Alper Demirezen
Giriş
Araştırmacılar bitkiler ile ilgili yaptıkları yeni bir çalışmada kimyasal bileşen olan retinoidlerin bitki kök gelişiminden ve doku üretebilme açısından sorumlu olduklarını gösterebilmişlerdir. Örnek olarak bir turp tohumunun ekimi yapıldıktan sonraki süreçte tohumun yaptığı ilk şey bir dikey kök geliştirmektir. Belli bir zamandan sonra bitkinin gövdesine yine dik bir şekilde uzanan daha küçük kökler elde edilecektir. Zaman geçtikçe oluşan bu yan kökler tekrarlı bir şekilde dallanacak ve bitkinin etrafına yayılarak onu destekleyecek ve bitkiyi besleyecek bir ağ oluşturacaktır.
Bitkide ihtiva olan bu yan kökler rastgele dağılmamaktadır. Belli bir düzen eşliğinde oluşturdukları ritmi takip ederek ana eksen boyunca düzenli aralıklar ile dallanmaktadırlar. Bu zamana kadar yani yapılan bu son araştırmaya göre bitkilerdeki gelişimin ve oluşturdukları belli ritimleri düzenleyen şeyin ne olduğu bilinmiyordu. San Diego’daki California Üniversitesi’nden Alexandra Dickinson ve Duke Üniversitesi’nden Paul Kramer ve Biyoloji Profesörü olan Philip Benfey liderliğinde oluşan bir araştırma ekibi 26 Ağustos günü Science dergisinde yayınlanan bir makalede, bitkilerde meydana gelen yanal köklerin gelişimini tetikleyen kimyasal molekülünü tanımladıklarını belirtmişlerdir. Araştırmacılar bunun retinoid olduğunu ilk başlarda şüphelenip teyit ettikten sonra bildirmişlerdir.
İnsanlarda ve tüm omurgalı canlılarda döllenmiş bir yumurtadan embriyo elde edilmesi için kök hücrelerin önemi ve işlevi bilinmektedir. Kök hücreler kemiklerin, kan damarlarının ve sinir sistemi gibi spesifik dokuların oluşmasını ve bunların ayırt edilmesini sağlamaktadır. Bu biyolojik prosesler retina tarafından cereyan etmektedir ve düzenlenmektedir. Hayvanlar kendi retinalarını üretememektedirler bunun yerine bitkilerden veya bitki yiyen hayvanlardan yutmaları gerekebilmektedir.
Alexandra Dickinson bitkilerin büyümesi ve gelişimi için önemli olan bu retinoidlerin ya da retina moleküllerinin hayvan gelişimi için de önemli olduğunu belirterek bitki gelişimindeki rollerini kontrol altında tutmanın oldukça cazip bir iş olduğunu belirtmiştir. Bitkiler retina moleküllerini kendi gelişimleri için daha iyi kullanabilmeleri adına protein bağlanması işlemine tabi tutularak bitki hücresinin içerisinde bir protein molekülüne sahip olarak etiket takımı oluşturması gerekmektedir.
Alexandra Dickinson ve onun araştırma ekibi bitkilerdeki gelişimindeki retina moleküllerinin lateral kök gelişimi için deneyimlemek ve çözümleyebilmek için retinaların protein bağlanması esnasında parlak bir boya ile muamele etmişlerdir. Fidenin büyümesi esnasında ana kökün ucuna yakın yerlerde parlak noktalar belirmiştir. Daha sonra bu parlayan noktalardan bir yanal kök büyümeye başlamıştır. Fidenin gelişiminde düzenli periyotlar ile tekerrür eden lateral kök gelişimi retinal bağlayıcı olduğunu göstermektedir.
Bilim insanları elde ettikleri sonuçların doğruluğunu ispatlamak için retina moleküllerini doğrudan bitkilerin primer köküne uygulamışlardır. Retina moleküllerinin takviyesi sayesinde fideler normalinden daha fazla yan kök geliştirmişlerdir. Araştırma ekibi daha da emin olmak için bitkilere retina üretmeyen bir bileşik ile muamele etmişlerdir ve bu muameleden sonra fidelerin çok az yanal kök geliştirdiklerini görmüşlerdir. Ardından retina moleküllerini bu fidelerin primer köküne uyguladıktan sonra gördüler ki uygulandığı yerde yanal kökler gelişmeye başlamıştır.
Çalışma ekibi bitkilerdeki gelişim sırasında retina molekülünü bağlayan proteinin hayvan hücrelerinde ikizinin bulunduğunu belirtmişlerdir. Benzer bir yapıda ve şekilde olduklarını beyan etmişlerdir. Ekip lideri Philip Benfey hayvan hücrelerinde tespit ettikleri proteinin hem kök gelişimini tetikleyen sinyal moleküllerini hem de bu proteini bulmanın oldukça heyecan verici olduğunu aktarmıştır.
“yakınsak evrim”
Bitkilerin ve omurgalı hayvanların evrimsel süreçleri incelendiği zaman oldukça farklı organizmalar oldukları görülecektir. Fakat her iki organizmanın da yeni dokular üretmek için birbiriyle ilişkili ve benzer kimyasal bileşikler kullandığını göstermek “yakınsak evrim” olarak da bilinen bir olgunun evrimsel örneğidir.
Retinoidler oldukça geniş alanlarda kullanımı söz konusudur. Akne kreminden kanser tedavilerine kadar geniş tıbbi kullanım alanı mevcuttur. Bitki kök ve dokuların gelişiminde ve bunların nasıl düzenlendiğini idrak etmek ve keşfetmek hem yeni çalışmalara ilham olacak hem de yeni kapılar açacaktır.
Alexandra Dickinson çalışmadan elde ettikleri bulgular doğrultusunda esasen hücrelerin sinyalizasyonunu indüklemek için metodoloji geliştirmek yerine yeni bir organ oluşturmayı sağlayan bir metot keşfettiklerini dile getirmiştir. Bitkilerdeki bu kök ve doku gelişiminde rol oynayan ve aynı zaman hayvan hücrelerinde de aynı görevleri üstlenen retinoidler için ise insanlarda kullanıldığı taktirde neler olabilir onu daha iyi anlayabilmek adına çalışmalarında kullanabileceklerini ifade etmiştir.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-08-roots-animals-embryos-chemical-successful.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2021-08-roots-animals-embryos-chemical-successful.html
İleri Okuma İçin: A plant lipocalin promotes retinal-mediated oscillatory lateral root initiation, Science (2021) DOI: 10.1126/science.abf7461
Editör: Meryem GÖKOĞLU