DNA’mızın çoğunun aktif olması nedeniyle önemli olduğu iddia edildi, ancak artık bu aktivitenin çoğunlukla rastgele gürültü olduğunu göstermek için insan-bitki hibrit hücreleri kullanıldı.
İnsan ve bitki DNA’sını içeren hücreler genomumuz hakkında temel bir şeyi ortaya çıkarıyor
Genomumuzun ne kadarı gerçekten önemli? Bazıları, DNA’mızın büyük bir kısmının aktif olması nedeniyle önemli bir şey yapıyor olması gerektiğini ileri sürüyor. Diğerleri rastgele DNA’nın bile oldukça aktif olacağını söylüyor. Bu, şimdi büyük miktarda bitki DNA’sı içeren insan hücreleri incelenerek teste tabi tutuldu. Yeni Bilim Adamı yalnızca ortaya çıkarabilir – ve etkili bir şekilde rastgele bitki DNA’sı gerçekten de neredeyse insan DNA’sı kadar aktifti.
Bulgular, genom aktivitesinin büyük bir kısmının herhangi bir amaca sahip olmaktan ziyade sadece gürültü olduğunu gösteriyor ve dolayısıyla insan genomunun çoğunun çöp olduğuna dair kanıtlara katkıda bulunuyor.
Yeni Zelanda’daki Auckland Üniversitesi’nden Brett Adey, “Büyük bir kısmı arka plan gürültüsüyle açıklanabilir” diyor. “Bu, genel olarak hurda DNA fikriyle tutarlı görünüyor.”
DNA’nın temel işlevi, hücrelerdeki neredeyse tüm işi yapan moleküler makineler olan proteinlerin yapımına yönelik tarifleri depolamaktır. DNA tarifleri, tarifleri hücrenin protein üreten fabrikaları olan ribozomlara taşıyan haberci RNA’ları oluşturmak için kopyalanır.
Başlangıçta neredeyse tüm DNA’nın protein yapımına yönelik tariflerden oluştuğu varsayılmıştı, ancak artık insan genomunun yalnızca yüzde 1,2’sinin protein kodladığını biliyoruz. Peki geri kalanlar ne yapıyor?
1960’lardan bu yana pek çok biyolog bunun çoğunlukla çöp olduğunu savundu. Evet, protein kodlamayan DNA’nın küçük bir yüzdesi gerçekten önemlidir ve muhtemelen onlarca yıl boyunca faydalı şeyler yapan parçaları keşfetmeye devam edeceğiz, ancak bu tür keşiflerin, kodlamayan DNA’nın büyük çoğunluğunun çöp olduğu yönündeki genel resmi değiştirmeyeceğini söylüyorlar.
Örneğin, 2011 yılında yapılan bir araştırma, genomun yalnızca yüzde 5’inin derin zamanda korunduğunu ortaya çıkardı; evrim, geri kalanını umursamıyor gibi görünüyor. Çoğunlukla çöp kampındaki biyologlar, genom boyutunun türler arasında büyük farklılıklar gösterdiğine de dikkat çekiyor. Mesela bir soğanın neden insandan beş kat daha fazla DNA’ya ihtiyacı var? Akciğer balıklarında neden 30 kat daha fazla var?
Ancak diğer biyologlar insan DNA’sının herhangi bir şey yapıp yapmadığına odaklandılar; örneğin, RNA’nın bilinen bir amacı olmasa bile RNA’ya dönüşüp dönüşmediği. 2012 yılında ENCODE adı verilen büyük bir proje, insan genomunun yüzde 80’inden fazlasının bu anlamda aktif olduğu sonucuna vardı ve bunun, onun aslında çöp olmadığını gösterdiğini iddia etti. Bu kamptaki bazı biyologlar, kodlamayan DNA’yı ifade etmek için “karanlık DNA” terimini kullanıyor; buradaki fikir, bunun henüz anlamadığımız nedenlerden dolayı önemli olduğu yönünde.
ENCODE’un iddiasına yanıt olarak 2013 yılında Harvard Üniversitesi’nden Sean Eddy rastgele genom projesini önerdi. “Bir insan hücresine birkaç milyon baz tamamen rastgele sentetik DNA yerleştirdiğimizi ve bunun üzerinde bir ENCODE projesi yaptığımızı varsayalım” diye yazdı.
ENCODE’un işlev kanıtı olarak selamladığı tüm etkinlikleri görmeye devam edecek miyiz? “Sanırım evet,” diye tamamladı Eddy.
Yine Auckland Üniversitesi’nden Austen Ganley, “Sadece aktiviteyi ölçerek hiçbir sonuca varamazsınız. Sean Eddy’nin rastgele genom fikrinin dehası da budur; asıl ihtiyacımız olan şey bu temeldir” diyor. “Bu temel olmadan, baktığınız hiçbir şey işlev ile önemsiz arasında karar verme açısından gerçekten anlamlı değil.”
Ancak sentetik DNA yapmak pahalıdır. Şimdiye kadar, rastgele bir genom projesine yönelik tek girişim, yaklaşık 100.000 baz çiftinden uzun olmayan küçük DNA parçalarını içeriyordu.
Ancak Adey ve Ganley, Japonya’daki araştırmacıların thal tereden 35 milyon baz çifti DNA içeren insan-bitki hibrit hücreleri yarattıklarını öğrendiklerinde (Arabidopsis thaliana), bunun bugüne kadarki en büyük rastgele genom projesi olarak görülebileceğini fark ettiler.
Araştırmada yer almayan Eddy de aynı fikirde. Bitkiler ve hayvanlar en az 1,6 milyar yıl önce ortak bir atadan ayrıldılar, dolayısıyla bu süre zarfında mutasyonlar kodlamayan DNA’yı “etkili bir şekilde rastgele hale getirdi”. A.thaliana. Bu yaklaşım sorulduğunda Eddy, her bir sitenin birkaç kez mutasyona uğradığını tahmin etti.
İnsan hücresi söz konusu olduğunda, bitki DNA’sının gerçekten de rastgele olup olmadığını kontrol etmeye yönelik ilk çalışmalardan sonra Adey ve Ganley, kodlamayan DNA’nın 1000 baz çifti başına DNA’yı RNA’ya dönüştürmek için başlangıç noktalarının sayısını ölçtüler.
Eğer DNA’nın RNA’ya dönüşmesi gerçekten bir fonksiyon belirtisi ise, o zaman neredeyse hiçbir bitki DNA’sının RNA’ya dönüşmesi beklenemez. Gerçekte Adey ve Ganley yalnızca biraz daha az aktivite buldular; kodlamayanların kilobaz başına yaklaşık yüzde 80 daha fazla başlangıç alanı vardı A.thaliana DNA, insan kodlamayan DNA’sıyla karşılaştırıldı.
Başka bir deyişle, bu, ENCODE tarafından görülen aktivitenin neredeyse tamamının gürültü olduğunu güçlü bir şekilde ortaya koyuyor.
Birleşik Krallık’taki Edinburgh Üniversitesi’nden Chris Ponting, “Bu, biyolojinin aslında ne kadar gürültülü olduğunu gösteren mükemmel bir gösteri” diyor. “Bu (bitki) dizisinde meydana gelen biyokimyasal faaliyetlerin insan hücresine hiçbir işlev kazandırmadığı açıktır.”
Teksas Houston Üniversitesi’nden Dan Graur, “Bu çok zarif çalışmaya ihtiyaç vardı” diyor. “Yıllardır açık olan bir şeyi doğrulayan daha fazla deneysel kanıt sunuyor: İnsan genomunun büyük bir kısmı hurda. ‘Karanlık DNA’ terimi, fiziğe karşı kötü bir kıskançlık duyan insanlar tarafından uydurulmuş, gülünç bir saçmalık.”
Mükemmel tasarlanmış bir sistemde gürültü olmazdı, diyor Ganley, ancak evrim mükemmel tasarımlar yaratmaz. Ve gürültünün avantajları olabilir. “Eğer çok fazla gürültü içeren kusurlu sistemlere sahipseniz, bu gürültü aslında daha sonra seçilim yoluyla fark edilebilecek ilginç şeyler yaratabilir” diyor.
Ekip henüz insan DNA’sında neden yüzde 25 daha fazla aktivite olduğunu açıklayamıyor. Ganley, “Gerçekten söyleyebileceğimiz tek şey bunun açıklanması gerektiğidir” diyor.
Ekstra RNA’lardan bazılarının işlevlere sahip olması mümkündür – bu çoğunlukla önemsiz olan sonucu değiştirmez – ancak başka potansiyel açıklamalar da vardır. Araştırmacılar artık potansiyel olarak anlamlı aktiviteyi arka plandaki gürültüden ayırmanın yollarını bulup bulamayacaklarını görmek için makine öğrenimini kullanıyor.
Ekip bulguları yayınlamayı planlıyor ancak henüz bir makale yazmadı.
