Tarih boyunca domates, insanların damak tadına göre DNA ’sı da dahil olmak üzere, her şeyiyle birlikte şekil değiştirdi. Yüzyıllar süren yetiştirmeciliğinin sonunda, bir zamanlar neredeyse bezelye büyüklüğünde bir Güney Amerika meyvesiyken, şimdi küçük bir kiraz boyutundan oldukça büyük boyutlara varacak kadar çeşitli şekil ve boyutlarda bulunan yadigar bir meyve.
Bilim insanları bugün bu fiziksel değişimlerin gen düzeyinde nasıl ortaya çıktığını açıklığa kavuşturuyorlar. Howard Hughes Medikal Enstitüsü (HHMI) araştırmacısı Zachary Lippman bunları, domates üzerinde değişikliklere neden olabilecek modern çabalara öncülük edebilecek işler, olarak tanımlıyor.
İlginizi çekebilir: Marketlerden Alınan Domateslerin Lezzetsiz Olmasının Genetik Nedeni Bulundu
Lippman ve arkadaşları, tipik ketçap ve sos yapımında kullanılan Galapagos Adaları’ndaki turuncu yapraklı yabani bir bitki türünün de dahil olduğu, 100 çeşit domatesin genomları içerisinde uzun zamandır saklı olan mutasyonları tanımladılar.
Cell dergisinde 17 Haziran 2020’de yayımlanan analizleri, herhangi bir bitki için DNA’nın uzun bir parçasında değişikliklere sebep olan bu tipteki mutasyonların en ayrıntılı değerlendirmesi niteliğinde. Lippman, araştırmanın, yeni domates türlerinin oluşturulmasına ve mevcut olanların geliştirilmesinde rol oynayabileceğini belirtiyor. Lippman’ın takımı, lezzet ve ağırlık gibi temel özelliklerin bir avuç mutasyonla değişebileceğini de kanıtladı.
Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda bitki genetikçisi olan Lippman, daha önceki çalışmalar bu mutasyonların bitkilerin genomunda mevcut olduğunu gösteriyor, diyor. “Ancak şu ana kadar, onları bulmak ve etkileri üzerinde çalışmak için etkili bir yol bulamamıştık.”
Genoma Açılan Bir Pencere
Mutasyonlar, ya da değişimler, bir organizmanın hücreleri içerisinde, dört tip DNA harfleriyle taşınır ve fiziksel özelliklerin değişimlerine sebep olabilir. Bitkileri inceleyen bilim insanları genelde bir DNA harfinin, bir başkasına dönüştüğü küçük ve izlenebilir mutasyon türüne odaklanmışlardır.
Lippman’ın takımı, DNA yapısını kopyalayarak, silerek, ekleyerek ya da uzun DNA bölümlerini genomda başka bir yere taşıyarak neden oldukları değişikliklerle çok daha büyük mutasyonlar üzerinde çalışıyorlar.
Bu mutasyonlar (yapısal değişimler), dünya üzerinde yaşamın olduğu her noktada meydana gelir. Örneğin, insanlar üzerinde yapılan çalışmalarda bu değişikliklerin şizofreni ya da otizm gibi hastalıklarla bağlantılı olduğu saptanmıştır.
Bilim insanları, gen sekanslama/dizileme tekniğiyle DNA harflerini okuyarak, var olan mutasyonları tanımlayabilirler.
Lippman, “Bununla birlikte, bu teknikteki bazı kısıtlamalar, uzun DNA dizilerini çözümlememizi zorlaştırdı,” diyor. Bu nedenle araştırmacılar, genomde var olan tüm yapısal mutasyonların tam çözümlemesini yapamadılar.
Yeni yapılan çalışmaya dahil olmayan, New York Üniversitesi’nde pirinç ve hurma ağaçları üzerinde çalışmalar yapan Michael Purugganan, “Hatta bitki genetikçileri, söz konusu olan mutasyonların bitkilerin özelliklerine önemli ölçüde katkıda bulunduğunu düşünüyor,” diyor.
“Bu makale, bu yüzden çok heyecan verici. Lippman’ın ekibi, bu mutasyonları sadece domates ve yabani türevlerinde bulmakla kalmadı, aynı zamanda bitkilerde nasıl işlev gördüklerini de belirledi.”
Gelecekteki Domatesler için Bir Kılavuz
John Hopkins Üniversitesi’nden Michael Schatz ve arkadaşlarının işbirliğiyle yapılan yeni çalışmada, uzun dizi sekanslama adı verilen teknik kullanılarak, domateslerde 200.000’den fazla yapısal mutasyon tanımlandı. Lippman bunu, genomun geniş bölümlerine panoramik bir pencereyle bakmaya benzetiyor.
“Buna karşılık, daha geleneksel olan sekanslama tekniği, yalnızca bir kapı deliği gibiydi.”
Buldukları çoğu mutasyon, özellikleri kodlayan genlerde değişikliğe sebep olmuyor.
“Fakat burada açık olan şey, bu mutasyonların çoğu, genlerin aktivitesini kontrol eden mekanizmalar üzerinde etki ediyor,” diyor Lippman.
Örneğin Lippman’ın takımı, domatesin meyve büyüklüğünü kontrol eden bir genin DNA yapısını (genin kopya sayısını) değiştirerek, meyve üretimini değiştirebildi. Bu gene sahip olmayan bitkiler hiç meyve vermezken; genin üç kopyasına sahip olan bitkiler, tek kopyasına sahip olandan yüzde 30 civarında daha büyük meyvelere sahipti.
Lippman’ın takımı ayrıca Lippman’ın “oldukça karmaşık” olarak adlandırdığı bir örnekte, DNA yapısının, özellikleri nasıl etkilediğini gösterdi. Büyük bir hasat özelliğini, modern domateslerde kullanmak için, birlikte dört yapısal mutasyonun gerektiğini gösterdiler.
Lippman, “Bu tarz kavrayışlar, diğer mahsullerdeki özellik çeşitliliğini açıklamaya yardımcı olurken, yetiştiricilere de çeşitliliği iyileştirme imkanı sağlıyor,” diyor.
“Örneğin, domatesin yakın bir akrabası olan küçük çeri domates, fazladan bir kopya büyüklük geni eklemekle, boyutlarını büyüterek daha cazip bir hale getirebiliriz.”
Lippman, “Tarımdaki manevi değerlerden biri, ‘Bu geni değiştirirsem, ne elde edeceğimi biliyorum,’ diyebilmektir,” diyor.
“Bu saha, bu anlamdaki öngörülebilir ıslah için önemli adımlar atıyor.”
Zehra GÜNEŞ
