150 yıldır yanıt bekleyen bir biyoloji problemine çözüm bulmanın hikayesi

Yazar : Wageningen haber

Kaynak : https://www.wur.nl/en/news-wur/show-1/how-to-find-the-answer-to-a-150-year-old-biological-problem.htm

Profesör Dolf Weijers ve Profesör Joris Sprakel önümüzdeki yıllarda yaklaşık 150 yıllık bir biyolojik bulmaca olan “Bitkiler nasıl algılar ve dokunmaya nasıl tepki verirler” sorusunu çözecek gibiler. Bu konunun çözümü için yaklaşık 22 milyon euroluk bir sübvansiyon alan araştırmacılar ” Araştırma önerisini heyecan verici bulduğumuz konulardan seçtik” açıklamasını yaptılar.

Tüm hikaye bir doktora öğrencisi ile rutin bir toplantıda başladı. Yosapol Harnvanichvech adlı öğrenci “hey, şuna bir bakın” diyerek bilgisayarından bir videoyu danışmanına gösterdi. Videoda bir bitki embriyosu (bir yığın bitki hücresi) çok dar bir kanaldan geçmeye zorlanıyordu. Peki bundaki amaç neydi? Embriyoyu bağımsız hücrelere ayırabilmek. Ama hücrelere ayrılmak yerine, dar bir kanaldan geçmek için gerildi ve diğer tarafa geçmeyi tamamladıklarında orjinal şekilleri olan lolipop şeklinde geri döndüler. Biyokimya profesörü Dolf Weijers : Hemen aklımıza ‘biz bundan bir şeyler yaparız, bu konudan bir şeyler çıkar’ geldi.

Tamamen rastlantısal olarak Yosapol Harnvanichvech isimli doktora öğrencisi mini bitkilere çok kontrollü bir biçimde kuvvet uygulayabilmenin yolunu buldu.

Bitki biyolojisinde bir şeyler eksikti
Joris Sprakel, Mekanobiyoloji profesörü

Charles Darwin, 1880 basımlı “The Power of Movements in Plants” adlı eserinde halihazırda bitkilerin bir kuvvet karşısında ve dokunmaya nasıl tepki verdiklerini tanımlamıştı.

Kitabın tam sürümünü okumak ve gerekirse indirmek için : https://www.gutenberg.org/ebooks/5605

Ama Darwin’in kitabında görünmez kuvvetler olarak ifade edilen görüngünün mekanizmasını ancak keşfetmeye başladık, ve Mekanobiyolog Joris Sprakel’e göre şimdi bu keşfi bitirmenin tam zamanı!

Yalnızca genler ve biyokimya hakkındaki bilgileri ile biyologlar neredeyse tam olarak bir hücre veya bitkinin nasıl büyüyüp davranacağını tahmin edebiliyorlar. Yani Neredeyse. Çünkü çoğu zaman işler tam olarak yerine oturmaz.

Sprakel : Bunun da sebebi hücrelerin sadece birer gen ve biyolojik malzeme torbası olmaktan daha fazla bir şey olmasıdır, çünkü hücreler onları itip-çeken komşularının olduğu fiziksel bir evrende var olurlar. Eğer hücrelerin birbirleri üzerinde uyguladıkları kuvvetleri görmezden gelirsek bitkilerin nasıl fonksiyon gösterdiklerini anlayamayacağımıza inanıyorum.

Şimdiye kadar biyologlar bitki hücrelerinin komşularından ve dış dünyadan gelen uyarılara nasıl tepki verdiklerini araştırmaktan kaçındılar. Profesör Dolf Weijers de, bu konudan kaçınanlardan biriydi. Profesör Weijers bunun sebebinin bu kuvvetleri ölçmedeki zorluktan kaynaklandığını belirtti. Ama bu durum 2018’de değişti; the 100th anniversary symposium of WUR. sempozyumunda Weijers de dinleyicilerden biriydi. Sahnede Sparkel kendi ürünü olan ‘basınç altında renk değiştiren floresan moleküller”i tanıtıyordu.

Weijers: Sempozyumda durum sadece sentetik materyallere uygulanan kuvvetteydi ama bende bu fenomenin bitki biyolojisinde oldukça yararlı bir araç olacağı fikri hemen oluştu.

Weijers’in bilmediği şey Sprakel’in kariyerinde bir değişime yol açacağıydı. Sparkel Physical Chemistry and Soft Matter kürsüsünde çalışan ve kendi deyimi ile “daha az çözücü ve daha çok su ile bir boyayı daha dayanıklı hale getirmek” gibi problemleri çözmek etrafında şekillenen kariyerini “20 yıl boyunca dişlerimi geçirebileceğim daha büyük sorunların özlemiyle geçirdim, ve yeni meydan okumalara hazırdım” diyerek değiştirme fırsatını zaten beklediğini belirtiyordu. Bu sebeple resepsiyonda Weijers kendisine işbirliği teklif ettiğinde fazla düşünmeden teklifi kabul etti. İkisi birlikte Sprakel’in yaptığı molekülü canlı hücrelerde kullanılacak bir kuvvet sensörüne dönüştürdüler.

Weijers ve Sprakel ilk tanıştıklarında birbirleri ile çok iyi anlaştıkları pek söylenemezdi
ÖYLE DİYOLLA

Sprakel ve Weijers’in bu işbirliği sonucu doktora öğrencisi Harnvanichvech’e bitki hücrelerine kontrollü bir kuvvet uygulayıp bu kuvveti ölçme olanağı sağladı. Bu sayade de Harnvanichvech bitki hücresinde dışarıdan uygulanan böylesi bir kuvvete karşı koyan önemli proteinlerin kimliğini tespit etti. Bu, dışarıdan uygulanan bir kuvvetin hücrenin tepki verebileceği bir biyokimyasal sürece dönüşebileceğinin güzel bir belirtecidir. Weijers ve Sprakel mekanizmayı hassas bir şekilde ortaya koymak için bir proposal yazmaya karar verdiler.

Weijers : Bir cuma sabahı ofiste birlikte oturduk ve heyecan verici bulduğumuz konu başlıklarından oluşan bir tez önerisi yaptık. Hiç zaman kaybetmeden ana tema oluşmuştu “bitkilerde dokunma duyusunun araştırılması”. Tabii bunun yanında alt başlıkları, bu altbaşlıkların nasıl bir ilişki içinde olduğu ve projeye hangi araştırmacıları dahil etmek istediğimizi de belirledik. Saate bakınca sadece bir saatin geçmiş olduğunu farkettik.

Sprakel : Parasız da iyi bilim yapılabilir, ama bir akademik iklim olmadan asla iyi bilim yapılamaz

İkili şimdiden araştırmaları için 22.8 milyon euro bulmuş durumda. Wageningen’den Utrecht’den ve , and Nijmegen’den, Amsterdam, Groningen ve Eindhoven’den bir çok araştırmacı kendileri için yeni olsa da bu konuda araştırma yapmaya başlamış durumda.

Harnvanichvech’in bitki hücrelerine kontrollü basınç uygulamak için yaptığı tesadüfi keşif, Sprakel’in özel mekanik sensörü ve diğer modern araçlar sayesinde araştırmacılar nihayet mekaniği ve fiziksel güçleri biyolojiye entegre edebiliyor. Ilerleyen yıllarda, bitkilerin dış kuvvetlere verdiği tepkinin çeşitli bitki türlerinde tam olarak nasıl çalıştığını çözecekler.

Her şey planlandığı gibi giderse? O zaman bilim insanları bu bilgiyi bitkilerin istilacı patojenlerle daha iyi savaşmasına yardımcı olmak için kullanabilir.