Aşılanan bitkiler birbiriyle haberleşiyor!

Bundan binlerce yıl önce, Dicle ve Fırat nehirlerinin arasında kalan Mezopotamya’yı da içine alan Bereketli/Verimli Hilal olarak adlandırılan topraklarda doğdu tarım. Bundan on-on iki bin yıl kadar önce bu bölgelerde yaşayan göçebe topluluklar yaşamlarını çeşitli yabani bitkilerin tohumlarını toplayarak sürdürüyordu. Bu süreç yabani türlerin evcilleştirilmesini ve yerleşik hayata geçişini olanaklı kıldı. Odunsu bitkilerin, yani ağaçların evcilleştirilmesi çok daha sonraki bir dönemde oldu. Ağaçların evcilleştirilmesi, bu bitkilerde eşeysiz üreme (vejetatif üreme yolu) ile çoğalmanın keşfi ve bu konuda insanlığın ustalaşması ile mümkün oldu. Komşunuzun bahçesindeki ya da saksısındaki bir bitkiden aldığınız bir dal parçasının suda nasıl kök saldığını ve toprağa dikildiğinde yeni bir bitkinin nasıl boy verdiğini hatırlayın. Bu da vejetatif üreme çeşitlerinden çelik ile üremedir.
Bitkileri üretme konusundaki becerimiz, üzerinde yaşadığımız topraklarda binlerce yıl önce deneme yanılma ile tarımsal pratikleri geliştiren insanlığın binlerce yıllık bir mirası aslında. Bu mirasın bir bölümünü de bundan yaklaşık olarak üç bin yıl kadar önce ortaya çıktığı düşünülen tarımsal aşılama oluşturuyor. Aşılamada, bir bitkiden alınan dal ya da doku parçası diğer bir bitkinin dokuları arasına yerleştirilerek iki bitkinin dokularının kaynaşması sağlanır. Böylece yeni bir birey ortaya çıkar. Aşılama ile tohumdan gelen özellikler değiştirilerek, iyileştirilir. Aşılamanın dünya üzerinde nerede başladığına dair çeşitli görüşler olsa da, buna dair en eski bilinen yazılı kanıt Antik Yunan’dan geliyor. Hipokrat’ın takipçilerinden birinin MÖ 4. yüzyılda yazdığı bir metinde aşılamanın o dönemin yaygın kullanılan uygulamalarından olduğundan bahsediliyor.1
Aşılamaya dair birkaç bin yıllık pratiğimiz olmasına rağmen aşılamanın bitki moleküler biyolojisi açısından ne ifade ettiğine dair fazlaca bir bilgimiz yok. PNAS dergisinde 19 Ocak 2016 tarihinde yayınlanan araştırma, bitkilerde aşılamanın moleküler düzeyde ne gibi değişiklikler yarattığını ortaya koydu2-3.  ABD’deki Salk Enstitüsünden Joseph Ecker ve ekibi araştırmalarında bitki genetiği çalışmalarında model olarak kullanılan Arabidopsis bitkisini kullandı. Araştırmacılar üç farklı Arabidopsis bitkisini aşılayarak, aşılanan bitkinin genomu ile aşının alındığı bitki arasında haberleşmenin olduğunu ve bu haberleşmenin ise DNA değil küçük RNA’lar (sRNA) aracılığı epigenetik seviyede gerçekleştiğini gösterdi. Araştırmacılar sRNA’sı olmayan mutant bir bitki ile yabani tipteki bitkiyi aşıladılar ve sRNA’ların bitkinin gövdesinden köküne kadar birçok yerine gidebildiğini, DNA üzerinde kimyasal değişiklikler yaparak, genom üzerinde birçok genin sessizleştirilmesine neden olduğunu ortaya koydular.
Bugün ders kitaplarında, geçmişin gen merkezci anlayışının kalıntılarından olan ve hücrelerde bilgi akışının DNA—>RNA—>protein sırasıyla ilerlediğini söyleyen santral dogma okutuluyor. RNA’dan DNA’ya, proteinden proteine olan bilgi akışının ise istisna olduğu ifade ediliyor. Aşılama ile bilgi akışının sRNA’dan-DNA’ya doğru epigenetik yolla olduğu gösterildi. Yeni araştırmalarsa aslında bu bilgi akışının farklı çeşitlerinin olduğunu ve bunların çok da istisna olmadıklarını gösteriyor.

1 History of Grafting,  https://hort.purdue.edu/newcrop/janick-papers/c09.pdf

2 Mathew G. Lewsey, Thomas J. Hardcastle, Charles W. Melnyk, Attila Molnar, Adrián Valli, Mark A. Urich, Joseph R. Nery, David C. Baulcombe, and Joseph R. Ecker. Mobile small RNAs regulate genome-wide DNA methylation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016; DOI: 10.1073/pnas.1515072113

3 Salk Institute. "Grafted plants' genomes can communicate with each other: Scientists find tiny molecules drive gene silencing across grafted shoots." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 January 2016. <www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160119153508.htm>.