempanze salyasında olan proteinleri birbirleri ile karşılaştırdığımızda, oldukça büyük farklılıklar gördük. Bu şaşırtıcı çünkü normalde insanlar ve şempanzelerin genomları neredeyse aynı. “Nasıl oluyor da salyalar arasında bu kadar fark var!” diye düşündük. Bunu anlamak için yola çıktığımızda, tükürüğün kayganlığı ve yapışkanlığı gibi fiziksel özelliklerini belirleyen musin proteinlerinin farklı olduğunu gördük ve çalışmamızı genişlettik.

Daha önce bu proteinlerin nasıl evrimleştiği tam olarak bilinmiyor muydu?  Aldığınız sonuç ne? 

Bu konuda bir iki çalışma vardı. Ama asıl şaşırtıcı olan, bir kısım musin proteinin sadece belli canlılarda görünmesiydi. Normalde bir biyolojik fonksiyon ortaya çıkınca, evrim bu fonksiyonu yeniden icat etmektense, olanı kullanır. Ama bazı musin proteinleri bu kurala istisna olarak duruyorlardı. Yarasalarda, kuşlarda ve böceklerde uçmanın tekrar tekrar evrimleşmesi gibi musin fonksiyonu da birden fazla kez evrimleşmiş gibi duruyordu önceki çalışmalara göre. Biz, bu tekrarlanan evrimin mekanizmasını keşfettik ve bu sürecin memelilerde en az 15 kere olduğunu gösterdik. Bu süreçte doktora öğrencim Petar Pajic asıl yükü kaldırdı. Buradan ona da bir selam.

Bu proteinler üzerinde taşıdıkları tekrarlanan P, T, ve S amino asitleri sayesinde şeker moleküllerine bağlanıyorlar. Bu şekerler ise birbirleri ile mikroplar ile ve biyolojik yüzeylerle etkileşiyor. Bunun sonucunda musin proteinleri bizim mikroplarla savaşımızdan sümüklü böceklerin hareketine kadar sayısız biyolojik süreci etkiliyor. 

Bu şaşırtıcı bir bilgi mi? 

Evet, çünkü normalde aynı işlevlere sahip proteinler tek bir ortak atadan gelmekte. Musinler buna bir istisna ve yeni bir evrimsel mekanizmaya işaret ediyor.

Musinlerin sahip oldukları özelliklere ve biyolojideki temel rollerine rağmen, nasıl evrimleştikleri bilim insanlarının gözünden nasıl olmuş da kaçmış? 

Bu sorunun iki cevabı var. Bir, bu tip “convergent” yani tekrarlanan evrimleşme çok görülmüyor açıkçası. İkincisi, daha çok yakın zamana kadar birçok türün referans genomları yeterli çözünürlükte değildi. Bu yüzden musinlerin fonksiyonunu belirleyen amino asit tekrarlarını araştırmak oldukça zordu.

Bulgularınız, tüm canlılardaki musin çeşitliliğini ortaya çıkardı diyebilir miyiz?

Evet. Özellikle memelilerde. Şimdi daha büyük bir ağ atıp, böceklerde, kertenkelede, kuşlarda neler olduğuna bakmak lazım.

Aldığınız sonuç insanlar arasındaki biyolojik çeşitlilik çerçevesinde düşünüldüğünde bize ne öğretiyor? Musinlerin nasıl çalıştığını anlamak, araştırmacıların bir dizi hastalığı daha iyi anlamalarına da yardımcı olabilir mi? 

Musinler insanlar arasında da çeşitlilik gösteriyor. Bu çeşitlilik ise koronavirüs enfeksiyonundan, böbrek sorunlarına ve kansere kadar birçok hastalıkta rol oynuyor. Ama tam mekanizmalarını bilemiyoruz. Dahası, kemoterapi veya otoimün hastalıklarda görülen aşırı ağız kuruluğu (ve dolayısı ile musin eksikliği), örneğin hastaları çok rahatsız eden bir sorun. Ve bizim çalışmamız belki sentetik salya üretmek için bir adım olabilir.

Fotoğraflar: Douglas Levere