Bal arısı larvalarının kraliçe veya işçi olması, anneden ve babadan gelen genlerin çatışmasıyla belirleniyor.
Ümit Solmaz
Penn State Üniversitesi’nde yer alan habere göre, Genetik talimatlar aynı olmasına rağmen, dişi bal arısı larvaları uzun ömürlü üreyen kraliçeler veya kendi yumurtalarını bırakmak yerine kız kardeşlerini büyüten kısa ömürlü kısır işçiler olarak gelişebilir. Şimdi, Penn State’den araştırmacıların liderlik ettiği disiplinlerarası bir ekip, babanın ve anneden miras alınan genler arasındaki çatışmanın bir larvayı kraliçe veya işçi yapmaya nasıl karar verdiğini kontrol eden moleküler mekanizmaları ortaya çıkardı. Bulgularını bu hafta (18 Haziran) Genome Biology dergisinde yayınladılar.
Genetik Çatışma ve Kader Belirleme
"Annenizin genleriyle babanızın genlerinin sürekli olarak nasıl gelişmeniz gerektiği konusunda anlaşmazlık içinde olduğunu hayal edin — işte bu, genomik damgalama (genomic imprinting) olarak adlandırılan şeydir ve bunun bal arılarından insanlara kadar yaşam ağacında gerçekleştiğini görüyoruz," diyor çalışmanın baş yazarı Sean Bresnahan. Bresnahan, araştırmayı Penn State’de doktora öğrencisiyken gerçekleştirdi ve şu anda Teksas Üniversitesi MD Anderson Kanser Merkezi’nde veri bilimcisi olarak çalışıyor.
Araştırmacılar, bal arısı larvalarının kraliçe mi yoksa işçi mi olacağına karar verdiği kritik bir gelişim penceresinde bu genetik "tartışmanın" tespit edilebildiğini buldu. Bu kritik pencere, yumurtanın bırakılmasından 192 saat sonra kapanıyor ve arının kaderi geri döndürülemez hale geliyor.
Genlerin Kökenine Göre İfade Farklılıkları
Çalışmada, patrigenler (babadan miras alınan genler) ve matrigenler (anneden miras alınan genler) arasındaki farkları incelemek için, araştırmacılar özel genetik çaprazlamalar yaptı. RNA analizleri, kraliçe olmaya yönelen larvalarda patrigenlerin, işçi olmaya yönelen larvalarda ise matrigenlerin daha yüksek seviyelerde ifade edildiğini gösterdi. Araştırmacılar daha sonra, bu genlerin aynı yolda işlev görüp görmediğini belirlemek için hücresel ve fizyolojik yolları inceledi. Bresnahan, "Aynı yolda, bir matrigenin ifadesi artarken bir patrigenin ifadesinin azaldığını veya tam tersini gördük. Bu, iki genin birbirine karşı çalıştığını gösteriyor," diye açıkladı.
Moleküler Mekanizma: DNA Metilasyonu Değil, Histon Modifikasyonları
Daha önceki çalışmalarında, DNA metilasyonunun bu farklı gen ifade modellerinin altında yatan mekanizma olup olmadığını araştırdılar. Ancak, bal arılarında DNA metilasyonunun bu rolü oynamadığı ortaya çıktı. Bunun yerine, histon proteinlerindeki kimyasal etiketlerin (histon modifikasyonları) gen ifadesini düzenlediği keşfedildi. Bresnahan, "Bal arılarında, ebeveyn kökenli gen ifadesi, histon modifikasyonları tarafından düzenleniyor," dedi.
Bu mekanizma, DNA metilasyonu kadar yaygın olmasa da, aslında bitkilerde ve plasentalı memelilerde de görülen daha eski bir sistemin bir parçası olabilir.
Gelecek Çalışmalar ve Uygulamalar
Bu bulgular, bal arılarında farklı davranış ve özelliklere sahip koloniler yetiştirmek için kullanılabilir. Örneğin, daha üretken ve dayanıklı arı kolonileri oluşturmak mümkün olabilir. Bresnahan, bu projenin bal arılarının ötesine geçtiğini ve edindiği becerilerin şu anki çalışmalarına da uygulandığını belirtti. Şimdi, plasentanın anne-çocuk sağlığındaki rolünü araştırıyor ve genetik çatışmaların karmaşık özellikleri nasıl şekillendirdiğini anlamaya çalışıyor. ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF), ABD Tarım Bakanlığı Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü, Huck Yaşam Bilimleri Enstitüsü tarafından desteklendi. Özetle: Bal arısı larvalarının kraliçe veya işçi olması, anneden ve babadan gelen genlerin çatışmasıyla belirleniyor.
-Patrigenler (babadan gelenler) kraliçe, matrigenler (anneden gelenler) işçi gelişimini destekliyor.
-Bu süreç, DNA metilasyonu yerine histon modifikasyonlarıyla düzenleniyor.
-Bulgular, daha verimli arı kolonileri yetiştirmeye yardımcı olabilir.
-Aynı mekanizma, insanlarda plasenta aracılığıyla anne-çocuk sağlığını da etkileyebilir.
-Bu araştırma, genetik çatışmaların sosyal sistemler ve sağlık üzerindeki etkilerini anlamada önemli bir adım olarak görülüyor.
