Ortak yaşam ve önemi

Canlıların evriminde diğer canlılarla ve çevreleriyle olan etkileşimleri önemli roller oynar. Milyonlarca yıllık ortak yaşam, farklı organizmaların birbiriyle olan etkileşiminin, evrimsel süreçlerinin itici güçlerinden birdir. Bu etkileşim farklı şekillerde olabilir. Bunların bütününe birlikte yaşam anlamına gelen, simbiyoz deniliyor. Simbiyoz, her iki tarafın da bu etkileşimden yarar gördüğü mutualizm, bir tarafın yarar diğer tarafın ne yarar ne zarar gördüğü kommensalizm, bir tarafın diğerini sömürdüğü ya da zarar verdiği parazitizm şeklinde olabiliyor. Simbiyotik ilişkilere örnek olarak akasya ağaçları ile onlar üzerinde yaşayan bir tür karıncayı verebiliriz. Akasya ağaçları bu karıncalara hem barınak hem de onların beslenebileceği bitki özünü sağlar. Akasya ağaçlarında yaşayan karıncalar ise, kendi sınırlarını korumak bakımından saldırgan olduklarından ağaçları çekirge, tırtıl gibi otobur canlılardan ve akasya ağacını yakınlarında olup onu gölgeleyebilecek, besinini paylaşabilecek diğer ağaçlardan korur. Bu simbiyotik ilişki her iki tarafın ortak yaşamında iz bırakır.  Simbiyozun evrim kuramındaki önemini ortaya atan ve endosimbiyozu kuramsallaştırarak hücre ve organellerinin evrimini aydınlatan Büyük Bilim Kadını Lynn Margulis’dur. 5 Mart 1938’de dünyaya gelen ve 2011 yılında kaybettiğimiz Lynn Margulis, aynı zamanda James Lovelock ile birlikte 1970’li yıllarda Gaia hipotezini geliştirdi.
Endosimbiyoz kuramı, hücrenin biyolojik evrimi anlayışımızda büyük çığır açtı. Kurama göre, bugünkü modern hücreler, ortak yaşam süren bakterilerin birleşmesi ile ortaya çıktı. Buna göre, hücrelerde enerji üretimini yapan mitokondri ya da bitkilere yeşil rengini veren klorofili içeren ve fotosentezi sağlayan kloroplast organelleri aslında bir zamanlar ayrı birer mikroorganizmaydı ve hücrelerle ortak yaşam sırasında evrimin oldukça erken dönemlerinde zamanla hücre içine alınarak hücrenin bir parçası haline geldi. Lynn Margulis’in endosimbiyoz teorisini ortaya attığı 1967 makalesinin1 yayımlanmadan önce on beş farklı bilimsel dergi tarafından reddedildiğini belirtmekte fayda var. Endosimbiyoz teorisinin genel kabulü için onlarca yılın geçmesi, ve bu teorinin genetik kanıtlarla desteklenmesi gerekti. Mitokondri ve kloroplastların kendi DNA’larının olması en büyük kanıttı. Margulis, türlerin evriminde türler arası yarışı öne çıkaran Neodarwinci hipotezlere karşı bir duruş sergiledi ve türlerin evriminde ortak yaşamın önemine vurgu yaptı.
Onun biyolojik evrim anlayışımıza getirdiği bu devrimci görüşler bugün birçok araştırmanın, bilimsel buluşun temelini oluşturuyor. Örneğin, bu hafta Science dergisinde yayımlanan araştırma da bunun dolaylı ürünlerinden2. Araştırma, Bern Üniversitesinden Andrew Macpherson ve ekibi tarafından gerçekleştirildi. Araştırma, simbiyotik ilişki kurduğumuz mikropların yenidoğan bebeklerin bağışıklığının gelişimindeki rolünü konu alıyor. Bugüne kadar yenidoğanların bağışıklık sisteminin gelişmesinde anne sütü ve anne sütü ile anneden bebeğe geçen bağışıklık maddelerinin büyük rol oynadığı biliniyordu. Araştırmaya göre annenin sindirim sisteminde yaşayan mikroorganizmalar, bebeğin bağışıklık sisteminin gelişmesinde rol oynuyor.  Araştırmacılar, fareleri E. coli bakterisi ile enfekte ettiler ve bu bakteri fare yavrularına geçmeyecek şekilde genetik mühendisliği yoluyla değiştirildi. Hamilelik döneminde bu bakteriyi taşıyan farelerin yavrularında bağışıklığı sağlayan bazı moleküllerin arttığı gözlemlendi. Bu da annenin mikrobiyomunun, yani annenin ortak yaşam sürdüğü mikropların bütününün yavruların bağışıklık sistemini geliştirdiğini, onları gelecekteki enfeksiyonlara karşı korumaya hazırladığını gösterdi. Margulis’in simbiyozun önemini tartışmaya açması, bu tür araştırmaların geliştirilmesine olanak verdi.

(1) J. Theoret. Biol. (1967) 14, 225-274. On the Origin of Mitosing Cells. Lynn Sagan (Lynn Margulis)
(2) Mercedes Gomez De Agüero, Stephanie C. Ganal-Vonarburg, Tobias Fuhrer, Sandra Rupp, Yasuhiro Uchimura, Hai Li, Anna Steinert, Mathias Heikenwalder, Siegfried Hapfelmeier, Uwe Sauer, Kathy D. Mccoy, Andrew J. Macpherson. The maternal microbiota drives early postnatal innate immune development. Science, 2016 DOI: 10.1126/science.aad2571.