Geçtiğimiz Ekim ayında Nature dergisinde, birçok özelliğiyle bilim dünyasının ilgisini çeken Çıplak kör farenin [veya Tüysüz köstebek faresi, Heterocephalus glaber] genomu ve transkriptomu üzerine bir makale yayımlanmıştı. 16 Aralık'ta ise bu hayvanla ilgili tıp alanına önemli faydası dokunabilecek ve mutasyonların faydalı da olabildiğine dair güzel bir örnek teşkil eden yeni bir çalışma Science dergisinde yayımlandı. Aşağıda bu çalışmanın özetini bulacaksınız. Ama öncelikle çıplak kör farenin yaşam biçimi üzerine bir alıntı yaparak kısa bir ön bilgi vermek isterim: 

"Çıplak kör fare ve Damaraland köstebek faresi, gerçek sosyal yaşam (esocial) geliştirmiş olan tek memeli türüdür. (Gerçek sosyal yaşam karıncaların, arıların ve akkarıncaların geniş koloniler  oluşturarak, tek bir doğurgan kraliçenin kısır hizmetkarları olarak “özverili” bir şekilde yaşamasıdır.) Bir kraliçe fare bütün doğurganlık faaliyetlerini tek  başına üstlenmiştir ve salgıladığı feromonlar yoluyla diğer dişilerin üreme organlarının olgunlaşmasını engelleyerek de koloniyi hizada tutar. Çıplak kör fare koprofajdır -kendi  dışkısıyla  beslenir- ve hamileliğin  ileri  safhalarında karnı çok fazla şiştiği için anüsüne ulaşamayan kraliçe fare hizmetkârlarından dışkı dilenir. Çıplak kör fare çirkin ve tuhaf bir yaratıktır; Tabiat  Ana’nın felsefi fantezilere rakip olması için seçtiği bir düşünce deneyi gibidir."

Dennett, D., 1995, Darwin'in Tehlikeli Fikri

İyon kanalları çıplak kör fareyi asit uyaranlarına karşı tepkisiz yapıyor

   Max Delbrück Moleküler Tıp Merkezindeki (MDC) araştırmacılar çıplak kör farenin neden aside maruz kalınca ağrı hissetmediğini buldu. Bu hayvanlar Afrika'nın kurak bölgelerinde, dar ve sıkışık deliklerde yaşar. Buralarda ortamdaki karbondioksit (CO₂) oranı çok yüksektir. CO₂ normalde vücut dokularında aside dönüşür ve bu da sürekli olarak acı algılayıcılarını aktive eder; ancak çıplak kör farede bu ağrı oluşmaz. Onların acı reseptörlerindeki iyon kanalları mutasyonla değişmiştir ve asitle inaktive olur, böylece bu hayvanların asit uyaranlarına maruz kaldığında ağrı hissetmesini engeller; diğer bir deyişle faydalı bir mutasyondur.  Dr. Ewan St. John Smith ve Prof. Gary Lewin bu ağrı duyarsızlığının, Afrika çıplak kör farelerin evrim sürecinde ekstrem çevre koşullarına uyarlanması (adaptasyon) sonucunda geliştiğini bildirdi. 

Fotoğraf: Afrika çıplak kör faresi (Credit: Photo: Petra Dahl/ Copyright: MDC)  

   Fakat bu durum çıplak kör farede böyle değildir. Onlar için aside duyarsızlık hayatta kalmalarını sağlayan bir avantaj haline gelmiştir. Yaşadıkları deliklerdeki havanın CO₂ oranı o kadar yüksektir ki, bir insanın veya herhangi başka bir hayvanın böylesi bir ortamda hayatta kalması mümkün değildir. Normalde yüksek CO₂ oranları ve asit, tüm memelilerde şiddetli ağrı oluşturan yaralara ve enflamasyona (yangı) sebep olur. Dolayısıyla romatizma gibi enflamatuvar eklem rahatsızlığı olan hastaların dokularında, yüksek oranda asit bulunur. Dokularda bulunan bu yüksek miktardaki asit de ağrı alıcılarını uyarır. 

   Çıplak kör farelerde de ağrı alıcıları vardır. Bir önceki çalışmada Prof. Lewin’in başında olduğu araştırmacılar, çıplak kör farelerin ısıya ve basınca tıpkı diğer fareler gibi duyarlı olduğunu ama onların aksine aside duyarsız olduğunu bulmuştu. Dahası çıplak kör farelerin, insan ve farelerle birlikte tıpkı diğer memeliler gibi Na_v1.7 iyon kanallarına sahip olduklarını göstermişlerdi. (Dr. St. John Smith ve Prof. Lewin’in Science dergisinde yayınladığı bu çalışmayı okumak için tıklayın.)  Dolayısıyla araştırmacılar, bu kanalların çıplak kör fare ile diğer fare türlerinin duyu sinirlerindeki görevlerini inceleyerek, bu iki tür arasında kanalın üstlendiği görev bakımından bir fark olup olmadığını öğrenmeye çalıştı. 

Çıplak kör farelerdeki Na_V1.7 iyon kanalının gerçekten de insan ve diğer fare türlerinden yapısal anlamda farklı olduğu ortaya çıktı:

  İyon kanalları amino asitlerden meydana gelmiş protein yapılardır. Amino asitler de genler tarafından kodlanır. Çıplak kör farenin Na_V1.7 iyon kanalı, diğer memelilerden farklı olan 3 yapısal amino asit bulundurur. Mutasyonla değişmiş olan bu 3 protein alt birimi, hayvanın iyon kanalının asitle uyarılmasını engelleyen ciddi bir blokaja veya bozulmaya sebep olur. Bu fenomen, insan ve farelerin Na_V1.7 iyon kanallarında da gözlenebilir ama o kadar zayıftır ki ağrı iletiminde neredeyse hiç değişiklik olmaz. Ancak çıplak kör farede mutasyona uğramış olan bu kanal, sinyal iletimini engelleyecek güçtedir, bu nedenle çıplak kör fare asit varlığında ağrı hissetmez. İyon kanalındaki mutasyonun sebebi, çıplak kör farelerin evrim sürecinde, yaşadıkları ortamdaki yüksek CO₂ düzeylerine adapte olarak asitle tetiklenen ağrılara duyarsız hale gelmiş olmalarıdır.

Fotoğraf: Afrika çıplak kör faresi (Credit: Photo: Petra Dahl/ Copyright: MDC) 

Yarasalar

   Bazı hayvanlarda Na_V1.7 iyon kanalından sorumlu genin yapısı çözüldü. Bu hayvanlar arasında, mağarada yaşayan küçük kahverengi yarasa (Myotis lucifugus) ve ağaçta yaşayan tilki yarasa (Pteropus vampyrus) da bulunuyor. Küçük kahverengi yarasa, çıplak kör fareyle benzer bir ortamda yaşar ve benzer bir gen varyantına sahiptir. Diğer taraftan tilki yarasa, çıplak kör fare ve küçük kahverengi yarasa gibi kalabalık koloniler halinde yaşar ama yüksek düzeyde CO₂’e maruz kalmaz. Araştırmacılara göre gen incelemerinden çıkan sonuç, benzer çevre şartlarında yaşayan birbirinden farklı canlı türlerinin evrim sürecinde benzer özellikler geliştirdiğini gösteriyor. Yani yüksek oranda CO₂’e maruz kalınması, çıplak kör farede ve belki de küçük kahverengi yarasada, asit ve CO₂'in ağrı oluşturmasını engellemiştir.

MDC araştırmacılarının elde ettiği bu sonuçların inflamatuar hastalıklar açısından önemi nedir?

   Prof. Lewin’e göre, inflamatuar hastalıkları nedeniyle iyon kanalları sürekli aktif olan kişilerin iyon kanallarını kapatacak ufak moleküllerin geliştirilmesi için ilaç şirketleri zaten çalışıyor. Lewin ve ekibinin bu çalışmadan sonra vardığı sonuçlar (değişmiş olan 3 amino asidin Na_v1.7 kanalındaki sinyal iletimini engellediğine ilişkin bulgular), mutasyona uğramış olan bu kanalların tıkanmasını sağlayacak yepyeni moleküllerin geliştirilmesini sağlayabilir.

Makale Kaynağı

1. E. S. J. Smith, D. Omerbasic, S. G. Lechner, G. Anirudhan, L. Lapatsina, G. R. Lewin. The Molecular Basis of Acid Insensitivity in the African Naked Mole-Rat. Science, 2011; 334 (6062): 1557 DOI: 10.1126/science.1213760

   Bu yazı Helmholtz Association of German Research Centres’dan sağlanan bilgilerin ışığında yazılıp 20.12.2011’de online olarak yayımlanmıştır.