Ara

6 Üstü 6 Nobel: Drosophila melanogaster



Sirke Sineği, Meyve Sineği veya Drosophila melanogaster


Uzun yıllardan beri bilim insanlarının üzerinde çalıştığı bu sinekleri biraz yakından inceleyelim. Olgunlaşmış meyveleri yemeyi sevdikleri için çiftçiler tarafından haşere olarak adlandırılan meyve sinekleri; çabuk üreme özellikleri, yaşam döngüsünün hızlı olması, maliyetsiz olması ve kolay incelenebilir olması nedenleriyle bilim insanlarının gözdesi denilebilecek seviyede. Yalnızca 13.601 genle inşa edilen bu yapı çiftleşiyor, yaşlanıyor, sarhoş oluyor, doğum yapıyor, acı hissediyor, kokluyor, görüyor, tadıyor ve dokunuyor. Olgun yaz meyvelerine karşı neredeyse biz insanoğlu ile aynı doymak bilmez iştaha sahiptir. ”İnsan genomu muhtemelen sinek genomunun büyütülmüş hali” diyor Rubin. Küçük genom büyüklüğü nedeniyle genomu anlamak ve haritalamak daha karmaşık genomlara göre nispeten kolaydır.


Max Planck Derneği, insanlarda hastalığa neden olan 289 genden 177’sinin yani %60’ından fazlasının Drosophila melanogasterde de eşdeğeri bulunduğunu belirtti. Orak hücre anemisi veya hemofili için genler yoktu (sineklerin ne alyuvarları vardır, ne de pıhtı oluştururlar) fakat kolon kanserinde, meme kanserinde, Tay-Sachs hastalığında (beyindeki ve omurilikteki sinir hücrelerinin tahrip olmasına neden olan genetik bir hastalık), kas distrofisinde, kistik fibrozda, Alzheimer’da, Parkinson’da, diyabette rolü olan genler veya yakın eşdeğerleri sinekte de mevcuttu. Dört ayak, iki kanat ve milyonlarca yıllık evrimle birbirlerinden ayrılmış olsalar da, sinekler ve insanlardaki ana yolaklar ve genetik ağlar ortaktı.


Bugüne kadar meyve sineklerini model organizmaları olarak kullanan çalışmaları için 6 adet Nobel Ödülü verildi. Meyve sinekleri üzerine yapılan çalışmalar, Thomas Hunt Morgan'ın meyve sinekleri üzerinde çalıştığı ve 1933'te Nobel Tıp Ödülü'ne yol açan kromozomal kalıtım teorisini kurduğu 1900'lere kadar uzanmaktadır. Drosophila ile yaptığı çalışma, mirasın temel keşiflerinde önemli bir rol oynamıştır. 1927'de Morgan’ın öğrencilerinden biri olan Hermann Joseph Muller meyve sineklerinin kalıtsal özelliklerini inceledi ve mutasyonların ve kalıtsal değişikliklerin X‑ray'den kaynaklanabileceğini gösterdi. Ayrıca, X-ışını maruziyetinin mutasyon sıklığının daha yüksek olduğunu gözlemledi. Bu çalışma, X-ışınının zararlı etkisinin ilk kanıtı oldu. Daha sonra 1946'da Muller, Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldü. 1970'lerin sonlarında ve 1980'lerde genetikçi, embriyologlar ve moleküler biyologlar birlikte çalışmaya başladı ve Drosophila araştırması büyük bir hit oldu. Edward B Lewis, Christiane Nusslein Volhard ve Eric F Wieschaus ile birlikte 1995 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldü. Bu üç bilim insanı tarafından yapılan çalışma erken embriyo gelişimi üzerineydi. Christiane Nussein Volhard ve Eric F Wieschaus, drosophila'da vücut segmentlerinin ve vücut planlarının oluşumunda önemli rol oynayan genleri tanımlayabildiler. Edward B Lewis, genlerin bu vücut segmentlerinden özel organların gelişimini nasıl kontrol ettiğini inceledi. Bu keşif, insandaki konjenital malformasyonun anlaşılmasına yardımcı oldu. Richard Axel ve Linda B. Buck 2004 yılında koku alma duyumuzun nasıl çalıştığını kesin olarak açıkladı. Meyve sinekleri üzerinde yapılan deneyler sayesinde, kokuların algılanması için 1000'den fazla genin gerekli olduğunu ortaya koydukları çalışmalarla Nobel Ödülü'ne layık görüldüler. Bu küçük sinek sadece genetik alanında devrim yaratmakla kalmadı, aynı zamanda İmmünoloji alanında da bir yıldızdı. Bilim insanları, insan ve diğer organizmaların kendilerini bakteri ve diğer organizmaların saldırısından nasıl korudukları sorusuna bir cevap ararken Bruce Beutler, Jules Hoffmann ve Ralph Steinman, Drosophila üzerinde çalışırken buna bir cevap aldı. Jules Hoffmann, Toll genindeki mutasyonlarla sineklerin, doğuştan gelen savunma sisteminin olmaması nedeniyle bakteri ve mantarlarla enfekte olduğunda öldüğünü ve böylece mikroorganizmaları tanıyabilen ve doğuştan gelen bağışıklığı aktive edebilen reseptör proteinlerine ışık tuttuğunu buldu. Beutler, farelerde Toll benzeri reseptörlerin de bulunduğunu keşfetti, bu da memelilerin ve meyve sineklerinin doğuştan gelen bağışıklığı aktive etmek için benzer moleküllere sahip olduğunu gösteriyor. Ralph Steinman, dendritik hücreleri ve T hücrelerini aktive etme yeteneklerini keşfetti. Böylece, Toll benzeri reseptörler tarafından üretilen sinyal, T hücrelerini daha da aktive eden dendritik hücreler tarafından algılanır, bu nedenle vücudun kendi molekülünün tahrip edilmesini önler. Bu çalışma daha sonra 2011 yılında Fizyoloji veya tıp için Nobel Ödülü'ne layık görüldü. Moleküler düzeyde sirkadiyen ritmi sağlayan genler ve mekanizma ilk olarak sirke sineği, Drosophila melanogaster, üzerinde yapılan çalışmalar ile belirlendi. 2017 Nobel Tıp Bilim Ödülü sirke sineği ile bu alanda öncü moleküler çalışmaları yapan Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young’a verildi. Bu araştırmacılar sirke sineğinde günlük ritmi diğer bir deyişle sirkadyen ritmi kontrol eden genleri buldular. Tespit edilen bu genlerin gece boyunca ürettikleri proteinlerin hücrede biriktiklerini ve gün içerisinde azalarak kaybolduklarını gözlemlediler. Bu sayede hücreler gen ifadelerini sirkadyen zamana bağlı olarak düzenlediklerini belirlediler. Aşağıda Drosophila ile yapmış oldukları çalışmalardan dolayı Nobel kazanan bilim insanlarının yazıdaki sırayla olan görüntüsünü görüyorsunuz:




Modern dünyada, Drosophila melanogaster araştırma alanında çok harika bir kariyer kurdu. Sadece genetiği değil, aynı zamanda immünoloji ve biyolojik saatler gibi karmaşık konuları anlamada büyük rol oynamıştır. Muhtemelen şimdi, bu küçük yaratık bir sonraki Nobel Ödülü'nü almaya hazırlanıyor.