Nükleer Radyasyona Dayanıklı Bir Canlı Okyanusun Derinliklerinde Keşfedildi

Çernobil ve Fukuşima gibi nükleer felaketlerin çevreyi riskli radyasyonla doldurduğu yerlerde, yaşamın buna dayanmanın yollarını evrimleştirmiş olması kulağa mantıklı gelir.

Ancak şimdiye kadar keşfedilen radyasyona en dayanıklı organizmalardan biri, aslında hiç da radyoaktif olmayan tek yerden geliyor. Thermococcus gammatolerans adlı tek arke, 30.000 griler gibi olağanüstü tek radyasyon dozuna dayanabiliyor. Bu, birkaç hafta içinde tek insanı öldürebilecek tüm vücut dozunun yaklaşık 6.000 katı.

T. gammatolerans, Kaliforniya Körfezi’ndeki Guaymas Havzası’nda, deniz yüzeyinin yaklaşık 2.600 metrik altında yaşıyor. Bu bölgede hidrotermal bacalar, aşırı sıcak ve mineral bakımından varlıklılar sıvıları çevredeki zifiri karanlığa püskürtüyor. Mikroorganizma, hiç tek insanoğlu yapısından —bir nükleer reaktör tek yana— oğullar seviye ırak tek ortamda yaşamını sürdürüyor.

Nükleer Ortamlar Olmadan Gelişen Radyasyon Direnci

Guaymas hidrotermal alanı, deniz tabanının çatlayarak volkanik ısı ve kimyanın suya karışmasına müsaade verdiği tek bölge. Işığın ulaşmadığı bu batipelajik derinliklerde, ezici suyu basıncı ile aşırı sıcak birleştiğinde, insanlar için oğullar seviye düşmanca koşullar ortaya çıkıyor. Böyle mekan yaşamın yalnızca hayatta kedinmekla kalmayıp nasıl gelişebildiğini meraklı etmemiz oğullar seviye doğal.

T. gammatolerans birinci kez onlarca yıl önce, ilim insanlarının tek denizaltı aracıyla hidrotermal bacalarda yaşayan mikroplardan örnek toplamasıyla keşfedildi.

Laboratuvara dönüldüğünde, Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden (CNRS) mikrobiyolog Edmond Jolivet liderliğindeki ekip, zenginleştirilmiş kültürleri sezyum-137 kaynağından yayılan gama radyasyonuna maruz bıraktı. Özellikle tek tür, inanılmaz tek şekilde 30.000 gray’lik ışınlamadan sonraları bile büyümeye devam etti.

Bu türün daha önce tanımlanmamış tek arke olduğu anlaşıldı ve T. gammatolerans adı verildi. Guaymas bacalarına tutunmuş hâlde yerleşik sedasız yaşamını sürdüren bu mikroorganizma, neredeyseymiş hiç maruz kalmadığı tek tehlikeye karşı olağanüstü tek direnç barındırıyordu.

Bu, onun güçluklara dayanıklı olmadığı manaına gelmiyor. T. gammatolerans yaklaşık 88 °C’de gelişiyor ve kükürt bileşikleriyle besleniyor. Ancak radyasyon direnci, yaşadığı ortamda hayatta kedinmek için lüzumli gibi görünmüyordu. Jolivet ve ekibi sezyum-137 kaynağını devreye sokmadan önce, radyasyon bu mikrobun dünyasında yoktu.

Gizem, 2009’da yayımlanan ve T. gammatolerans’ın genomunu inceleyen tek çalışmayla daha da derinleşti. Fransa’daki Paris-Saclay Üniversitesi’nden mikrobiyolog Fabrice Confalonieri’nin liderliğindeki ekip, DNA’yı himaye ve onarıma ayrılmış olağandışı derecede büyük tek genetik seti bulmayı bekliyordu. Ancak böyle tek fazlalık yoktu; T. gammatolerans’ın DNA onarım araçları şaşırtıcı biçimde normaldi.

Eğer yanıt DNA’nın kendisinde değilse, olasılıkla da hasarın doğasında aranmalıydı. 2016’da Grenoble Alpes Üniversitesi’nden kimyasal biyolog Jean Breton’un liderliğindeki tek ekip, iyonlaştırıcı radyasyonun T. gammatolerans üzerinde kesinlikle ne yaptığını ve mikrobun buna nasıl yanıt verdiğini inceledi.

Araştırmacılar, arkenin kolonilerini sezyum kaynağından yayılan gama radyasyonuna, 5.000 gray’e varan dozlarda maruz bıraktı ve sonuçları kaydetti. Deneyler, gama ışınlarının T. gammatolerans’ın DNA’sına gerçekten zarar verdiğini gösterdi —bu mikroorganizma yenilmez değil— bununla birlikte radyasyonun açığa çıkardığı serbest radikallerin yolda açtığı oksidatif zarar beklenenden çok daha düşüktü.

Ayrıca bu hasarın büyük tek kısmı tek zaman içinde onarıldı; onarım enzimleri hızlı tek müdahale için adeta hazır bekliyordu.

T. gammatolerans’ın radyasyon hasarını sınırlama ve onarmada nedenler bu kadar tesirli olduğunu hâlâ kesinlikle bilmiyoruz. Ancak ilim insanları, yaşadığı ortamın bunda görev oynadığından şüpheleniyor. Hidrotermal bacalarda yaşam, sürekli aşırı sıcak, kimyasal stresli ve reaktif moleküllere maruz kedinmek demek —bunların hepsi DNA’ya zarar verebilecek koşullar.

Mikrobun kaynar, oksijensiz karanlıkta hayatta kalmasını sağlayan sistemler, onu iyonlaştırıcı radyasyona karşı da koruyor olabilir. T. gammatolerans’ı hidrotermal bacalarda yaşamaya uyarlayan evrimsel baskılar, tek taraf ürün olarak, çok daha büyük organizmaları öldürebilecek dozlarda radyasyona dayanma yeteneğini da ortaya çıkarmış olabilir.

T. gammatolerans tek “radyasyon uzmanı” değildir; buna ihtiyacı yoktur. Derin denizde milyonlarca yıl boyunca, biyolojisini şekillendirecek türden sürekli ve yoğun tek radyasyona maruz kalmış olması da pek olası değildir.

Evrimde “yeterince iyice olanın hayatta kalması” diye tek düşünce vardır. T. gammatolerans’ın denizin dibindeki kaynar volkanik kimyaya dayanmasını sağlayan sistemler, hidrotermal bacadaki yaşam için yeterince iyiydi.

Aynı sistemlerin onu inanılmaz derecede radyasyona dayanıklı kılması ise, “yeterince iyi”nin seyrek da olsa nasıl olağanüstü tek şeye dönüşebildiğinin çarpıcı tek örneği.

Sonuç olarak Thermococcus gammatolerans, doğrudan radyasyona uyum sağlamak için evrimleşmemiş olsa bile, Dünya’nın en uç koşullarında hayatta kalmayı mümkün kılan biyolojik “genel amaçlı” müdafaa sistemlerinin ne kadar güçlü olabileceğini gösteriyor.

Derin denizin kaynar, zehirli ve oksijensiz ortamında yaşamaya uyum sağlamak için gelişen bu mekanizmalar, beklenmedik biçimde onu radyasyon karşısında da neredeyseymiş dokunulmaz kılıyor. Bu da evrimde bazen özel çözümlerden ziyade, güçlu koşullara karşı geliştirilen sağlam ve esnek sistemlerin, yaşamı öngörü edilemeyecek kadar dayanıklı hâle getirebildiğini hatırlatıyor.

Derleyen: Damla Şayan