Yeni bulunan organ , Arabidopsis’in ana gövdesinden çıkıntı yapan ve bir çiçeğin tabanına götüren küçük sap olan pedicel için bir destek görevi gören yatay bir koldur. Bitkinin ana gövdesinden uzanan kısmın konsol olarak bilinen yapısal desteği anımsatması, araştırmacıların bu organları “cantils” olarak adlandırmasına yol açmıştır.
“Orada hâlâ keşfedilecek şeyler var!” Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nde eski bir doktora sonrası araştırmacı olan baş çalışma yazarı Timothy Gookin diyor.
Şaşırtıcı bir eklenti
Küçük çiçekli bitki Arabidopsis thaliana’nın anavatanı Avrupa ve Asya’dır. İpek Yolu boyunca filizlenen ve Roma tarım arazilerinin bakımsız yamalarından gözetleyen yabani otun binlerce yıldır insanlar tarafından gözlemlendiğine şüphe yok. Bitki bilimsel olarak 1570’lerde tanımlandı ve bilim adamları 1990’larda genomunu sıralamaya başladı. Bitkinin küçük bir genomu olduğu ve büyümesi kolay olduğu için, bitki biyologları onlarca yıldır tüm bitki yaşamının hücresel sırlarını incelemek için onu kullandılar.
2015 yılına kadar, bilim adamları Arabidopsis hakkında 54.000’den fazla makale yazmıştı ve o zamandan beri her yıl yaklaşık 4.000 makale yayınlandı. Artık bitkinin DNA’sını o kadar iyi biliyoruz ki, araştırmacılar türün belirli mutant türleri için çevrimiçi alışveriş yapabilirler. Öyleyse, Arabidopsis’in bütün bir organı nasıl bu kadar uzun süre araştırmacılardan kaçabilir?
Kısmen, konsollar titiz olduğu için. Arabidopsis’te , çiçek sapları normalde doğrudan bir gövdeden filizlenir ve hiçbir çıkıntı aracı olarak işlev görmez . Saçaklar, yalnızca bitkiler, yazın gördükleri gibi 12 veya daha fazla saatin aksine, bitkilerin günde yalnızca sekiz ila 10 saat güneş ışığı aldığı yetiştirme koşullarında, uzun bir “ilkbaharda” büyüdüklerinde oluşur.
Ek olarak, çıkıntılar yalnızca gövde üzerinde belirli bir bölgenin yakınında oluşur: alt gövdedeki yapraklı büyüme ile çiçeklerin açtığı üst uç arasındaki ayrım çizgisi. Dirseği bulmak, bir farede ya da meyve sineğinde, ancak belirli koşullarda hayvanlar ergenliğe girdiğinde oluşan yepyeni bir organ keşfetmeye benzer.
“Sanırım bu, insanların ona bakıp, Oh, bunu bir kez görmüştüm! Bunun ne anlama geldiğini bilmiyordum!” Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi’nde çalışmaya dahil olmayan bir bitki biyoloğu olan Dominique Bergmann diyor.
Konsolun yapısını bozmak
Gookin, ilk olarak 2008 yılında Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’nde bitki biyoloğu olan Sarah Assmann’ın laboratuvarında çalışırken dirsekleri fark etti . Daha sonra doktora sonrası araştırmacı olan Gookin, daha az ışıkla büyümeye zorlandığında solmuş Arabidopsis mutantlarını kullanarak yaprakların nasıl yaşlandığının genetiğini inceliyordu.
Bu deneyler sırasında tuhaf bir şey fark etti: Bazı bitkilerinde, gövdelerden birkaç milimetre uzağa uzanan yatay kollar vardı. Gookin, gözlemi laboratuvar bitkilerindeki mutasyonların neden olduğu bir şansa bağlayarak dosyaladı.
Ancak araştırması ilerledikçe, Gookin bu özelliği tekrar tekrar gördü – buna laboratuvar çalışması için manipüle edilmemiş bazı vahşi Arabidopsis suşları da dahil . İlk laboratuvarının hava kaynağından sızan maddelerin yapıların büyümesini tetiklemediğinden emin olmak için farklı laboratuvarlarda büyüyen bitkiler dahil her türlü kirlenme kaynağını kontrol etti.
Tekrar tekrar yapılar ortaya çıktı. Ancak o zaman kantillerin şans eseri olmadığını, Arabidopsis’in biyolojisinin daha önce hiç kimsenin tanımlamadığı bir parçası olduğunu kabul etti.
Gookin yıllarca geceleri ve hafta sonları, genetik olarak konuşursak, konsolları neyin çalıştırdığını bulmak için çalıştı. Henüz resmin tamamına sahip değil ama şu ana kadar üç önemli keşif yaptı. Birincisi, bitkilerin çiçek oluşumunda hayati bir rol oynayan FLOWERING LOCUS T adlı bir gen, çıkıntıların oluşmasını tetikler. İkincisi, hücrelerin dış sinyalleri almasına yardımcı olan G-proteinleri adı verilen molekülleri bastırmak, çıkıntıların oluşma ihtimalini artırabilir.
Son olarak, Gookin, ERECTA adlı önemli bir bitki geninin, konsollar için bir ana anahtar görevi gördüğünü anladı. ERECTA genini devre dışı bırakın ve diğer genler ne yaparsa yapsın dirsekler oluşamaz.
ERECTA’nın bodur konsollardaki rolü, yapıların daha önce keşfedilmemesinin bir nedenidir. Kırık ERECTA genlerine sahip Arabidopsis bitkileri laboratuvarda özellikle iyi davranırlar, fazladan desteğe ihtiyaç duymadan güçlü ve düz büyürler, genin adı buradan gelir. Bu sağlam türler, Arabidopsis araştırmasının temel dayanaklarıdır , bu da birçok bilim adamının hiç konsol yapamayan bitkilerle çalıştığı anlamına gelir.
Neden bir konsol yetiştirelim?
Bulgu, floranın evrimsel gelişiminde ne kadar esnek olabileceğinin altını çiziyor. Bitkiler ayağa kalkıp yeni bir ortama taşınamadıklarından, sürekli olarak yeni organlar geliştirmek ve yapılarını anında değiştirmek zorundadırlar.
Bergmann, “Doğdunuz ve doğduğunuz kollara sahipsiniz” diyor. “Bir bitki için, burada altı kola ihtiyacım var gibi olurdu.” Bu tür bir esneklik -ve biyokimyasal kaos- bitkiler çiçek açmaya hazırlanırken doruk noktasındadır, bu nedenle bu süre zarfında sadece Arabidopsis’te konsolların oluştuğu söylenmektedir.
Şimdilik, konsolların thale teresinin vahşi doğada hayatta kalmasına yardımcı olup olmadığı veya uzantıların bitki içindeki diğer değişikliklerin zararsız bir yan etkisi olup olmadığı açık değil. Yapılar, artık pratik bir amaca hizmet etmeyen, bitkinin soyundaki eski bir atadan gelen evrimsel artıklar anlamına gelen körelmiş olabilir.
Çalışmaya dahil olmayan Toronto Üniversitesi’nden biyolog Nicholas Provart , organın yalnızca özel koşullarda ortaya çıkması nedeniyle kantillerin Arabidopsis’e net bir fayda sağlamadığından şüpheleniyor. Ancak çıkıntının işlevi belirsiz kalsa bile Provart, Gookin’in yapıyı bulmak ve dünyanın en iyi incelenen bitkisinde yeni bir organ tanımlamak için ne kadar ileri gittiği karşısında hayrete düşüyor. “Bu sadece bir tür aşk emeğiydi” diyor.
