Mitokondri: Tüm Biyoloji Kitapları Yeniden mi Yazılacak?

Yaşam bilimlerinde çalışan insanlar mitokondrinin ne derece hayati öneme sahip bir organel (hücre içindeki bir yapı) olduğunu bilirler.

 
Enerjimizin (ATP) %90’ından fazlası mitokondrilerde yapılır. Yani, hücrelerdeki bu” enerji santralleri” olmadan kılımızı bile kıpırdatamayız.

Ancak, mitokondrilerin hücre ve organizmadaki rolü bununla sınırlı değildir…
 

Hücre ölümü, yaşlanma, kanser ve daha birçok şeyde bu organellerin büyük rolünün olduğunu görüyoruz.

 
Örneğin, kanserlerin % 80’inde işlevi bozulmuş mitokondriler göze çarpmaktadır. Kanser hücrelerinde mitokondriler hasarlı olduğundan, hücresel solunum daha çok glikoliz dediğimiz bir çeşit fermantasyon süreci ile sınırlı kalmakta ve hücreler bol miktarda laktik asit üretmektedir. Bu nedenledir ki, kanser tümörler genellikle asidik bir çevreye sahiptir ve normal hücreler bu çevrede yaşayamazlar.
 
Yaşlanmanın en önemli teorilerinden biri “mitokondriyel yaşlanma teorisi“dir. Soluduğumuz oksijenin büyük kısmı bu yapılar tarafından kullanılır ve en son suya çevrilir. Ancak, bu çevirim sırasında az da olasa elektrik kaçağı olur ve bu kaçak elektronlar “serbest radikaller” dediğimiz “aç” oksijen türevlerini yapar. Elektronlara aç olan bu oksijen türevleri hücredeki hemen diğer tüm moleküllere (DNA, RNA, protein, yağ) bağlanarak onların işlevini ya azaltır ya da bozar. Sonuç: yaşlanmaya adım adım gitme. Çünkü, hücrenin tamir mekanizmasını da bozan bu sistem, hücrelerin onarımına büyük bir sekte vurmuş olur.
 
Hücrenin en önemli programlı ölüm mekanizmalarından (apoptoz) biri mitokondrilere dayalıdır. Bu organellerdeki sinyal moleküllerine dayalı olan hücre ölümü veya intiharı en yaygın hücre ölümü çeşidini oluştur.
 
Bugüne kadar yapılan araştırmalar bu yapıların bakteriler hariç tüm diğer canlıların (ökaryotlar diyoruz) hücrelerinde bulunduğu yönünde idi. Ökaryot nedir derseniz, gözle görülen ve ya görülmeyen bakteri dışındaki tüm canlılar… (yani hayvan, bitki, mantar, amip gibi diğer tek hücreliler, vs..).
 
Dolayısı ile bilim kitaplarında, bakterilerle ökaryotlar arsındaki en belirgin farklar arasında bu organel de sayılıyordu.
 
Ancak, yeni bulgu ve bilgiler kitaplarımızı bu konuda yeniden yazdıracak nitelikte…
Her ne ise… konu başlığımız dönmeden önce, genel okuyucu için biraz mitokondri nedir, ne değildir bahsine girmekte fayda var.
 
Bilim dünyası, boyutları ve birçok özelliği bir bakteriye benzeyen bu organellerin bize bakterilerin mirası olduğunu düşünmektedir. 
 
Düşünceye göre, 1-2 milyar yıl öncesine kadar atmosferimizde çok az bulunan oksijenden dolayı, basit ökaryot (çekirdekli) hücreler oksijen yerine metan gibi başka gazlarla solunum yapıyorlardı (dolayısı ile işlevi için oksijene gerek duyan mitokondriye de gerek yoktu). Bu basit hücreler bir bakteriyi (protobakteri) yuttu ve onu parçalayacak iken, onu içinde tuttu ve her nasıl oldu ise bir şekilde onunla karşılıklı çıkara dayanan simbiyotik bir ilişkiye girdi.

Zamanla da bu bakteri hücre içinde bugün bildiğimiz mitokondriye evrildi. 
Benzer şekilde, bir bakteri de (siyanobakteri) kloroplastı olmayan bir bitki hücresine girdi ve orada bildiğimiz kloroplasta farklılaştı. Kloroplastın ortaya çıkması ile onun ürünü olan oksijen de atmosferimizde arttıkça arttı. Bu yükselen oksijen trendi, içinde mitokondri bulunan hücrelerin mantar gibi çoğalmasını ve diğerleri ile rekabeti kazanmasını sağladı. 
 
Çünkü, mitokondri oksijenle çalışan bir yapı idi ve içine girdiği hücreye rekabette bir üstünlük sağladı. Oksijeni kullanamayanlar ise (bunların çoğu yine bakteri idi) yerin dibine girdiler. Çünkü, kloroplastın yapmış olduğu fotosentez sonucu atmosferde biriken ve gittikçe artan oksijen mitokondrisi olmayan bakterilerin bazısı için bir zehir etkisi yaratıyordu. Bakterilerin geri kalan kısmı ise, oksijenle yaşamayı sağlayacak bir takım modifikasyonlara gittiler.
 
Biraz da bu organelin bazı ilginç özelliklerinden bahsederek bu konuyu kapatıp esas konumuz dönelim. 
 
Erkek veya kadın olalım, hücrelerimizdeki tüm mitokondrileri annemizden alırız. Spermle yumurtaya mitokondri girmez, girenler de yok edilir. Birazdan, az da olsa bahsedeceğimiz mitokondri DNA’sına bakarak anne soyumuzun nereden geldiğini tahmin edebiliriz. Baba tarafını merak ediyorsak ve erkeksek, en iyi referansımız Y kromozomu olacak (bu konuya kısmen değinen bir yazımı burada okuyabilirsiniz). Çünkü, kadında babadan gelen Y kromozomu bulunmaz. Kadındaki iki X kromozomundan hangisinin babadan, hangisinin anneden geldiğini belirlemek ise meşakkatli bir iştir.
 
Mitokondri, içinde DNA bulunan nadir organellerden biridir. Bir diğeri ise bitkilerdeki kloroplasttır. Bunların neden bize ve bitkilere miras kalan bakteri kalıntıları olduğunu sanırım şimdi daha iyi anlamışsınızdır! 
 

İnsanlarda mitokondri DNA’sı üzerinde 37 gen bulunmaktadır. Bunlardan 13 tanesi proteinleri kodlamakta, diğerleri ise başkaca işlevleri olan RNA’ları. Ancak, mitokondrinin işlevinin ve yapısının büyük oranda kromozomlarımızdaki genlere dayalı olduğunu biliyoruz. Yine de, bazı hastalıklar mitokondriyel kalıtımla geçer. Mitokondriyel DNA genetik geçmişimiz (akrabalığımız) hakkında da önemli ipuçları verir.

Son zamanlarda üç ebeveynli tüp bebekler konusunda mitokondri transferinin ne maçla yapıldığını buradaki bir yazımda okuyabilirsiniz. 

 
Konu başlığımıza dönersek… 
 
Bazı ökaryotların mitokondri taşımadığı konusu. Bu konu henüz çok yeni ve geçen hafta yayımlandı (bkz. Current Biology) ve bilim dünyasında büyük bir yankılanması oldu.
 
Bu çalışmaya göre, kemirgenlerde bir bağırsak içi hücre paraziti olan ve kendisi de ökaryot olan Monocercomonoides‘in mitokondri ve mitokondri proteinleri içermediği rapor edildi. Yani, diyebiliriz ki bu canlı oksijeni kullanmayabilir ve buna rağmen fevkalade büyüyüp çoğalabilir. Muhtemelen glikoliz yolağını esas enerji yolu olarak kullanıyor.  
Başka bağımsız araştırmalar da aynı sonuca varırsa, tüm biyoloji kitaplarımızdaki mitokondri ile ilgili kısımları yeniden yazabiliriz. Bunlar içinde özellikle biyokimya alanında büyük bir yer kaplayan “metabolizma” konusu da olacak. 
 
Tabi bu, birçok uygulama için hücreye yaklaşımımız da değiştirecek. 

mitochondria
Son olarak şunu söyleyeyim: Bilimde ne kadar keşfedersek edelim, ne kadar bir konuyu ince ayrıntılarına kadar bildiğimizi düşünürsek düşünelim, DOĞA her defasında karşımıza bir sürprizle çıkmakta, bizi şaşırtmakta ve o zamana kadar evrensel olduğunu düşündüğümüz birçok konu ve kavramı esasen eksik kavradığımızı göstermektedir. 

 
Zaten bilimin de güzelliği burada değil mi? Her an yeni bir şey keşfederek ileri doğru yol almak… Bazı keşifler dünyamızın sonunu getirecek nitelikte olsa da.
Reklamlar

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s