Mitokondrisiz ökaryot bulundu!

Canlı hücrelerinin olmazsa olmazı diye tarif edilir mitokondriler ders kitaplarında. Hücrenin enerji santralleri olarak da adlandırılır kimi kitaplarda. Bu hücre organellerinin (hücrenin organları da diyebiliriz) hücre içinde önemli işlevler üstlendiği açıktır. Hücrelerde enerji için kullanılan, sürekli yapılıp, yıkıma uğratılan ATP (adenozin trifosfat) molekülü mitokondrilerde üretilir. Yaşamın devamlılığı ve sürdürülebilmesi için ATP gerekidir. Mitokondrilerin evrimsel kökeninin bundan milyonlarca yıl önce yaşamış olan tüm yaşamın atası olan tek hücreli ve çekirdek zarına sahip olmayan bakteriler olduğunu düşünüyoruz. Milyonlarca yıllık evrimsel süreçler ve hücrelerin ortak yaşamı sonucu ulaşmıştır hücre günümüzdeki yapısına. Çekirdek zarına sahip hücrenin yani ökaryotların evrimi sürecinde hem mitokondriler hem de bu organellerin üstlendiği işlevler önemli ölçüde değişmiştir. Endosimbiyoz teorisinin doğru olduğunu kabul edersek (Ki bu yönde pek çok kanıt mevcuttur), mitokondrilere sahip olmayan daha “ilkel” ökaryotların da var olmasını gerektirir. İşte bu gereklilik 1983 yılında Tom Cavalier-Smith tarafından ortaya atılan Archezoa hipotezi ile formüle edilmiştir. Archezoa hipotezine göre mitokondri, peroksizom, üst üste binmiş Golgi aygıtı, intron denilen DNA bölgeleri ile eşeyli üremeye sahip olmayan daha “ilkel” bazı ökaryotlar var olmalıdır.

Sonraki yıllarda gelişen tekniklerle birlikte elde edilen bulgular bu hipotezi büyük oranda çürüttü.  Cavalier-Smith’ e göre Archezoa aleminin modern temsilcileri arasında Giardia, Entamoeba, Trichomonas sayılabilirdi1. Ancak 1995 yılında Clark ve Roger’ın Entamoeba histolytica üzerinde yaptıkları araştırma bu mikroorganizmanın genomlarında mitokondrilerde işlev yapan iki gene sahip olduklarını gösterdi. Daha sonraki yıllarda ise bu proteinlerin daha küçük organellerde bulunduğu gösterildi. Bu da aslında, bu organizmaların daha küçük ve seksenlerde kullanılan metotlarla tespit edilmeyen mitokondrilere sahip olduğunu gösterdi. Bu ve buna benzeyen pek çok kanıt bu hipotezin zamanla terk edilerek, unutulmasına neden oldu.

12 Mayıs 2016 tarihinde Current Biology dergisinde yayımlanan araştırma ise gözlerin yeniden bu hipoteze çevrilmesine neden oldu2. Hampl ve ekibinin araştırması mitokondriye sahip olmayan bir organizmayı ortaya çıkardı. Monocercomonoides cinsine ait olan bu türün gen dizisini çıkaran ve analiz eden ekip mitokondrilerde işlev gören ya da kökenini mitokondrilerden alan hiç bir proteine rastlamadılar.  Bu cins, daha önce küçük mitokondrilere sahip olduğu gösterilen Giardia ve Trichomonas cinsleri ile yakın akraba idi. Enerji üreten organelleri olmadan bu türün nasıl hayatta kaldığı ise yine araştırmacılar tarafından yanıtlanmış. Bu organizma, hücre içinde çekirdeğin dışında kalan sitozoldeki sülfür mobilizasyon sistemini kullanmaktadır. Bu sistem yine bakterilerden edinilmiş bir sistemdir ve mitokondrinin işlevlerini bu organizmada bu sistem görmektedir.

Araştırmacılar bu mikroorganizmaya benzeyen başka türlerin de var olduğunu düşünmekte ve araştırmalarını bu yönde derinleştirmekte. Bu bulgu ile birlikte aslında biyolojideki paradigma da değişmiştir. 

(1) van der Giezen M., Mitochodria and the Rise of Eukaryotes, BioScience (2011) 61 (8): 594-601.doi: 10.1525/bio.2011.61.8.5
(2) Anna Karnkowska, Vojtìch Vacek, Zuzana Zubáèová, Sebastian C. Treitli, Romana Petrželková, Laura Eme, Lukáš Novák, Vojtìch Žárskı, Lael D. Barlow, Emily K. Herman, Petr Soukal, Miluše Hroudová, Pavel Doležal, Courtney W. Stairs, Andrew J. Roger, Marek Eliáš, Joel B. Dacks, Èestmír Vlèek, Vladimír Hampl. A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle. Current Biology, 2016 DOI: 10.1016/j.cub.2016.03.053