Yeni bir ön-basım çalışmasında, Nobel Ödülü sahibi genomik araştırmacıların da aralarında bulunduğu bilim insanları, bataklık topraklarındaki DNA dizilerini keşfettiler. Bu diziler daha önce hiç bulunmamış ve “önemli ve beklenmedik iklim sonuçları” olabilecek şekilde tanımlandı.

Yayınlanmamış olan yeni makalede yer alan yazarlar, bu genetik unsurlara “Borg” adını verdiler. Bu adı, Star Trek dizisinde tekrar eden kötü karakterlerden dolayı verdiler çünkü Borglar, diğer organizmaların genlerini asimilasyon ederler. (Borg DNA, aslen bir bilim kurgu kavramıydı ve Star Trek dizisi ve filmlerinde kullanılmıştır. Borg DNA, bir tür yapay DNA’dır ve bir canlının doğal DNA’sını değiştirerek, canlıyı bir Borg olmak üzere dönüştürür. Borglar, bir tür yapay zeka olarak tanımlanan yaratıklardır ve birçok canlının DNA’sını değiştirerek, onları kendi takımına dahil ederler.)

Araştırmacılar Borgları Colorado, East River’daki bu bölgede buldular. (Jordan Hoff)

Borglar kromozom dışı (ekstrakromozomal) elementlerdir, yani bu DNA dizileri, çoğu hücrenin çekirdeğinde bulunan ve bir organizmanın genetik materyalinin çoğunu içeren kromozomların dışında bulunur. Ekstrakromozomal elementlerin örnekleri, bir konağın kromozomlarının dışında çoğalabilen plazmitleri ve bazı virüsleri içerir. 

Borg’ların tam olarak ne olduğu bu noktada bir sır olarak kalıyor, ancak metanotroflar olarak adlandırılan ve Methanoperedens cinsine ait metanı oksitleyen organizmalarla genleri ve proteinleri paylaştıkları açıktır, bu da bu elementleri geçmiş gen transferleri yoluyla kazandıklarını düşündürmektedir. Metanotroflar, yükselen küresel sıcaklıklara katkıda bulunan güçlü bir sera gazı olan atmosferik metan emisyonlarını azalttığı için iklim değişikliği araştırmacıları için büyük ilgi görüyor.

Borglar, bu tarama-elektron mikroskobu görüntüsünde gösterilen, arke olarak bilinen tek hücreli mikroorganizmalarla ilişkili görünüyor. (Eye of Science/SPL)

Berkeley’deki California Üniversitesi’nde biyojeokimyacı ve jeomikrobiyolog olan kıdemli yazar Jillian Banfield, bir e-postada, “Kendi adıma konuşmak gerekirse, gerçekten çok heyecanlandım, özellikle metan oksidasyonunda doğrudan yer alan genleri taşıdıkları netleştiğinde” dedi.

“CRISPR’den beri bir keşif beni bu kadar heyecanlandırmamıştı. CRISPR gibi, mikrobiyal genomlarla ilişkili esrarengiz bir şey bulduk. Bu benzersiz varlıklara ‘BORG’ adını verdik.”

Jill Banfield

Banfield ve ekibi, Kaliforniya’nın Lake County bataklıklarından elde edilen DNA’yı diziledikten sonra özel bir şeyle uğraştıklarını fark ettiler. Ekipte UC Berkeley ve University of California, San Francisco arasında kurulmuş olan İnovatif Genomik Enstitüsü (IGI)’ndan birkaç araştırmacı bulunuyor. Bu enstitü, 2020 Nobel Kimya Ödülü sahibi Jennifer Doudna tarafından kurulmuş ve Doudna da yeni çalışmanın ortak yazarlarından birisidir.

Araştırmacılar, örneğin yeraltı suyu akiferleri, topraklar ve ilkbahar havuzları gibi sulu habitatlarda yaşayan çok çeşitli mikrobiyal varlıkları (bakteriler, arkeler, ökaryotlar, virüsler, fajlar ve plazmitler) incelediler. Borglar, daha önce gördükleri her şeyden açıkça farklıydı ve belirgin bir evrimsel kökene işaret ediyordu.

IGI’de Mikrobiyal Girişimi yöneten Banfield, “Bir sulak alan toprağını (vernal havuzu) incelerken, açıkça arke olan ancak herhangi bir bilinen genetik unsur olarak kolayca sınıflandırılamayan esrarengiz genom parçalarını belirledik” dedi.

“Ardından onları oluşturduğumuz diğer veri kümelerinde aradık” diye devam etti. Bu yaklaşımı kullanarak, araştırmacılar en az 19 Borg örneği toplayabildiler ve dört tam genomu sıralayabildiler. Böylece “açıkça paylaşılan (ve biraz sıra dışı) özelliklere sahip önemli bir ilişkili varlıklar soyunun varlığını” belirlediler ve bu varlıkları “yeni ekstrakromozomal” elementler olarak tanımladılar.

Ekip, 19 grup arasında Orange, Lilac ve Rose Borgs gibi örnekleri renklerle kodladı ve olağanüstü büyük boyutları da dahil olmak üzere bazı şaşırtıcı özelliklerini açıkladı. DNA dizileri en çok derin anaerobik (oksijen azlığı olan) toprakta bulunuyordu ve bazen bu lokasyonlardaki gerçek Methanoperedens popülasyonlarını sekiz kat aşıyordu. Gerçekten de, Borglar ve etkileşime girdikleri metanotroflar arasında gözlemlenen bolluklarda tutarlı bir ilişki yoktu ve bu onların kökenlerine ve davranışlarına ek bir gizem katmanı ekledi.

Borgların diğer genetik materyalleri nasıl özümsediğini gösteren dijital bir illüstrasyon. (Jenny Nuss/Berkeley Laboratuvarı)

Borglar, Methanoperedens‘in enerji metabolizmasını artırabilecek metabolik genlere sahip olduğunu göstermektedir. Bu, iklim değişikliğini azaltmayı amaçlayan planlar için metan emisyonlarını azaltmayı hedefleyen yeni bilgiler sağlayabilir. Borgların tam olarak ne olduğu hala bir gizem olarak kalmasına rağmen, metanotroflarla genleri ve proteinleri paylaştıkları ve bu elementlerin geçmiş gen transferleriyle edindikleri düşünülmektedir. Methanotroflar, atmosferik metan emisyonlarını azaltarak iklim değişikliğine katkıda bulunan güçlü bir sera gazı olan metanı oksitleyen organizmalardır ve bu nedenle iklim değişikliği araştırmacıları tarafından büyük ilgi görüyor.

“Borgların, bir Methanoperedens‘in oksitleyebileceği toplam metan miktarını, kısmen değişen koşullara daha fazla uyum sağlamalarını sağlayarak artırmasını bekliyoruz” diyen Banfield, “Bu nedenle, kısa vadeli bir strateji, Borglar nedeniyle olmayanlardan daha sağlam olan tarım topraklarında (zaten manipüle edilmiş) Methanoperedenlerin nasıl teşvik edileceğini bulmaktır” dedi.

Ekip ayrıca daha temel bir soruyu çözmekle de ilgileniyor: Bu Borg’lar da ne? Çalışmaya göre, “dev lineer virüsler” veya “daha önce bildirilen hiçbir şeye benzemeyen plazmitler” veya belki de “gen kaybına uğrayan ve Metnoperedenler içinde simbiyotik bir ilişki kuran kardeş bir Methanoperedens soyu ” olabilirler. 

Araştırmacılar, bu tuhaf DNA dizilerinin ortaya çıkardığı sayısız bilmeceyi daha iyi anlamak için diğer veri kümelerinde daha fazla Borg bulmayı umuyorlar. Banfield, bu araştırmanın “henüz varlığından bile haberdar olmadığımız süreçler için yeni mekanizmaların” keşfedilmesine yol açabileceğini söyledi. 

“Bu nedenle, CRISPR’a bir benzetme yapılabilir. Virüslere karşı mikrobiyal savunmayla ilgili yalnızca kısmen tahmin edilen bir işlevi olan ancak nihayetinde muhteşem bir yeni araç seti olan bir sistem” diyerek sonuçlandırdı.


Kaynak

https://www.vice.com/en/article/88ndvp/newly-discovered-borg-dna-is-unlike-anything-scientists-have-ever-seen

https://chemistry.berkeley.edu/news/newly-discovered-borg-dna-unlike-anything-scientists-have-ever-seen

https://www.sciencealert.com/weird-borg-dna-may-have-assimilated-microbes-for-billions-of-years

https://www.nature.com/articles/d41586-021-01947-3

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.07.10.451761v1

Bu içeriği paylaşın
Yazar hakkında

Cenk Dunat

Merhaba, ben Cenk! Moletik.com’un kurucusu ve içerik üreticisiyim. Marmara Üniversitesi Biyoloji bölümü mezunuyum. Burada herkes için anlaşılır bilim üretmek ve yayınlamak amacıyla ekipçe çalışmaktayız. Bu yolculukta içeriklerimizi paylaşarak ve yorum yaparak bizi desteklemeyi ve hesaplarımızı takip etmeyi unutmayın :)

Yorumlar

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir