Nükleer Radyasyona Dayanıklı Bir Canlı Okyanusun Derinliklerinde Keşfedildi

Çernobil ve Fukuşima gibi nükleer felaketlerin çevreyi tehlikeli radyasyonla doldurduğu yerlerde, yaşamın buna dayanmanın yollarını evrimleştirmiş olması kulağa mantıklı gelir.

Ancak şimdiye kadar keşfedilen radyasyona en dayanıklı organizmalardan biri, aslında hiç de radyoaktif olmayan bir yerden geliyor. Thermococcus gammatolerans adlı bir arke, 30.000 gray gibi olağanüstü bir radyasyon dozuna dayanabiliyor. Bu, birkaç hafta içinde bir insanı öldürebilecek tüm vücut dozunun yaklaşık 6.000 katı.

T. gammatolerans, Kaliforniya Körfezi’ndeki Guaymas Havzası’nda, okyanus yüzeyinin yaklaşık 2.600 metre altında yaşıyor. Bu bölgede hidrotermal bacalar, aşırı sıcak ve mineral bakımından zengin sıvıları çevredeki zifiri karanlığa püskürtüyor. Mikroorganizma, herhangi bir insan yapısından —bir nükleer reaktör bir yana— son derece uzak bir ortamda yaşamını sürdürüyor.

Nükleer Ortamlar Olmadan Gelişen Radyasyon Direnci

Guaymas hidrotermal alanı, okyanus tabanının çatlayarak volkanik ısı ve kimyanın suya karışmasına izin verdiği bir bölge. Işığın ulaşmadığı bu batipelajik derinliklerde, ezici su basıncı ile aşırı sıcak birleştiğinde, insanlar için son derece düşmanca koşullar ortaya çıkıyor. Böyle bir yerde yaşamın yalnızca hayatta kalmakla kalmayıp nasıl gelişebildiğini merak etmemiz son derece doğal.

T. gammatolerans ilk kez onlarca yıl önce, bilim insanlarının bir denizaltı aracıyla hidrotermal bacalarda yaşayan mikroplardan örnek toplamasıyla keşfedildi.

Laboratuvara dönüldüğünde, Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden (CNRS) mikrobiyolog Edmond Jolivet liderliğindeki ekip, zenginleştirilmiş kültürleri sezyum-137 kaynağından yayılan gama radyasyonuna maruz bıraktı. Özellikle bir tür, inanılmaz bir şekilde 30.000 gray’lik ışınlamadan sonra bile büyümeye devam etti.

Bu türün daha önce tanımlanmamış bir arke olduğu anlaşıldı ve T. gammatolerans adı verildi. Guaymas bacalarına tutunmuş hâlde sessiz sedasız yaşamını sürdüren bu mikroorganizma, neredeyse hiç maruz kalmadığı bir tehlikeye karşı olağanüstü bir direnç barındırıyordu.

Bu, onun zorluklara dayanıklı olmadığı anlamına gelmiyor. T. gammatolerans yaklaşık 88 °C’de gelişiyor ve kükürt bileşikleriyle besleniyor. Ancak radyasyon direnci, yaşadığı ortamda hayatta kalmak için gerekli gibi görünmüyordu. Jolivet ve ekibi sezyum-137 kaynağını devreye sokmadan önce, radyasyon bu mikrobun dünyasında yoktu.

Gizem, 2009’da yayımlanan ve T. gammatolerans’ın genomunu inceleyen bir çalışmayla daha da derinleşti. Fransa’daki Paris-Saclay Üniversitesi’nden mikrobiyolog Fabrice Confalonieri’nin liderliğindeki ekip, DNA’yı koruma ve onarıma ayrılmış olağandışı derecede büyük bir gen seti bulmayı bekliyordu. Ancak böyle bir fazlalık yoktu; T. gammatolerans’ın DNA onarım araçları şaşırtıcı biçimde normaldi.

Eğer cevap DNA’nın kendisinde değilse, belki de hasarın doğasında aranmalıydı. 2016’da Grenoble Alpes Üniversitesi’nden kimyasal biyolog Jean Breton’un liderliğindeki bir ekip, iyonlaştırıcı radyasyonun T. gammatolerans üzerinde tam olarak ne yaptığını ve mikrobun buna nasıl yanıt verdiğini inceledi.

Araştırmacılar, arkenin kolonilerini sezyum kaynağından yayılan gama radyasyonuna, 5.000 gray’e varan dozlarda maruz bıraktı ve sonuçları kaydetti. Deneyler, gama ışınlarının T. gammatolerans’ın DNA’sına gerçekten zarar verdiğini gösterdi —bu mikroorganizma yenilmez değil— ancak radyasyonun açığa çıkardığı serbest radikallerin yol açtığı oksidatif hasar beklenenden çok daha düşüktü.

Ayrıca bu hasarın büyük bir kısmı bir saat içinde onarıldı; onarım enzimleri hızlı bir müdahale için adeta hazır bekliyordu.

T. gammatolerans’ın radyasyon hasarını sınırlama ve onarmada neden bu kadar etkili olduğunu hâlâ tam olarak bilmiyoruz. Ancak bilim insanları, yaşadığı ortamın bunda rol oynadığından şüpheleniyor. Hidrotermal bacalarda yaşam, sürekli aşırı sıcak, kimyasal stres ve reaktif moleküllere maruz kalmak demek —bunların hepsi DNA’ya zarar verebilecek koşullar.

Mikrobun kaynar, oksijensiz karanlıkta hayatta kalmasını sağlayan sistemler, onu iyonlaştırıcı radyasyona karşı da koruyor olabilir. T. gammatolerans’ı hidrotermal bacalarda yaşamaya uyarlayan evrimsel baskılar, bir yan ürün olarak, çok daha büyük organizmaları öldürebilecek dozlarda radyasyona dayanma yeteneğini de ortaya çıkarmış olabilir.

T. gammatolerans bir “radyasyon uzmanı” değildir; buna ihtiyacı yoktur. Derin denizde milyonlarca yıl boyunca, biyolojisini şekillendirecek türden sürekli ve yoğun bir radyasyona maruz kalmış olması da pek olası değildir.

Evrimde “yeterince iyi olanın hayatta kalması” diye bir kavram vardır. T. gammatolerans’ın denizin dibindeki kaynar volkanik kimyaya dayanmasını sağlayan sistemler, hidrotermal bacadaki yaşam için yeterince iyiydi.

Aynı sistemlerin onu inanılmaz derecede radyasyona dayanıklı kılması ise, “yeterince iyi”nin nadiren de olsa nasıl olağanüstü bir şeye dönüşebildiğinin çarpıcı bir örneği.

Sonuç olarak Thermococcus gammatolerans, doğrudan radyasyona uyum sağlamak için evrimleşmemiş olsa bile, Dünya’nın en uç koşullarında hayatta kalmayı mümkün kılan biyolojik “genel amaçlı” savunma sistemlerinin ne kadar güçlü olabileceğini gösteriyor.

Derin denizin kaynar, zehirli ve oksijensiz ortamında yaşamaya uyum sağlamak için gelişen bu mekanizmalar, beklenmedik biçimde onu radyasyon karşısında da neredeyse dokunulmaz kılıyor. Bu da evrimde bazen özel çözümlerden ziyade, zorlu koşullara karşı geliştirilen sağlam ve esnek sistemlerin, yaşamı tahmin edilemeyecek kadar dayanıklı hâle getirebildiğini hatırlatıyor.

Derleyen: Damla Şayan