Yaşamın Bilinen Kurallarını Yıkan Bir Genetik Kod Keşfedildi

İngiltere'deki Oxford Üniversitesi'nin parkında bulunan bir göletten alınan su örneği, genetik alanında şaşırtıcı bir keşfe yol açtı. Bilim insanları, "Oligohymenophorea sp. PL0344" adı verilen mikroskobik bir canlının, genetik kodu daha önce görülmemiş bir şekilde kullandığını ortaya çıkardı.

İlk olarak Ekim 2023'te PLOS Genetics adlı hakemli bilimsel dergide yayımlanan araştırma, canlıların protein üretimini yöneten genetik talimatların sanılandan çok daha esnek olabileceğini gösterdi.

Yeni çalışmalar ise bu sıra dışı özelliğin doğadaki tek örnek olmayabileceğine işaret ediyor.

Genetik kodun kurallarını değiştirmiş

Keşfin önemini anlamak için hücrelerin nasıl protein ürettiğine bakmak gerekiyor. DNA, bir canlının gelişmesi ve yaşamını sürdürmesi için gerekli genetik talimatları barındırıyor. Hücreler bu talimatları kullanarak vücudun yapı taşlarından olan proteinleri üretiyor.

Protein üretimi sırasında genetik bilgi, üçer harflik gruplar halinde okunuyor. Kodon adı verilen bu üç harfli dizilerin çoğu, proteinleri oluşturan amino asitlerden hangisinin kullanılacağını belirliyor.

Ancak bazı kodonların farklı bir görevi var: Protein üretiminin ne zaman sona ereceğini bildirmek. Bunlara "dur kodonları" deniyor. Genellikle TAA, TAG ve TGA olarak gösterilen bu üç DNA dizisi, protein üretiminde birer noktalama işareti gibi çalışıyor. Örneğin hücre, bu işaretlerden biriyle karşılaştığında ilgili proteinin üretimini tamamlıyor.

Fakat araştırmacılar, Oxford'daki göletten elde edilen mikroorganizmada bu kuralların farklı işlediğini keşfetti. Normalde protein üretimini durdurması gereken TAA ve TAG kodonları, bu canlıda üretimi sonlandırmak yerine iki farklı amino asidin eklenmesini sağlıyordu.

TAA, lizin adlı amino asidi kodlarken TAG ise glutamik asidi kodluyordu. TGA ise protein üretimini sonlandıran tek geleneksel dur kodonu olarak işlev görüyordu.

Bu durum bilim insanları için özellikle şaşırtıcıydı. Çünkü daha önce incelenen canlılarda TAA ve TAG kodonlarının işlevleri değiştiğinde genellikle aynı amino asidi kodladıkları görülüyordu. Yeni keşif, bu iki kodonun birbirinden bağımsız biçimde farklı görevler üstlenebildiğini gösterdi.

Keşif tamamen tesadüfen yapıldı

Araştırmanın ilginç yanlarından biri, bilim insanlarının başlangıçta genetik kodun evrimini incelemeyi amaçlamamasıydı.

O dönemde Earlham Enstitüsü'nde çalışan araştırmacı Jamie McGowan ve meslektaşları, çok az miktarda genetik materyalden, hatta tek bir hücreden DNA dizilemesi yapabilecek bir yöntemi test ediyordu.

Bunun için Oxford Üniversitesi'nin parkındaki göletten elde edilen bir protisti seçtiler. Protistler, çoğunlukla tek hücreli olan ve hayvan, bitki veya mantar sınıflarına girmeyen çok çeşitli ökaryotik canlıları kapsıyor.

Araştırmacılar, seçtikleri organizmanın genomunu incelediklerinde daha önce tanımlanmamış bir türle karşı karşıya olduklarını fark etti. Ardından genetik kodundaki sıra dışı özellik ortaya çıktı.

McGowan, keşfin tamamen şans eseri gerçekleştiğini belirterek bunun protistlerin genetiği hakkında ne kadar az şey bilindiğini gösterdiğini söylüyor.

Sonraki araştırmalarda yeni örnekler bulundu

Keşif tek bir mikroorganizmayla sınırlı kalmadı. Aralık 2024'te yine PLOS Genetics dergisinde yayımlanan başka bir araştırmada, bilim insanları beş farklı tek hücreli canlıda daha genetik kodun alışılmış kurallardan saptığını belirledi.

Kuzey Kutbu ve Güney Okyanusu'yla ilişkili örneklerde tespit edilen üç türde, normalde protein üretimini durduran UAG kodonunun lösin adlı amino asidi kodladığı görüldü.

İncelenen diğer iki türde ise aynı kodonun glutamin amino asidini kodladığı anlaşıldı. Evrimsel analizler, bu değişikliklerin en az üç ayrı olayda birbirinden bağımsız olarak ortaya çıktığına işaret etti.

2026'da yayımlanan başka bir araştırmada ise bilim insanları, yalnızca yedi tek hücreli organizmayı inceleyerek daha önce bilinmeyen üç evrimsel soy belirledi. Bu çalışma doğrudan genetik kodun değişmesiyle ilgili olmasa da mikroskobik canlıların henüz keşfedilmemiş çeşitliliğine dikkat çekti.

Keşif neden önemli?

Genetik kod, canlılığın en temel ve en eski sistemlerinden biri olarak kabul ediliyor. Bakterilerden insanlara kadar birbirinden çok farklı organizmaların büyük ölçüde aynı genetik kodu kullanması, bu sistemin evrim boyunca olağanüstü derecede korunduğunu gösteriyor. Ancak yeni bulgular, bu kuralların mutlak olmadığını ortaya koyuyor.

Bilim insanları henüz bazı mikroorganizmaların genetik kodlarında bu değişikliklerin nasıl ve neden ortaya çıktığını tam olarak açıklayamıyor. Öte yandan, keşiflerin, genetik kodun evrimini anlamanın yanı sıra sentetik biyoloji araştırmalarına da katkı sağlayabileceği düşünülüyor.

Nitekim sentetik biyoloji alanında araştırmacılar, hücrelere yeni özellikler kazandırmak veya farklı proteinler üretmelerini sağlamak amacıyla genetik kodu değiştirmeye çalışıyor.

McGowan'a göre doğa, bilim insanlarının laboratuvarda geliştirmeye çalıştığı bu alternatif genetik kodların bazılarını zaten üretmiş durumda. Araştırmacı, doğada hâlâ keşfedilmeyi bekleyen pek çok şaşırtıcı biyolojik mekanizma bulunduğunu vurguluyor.