Sosyal davranışın genetik altyapısı: Dünyanın ilk genetiği değiştirilmiş karıncaları

Her bir karınca kolonisi birlikte yaşamanın en iyi örneklerinden biri olarak çıkar karşımıza. Koloniye ait her bir karınca üstüne düşen görevleri yerine getirerek kardeşleriyle uyum içerisinde hareket eden bir “süper organizma”yı oluşturur. Yakın zamanda yapılan bir çalışma sayesinde, genetiği değiştirilen karıncalar kullanılarak bu gelişmiş sosyalliğin, koku alma duyularıyla bağlantılı olduğu keşfedildi. Bu buluş sayesinde, sosyal davranışın nasıl evrimleştiği detaylıca anlaşılabilecek.
http://pestworldforkids.org/media/12886/Small-Ants.jpg
bilimsol - Damla Kaptan
Çarşamba, 24 Mayıs 2017 20:45

Charles Darwin’den bu yana biyologların en çok ilgisini çeken konulardan biri sosyal davranışların evrimi oldu. Karıncalar ve insanlar gibi tamamen farklı iki canlı çeşidinde dahi benzer bir şekilde ortak işler yürüten grupların varlığı gözlemlenirken; bazı organizmalarda da sadece tek bir bireyin ya da küçük bir grubun üreyerek türün devamını sağladığı biliniyor. Arılarda yapılan bazı çalışmalar hangi genlerin bu tür sosyal davranış biçimleriyle alakalı olduğunu ortaya koysa da, bu genlerin tam olarak nasıl fonksiyonlara sahip olduğu henüz netleşmiş değil. Bunun en önemli nedeni de sosyal davranış sergileyen karınca ve arı gibi organizmalarda, fare gibi yaygınlaşmış model organizmaların aksine, genlerde değişiklik yapmanın zor olması.

Sosyal böcekler genetik müdahaleler konusunda oldukça zor canlılar. Karınca yumurtalarının, işçi karıncalar olmadan yaşatılması ve yetişkin hale getirilmesi çok zor. Yani genetiği değiştirilmiş bir yumurtayı yaşatabilmek başlıca bir sorun. Aynı zamanda bu bireylerin yaşam döngüleri de karmaşık olduğundan, genetiği değiştirilmiş çok sayıda karınca elde etmek de büyük bir problem.

Bu nedenle Rockefeler Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Daniel Kronauer, Ooceraea biroi bilimsel isimli akıncı karınca çeşidini kullanarak bu sorunu çözmeyi hedeflemiş. Diğerlerinin aksine bu yayılımcı karıncaların kolonilerinde kraliçeleri bulunmuyor. Onun yerine her bir karınca döllenmemiş yumurtalar üreterek klonlar oluşturuyorlar. Yani bu karınca türü kullanılarak tek bir bireyin genetiği değiştirildiği takdirde, birçok aynı genetik değişikliğe sahip karınca elde etmek mümkün.

Karıncaların genetiklerini değiştirmek için Kronauer’un doktora öğrencisi Waring Trible ve araştırma görevlisi Leonara Olivos-Cisneros, bir genetik değiştirme tekniği olan CRISPR’ı kullanmışlar. İki yıllık bir çalışmanın ardından, var olan yumurtalardan salgılanan bir kimyasalın, diğer yetişkinlerin yumurtlamasını engellediğini fark etmişler. Bunun üzerine karıncalar birbirlerinden izole edilerek yumurta üretimi sağlanmış. Fakat istenilen sayıda yumurta üretilmesi ve bu yumurtaların zarar görmeden müdahale edilerek genetik değişiklik için enjekte edilmelerini başarmak yaklaşık 10 bin deneme gerektirmiş. Bunu başardıklarında da yeni çatlamış yumurtaları koloniye geri bıraktıklarında karıncaların larvalarla ilgilenmesi için yaklaşık 10 adet larvanın aynı anda koloniye bırakılması gerektiğini farketmişler.

Yapılan genetik değişiklik ise şu şekilde: Karıncalarda bulunan orco isimli bir gen kokuyu algılayan antenlere özgü bir protein üretiyor. Bu gende yapılan değişiklik ile mutant karıncalarda davranış değişiklikleri görülmüş. Normalde genç karıncalar ilk aylarını hareketsiz bir şekilde yuvada geçirirken, mutant karıncaların hemen etrafta gezinmeye başladığı gözlemlenmiş. Aynı zamanda mutant karıncalar, diğer karıncalar tarafından etrafa bırakılan izleri takip etmekte de sorun yaşamışlar.

Bir diğer gözlem de, uzun vadede mutant karıncaların diğerlerine göre daha az yumurta üretebilmeleri ve yaşam sürelerinin yarıdan da aza düşmesi şeklinde olmuş.

En çok şaşırtan sonuçlardan biri ise, genetik değişikliğin beyinde yarattığı etki. Glomeruli, beyinde ve koku sinir uçlarının birleştiği yer olarak biliniyor. Meyve sineklerinin aksine, karıncalarda yapılan genetik değişiklik ile, glomeruli yapısının yokolduğu gözlemlenmiş. Karıncalarda görülen bu etkinin benzer şekilde daha önce farelerde de gözlemlendiği kayda geçmişti. Bu sonuç, davranışın beyin gelişimiyle olan bağlantısının gizemlerini çözmek için, özellikle de sosyal hayvanlardaki davranış biçimlerini anlayabilmek adına çok önemli bir adım olarak görülüyor.

 

Kaynak: http://www.sciencemag.org/news/2017/03/world-s-first-genetically-modifie...