Dünyanın en küçük genomuna sahip mikroorganizma bulundu: Canlılığın asgari genetik donanımı ne kadar küçük olabilir?

Bilim insanları, şimdiye kadar bulunan en küçük genome sahip olduğu belirtilen ve kendi genetik bilgisini kopyalayıp kullanabilme yeteneğini taşıyabileceği öne sürülen bilinmeyen bir mikroorganizma keşfetti. Keşfedilen organizma, bakterilerden köklenen farklı tek hücreli canlılar grubu olan arkeaların (archaea) arasında yer alıyor.

Dünya’daki küçük Japon tanrısına ithafen Candidatus Sukunaarchaeum mirabile adını alan mikroorganizmanın genomu olağanüstü derecede küçük olsa da, kopyalama ve protein üretimi için gerekli genetik mak tiênayı hâlâ taşıyor. Çalışma, Nottingham Üniversitesi ile Japonya’daki Tsukuba Üniversitesinden araştırmacıların da arasında bulunduğu uluslararası bir ekip tarafından yürütüldü.

Sonuçlar Current Biology dergisinde yayımlandı.

Keşfin dikkat çeken yönü, Sukunaarchaeum’un neye sahip olmadığıyla ilgili: Besin ve enerji üretimi için gereken neredeyse tüm genleri kaybetmiş olması, hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu kaynakları diğer canlılara yoğun biçimde bağımlı olduğu izlenimini veriyor.

Nottingham Üniversitesi Yaşam Bilimleri Fakültesinden çalışma ortaklarından Thorsten Allers, “Hayatı tanımlayan şey bir şeyin kendini eşleyebilmesi ve bunu otonom olarak yapabilmesidir. Bu heyecan verici keşif, canlı bir hücrenin üreyebilen ve kendi genetik bilgisini koruyabilen şekilde ne kadar sadeleşebileceğine dair yeni ipuçları sağlıyor,” dedi.

Küçük genome sahip olsa da genetik bağımsızlık

Araştırmacılar, Sukunaarchaeum’u bireysel deniz mikroorganizmalarının (plankton) genetik malzemesini analiz ederken buldu. Organizmanın genomu, şimdiye kadar bilinen en küçük arke genomunun yarısından az boyutta ve yalnızca 189 protein kodlayan geni içeriyor.

Organizma, daha önceki tüm arkea gruplarından genetik açıdan oldukça farklı. Deniz örneklerinde bulunan ilgili genetik diziler, Sukunaarchaeum’un şimdiye kadar büyük ölçüde fark edilmeden geçen çok daha geniş bir canlı grubunun parçası olabileceğini gösteriyor.

Neredeyse küçük genome sahip çoğu canlı, otonom işlev görme yeteneğinin bazı kısımlarından vazgeçmiştir. Örneğin hücrelerin içindeki mitokondriler ve kloroplastlar, eskiden serbest yaşayan bakterilerken, genetik bilgisini kopyalamak ve kullanmak için gerekli makineleşmenin bir kısmını konak hücreye dayanıyor.

Sukunaarchaeum ise farklı bir evrim yolu izlemiş görünüyor.

“Besin ve enerji üretmek için gereken neredeyse tüm genleri kaybetmiş olsa da, genomunu kopyalamak ve genetik bilgisinden protein üretmek için gerekli makineleşmenin büyük bir kısmını korumuştur. Bu, Sukunaarchaeum’un canlı bir organizmanın bağımsız bir hücre olarak kalması için gereken asgari genetik bilgi seviyesine yakın olması muhtemel olduğunu gösteriyor.”

Thorsten Allers

Olası parazit, hâlâ gözlenmemiş

Araştırmacılar ayrıca genomunun yaklaşık çeyreğinin, işlevleri henüz bilinmeyen olağanüstü büyük membran proteinlerinin genlerinden oluştuğunu buldu. Benzeri büyüklükte membran proteinleri bazı parazit arkealarda bulunuyor ve bu da Sukunaarchaeum’un başka bir organizmanın içinde ya da yanında parazit olarak yaşayabileceği ihtimalini gündeme getiriyor.

Bilim insanları Sukunaarchaeum’un genomunu tanımlamış olsa da, organizmayı doğrudan gözlememiş ya da konak sahibini tespit etmiş değil.

Ekip, organizmanın nerede yaşadığını, neye bağımlı olduğunu ve diğer canlılarla nasıl etkileşime girdiğini araştırmayı planlıyor.

Sonuçlar, bilim insanlarının hayatın sınırlarına ve bir organizmanın hayatta kalıp üreyebilmesi için ne kadar genetik bilgiye ihtiyaç olduğuna dair daha iyi anlayış kazanmasına yardımcı olabilir.