Çatışan çıkarlarına rağmen farklı türler simbiyotik ilişkide nasıl birlikte işlev görüyorlar? Yeni araştırmalarla, modern teknik ve modelleri kullanarak simbiyotik ilişkinin nasıl geliştiğinin tematik incelenmesine bir bakalım.

Kaynak : https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002595

Yazar(lar) : Thomas A. Richards, Nancy A. Moran

Simbiyoz bir yapbozdur : Biyolojik organizmaların bencil varlıklar olduğu fikrine nispet edercesine doğa, birbirine çok uzak bir çok türün “birlikte çalışmasına” olanak sağlar. Bu ekolojik etkileşimler dünyanın biyolojik sistemlerinin ortaya çıkmasının (zuhur etmesinin ) temelidir buna örnek olarak; ökaryotik hücrelerin ortaya çıkışı [1], bitkilerin dünya üzerinde kolonize olması [2], mercan resifleri ekosistemlerinin yapımı [3] Yine de bu dostluğun altını kazıdığımızda, türler arası işbirlikleri asla tam koordine değildir. Bir çok etkileşim metabolik ve koruyucu faydaların geçici maksimizasyonları olarak kalır. Uzun süreli bir ilişki biçimi olan endosimbiyozlarda bile mesela konukçu hücre içinde yaşayan bir simbiyont ilişkisinde bile seçilim her iki ayrı organizmanın gelişimi çoğunlukla partnerleri aleyhine olacak şekilde kendi lehlerine evrimleşir.

Olaya simbiyontlar açısından bakarsak; tuzağa düşürülme, genom azalması, genetik elkoyma (genetic appropriation), otonomi kaybı, dışarı atılma ve sindirilme sayılabilir. Konukçu açısından baktığımızda ortaklarınız düzensiz olarak mevcut, mutasyona uğramış ve ekolojik olarak kırılgandır, onlarla zorunlu bağlılık da bir problemdir. Bu tür dinamikler bu etkileşimleri doğası gereği istikrarsız hale getiriyor gibi görünse de simbiyotik birliktelikler sıklıkla ortaya çıkarlar ve uzunca bir süre, bazen bir çok nesil boyunca devam ederler.

Yukarıda bahsedilen ikilem simbiyoz çalışmalarına olan ilginin sebebidir. Üstelik artık bütün bu destabilize edici kuvvetlere rağmen simbiyozun hayat ağacını şekillendiren radikal evrimsel çıktılarca oluşturulduğunu biliyoruz. Biyologlar simbiyozun kökenlerini ve evrimsel geleceğini belirleyen kurallarla oldukça ilgililer.

Filogenik ve Taksonomik örüntüler üzerine yoğunlaşmak önemli bir temadır. Böyle bir tema da endosimbiyotik bakterilerin genom kompozisyonlarının konukçu hücrelerdeki zorunlu birlikteliklere yanıt olarak nasıl değiştiğidir. Bazı durumlarda bu bakteriler hücrelerin nasıl işlediğine dair mevcut bilgilerimize meydan okuyan radikal değişiklikler geçirmişlerdir. McCutheon ve Arkadaşları “Bu kadar az genle bu tür sistemler nasıl yaşayabilir” sorusunu araştırarak bu konuyu incelemektedirler.

Simbiyotik sonuçların temelini oluşturan mekanik biyoloji büyüleyicidir. Bu alanın en ilginç geleceği de burada yatıyor. Karmaşık çok yönlü simbiyotik etkileşimler nasıl ortaya çıkar? Ortak özgüllüğü nasıl yürürlüğe girer? Sömürüye ve dolayısıyla etkileşimin çöküşüne yönelik güçlü evrimsel zorunluluk altında istikrar nasıl korunur? Mekanik ve genetik anlayışı evrimsel analizle birleştirerek, simbiyozların nasıl ortaya çıktığı hakkında doğrudan bir fikir edinebiliriz. Ancak bir dizi sistem için bu görüşe sahip olduğumuzda, eğer varsa, birleştirici temaları arayabiliriz.

Referanslar

1. Archibald JM. One Plus One Equals One: Symbiosis and the Evolution of Complex Life. Oxford University Press; 2014.

2. Delwiche CF, Cooper ED. The Evolutionary Origin of a Terrestrial Flora. Curr Biol. 2015;25:R899–R910. pmid:26439353

3. Knowlton N, Rohwer F. Multispecies microbial mutualisms on coral reefs: the host as a habitat. Am Nat. 2003;162(4 Suppl):S51–S62. pmid:14583857

4. Keeling PJ, McCutcheon JP. Endosymbiosis: The feeling is not mutual. J Theor Biol. 2017;434:75–79. pmid:28624393

5. Vellai T, Vida G. The origin of eukaryotes: the difference between prokaryotic and eukaryotic cells. Proc Biol Sci. 1999;266:1571–1577. pmid:10467746

6. Archibald JM. Symbiotic revolutions at the interface of genomics and microbiology. PLoS Biol. 2024.

7. McCutcheon JP, Garber AI, Spencer N, Warren JM. How do bacterial endosymbionts work with so few genes? PLoS Biol. 2024.

8. Brockhurst MA, Cameron DD, Beckerman AP. Fitness trade-offs and the origins of endosymbiosis. PLoS Biol. 2024.

9. McFall-Ngai M. Symbiosis takes a front and center role in biology. PLoS Biol. 2024.

10. Souza LS, Solowiej-Wedderburn J, Bonforti A, Libby E. Modeling endosymbioses: Insights and hypotheses from theoretical approaches. PLoS Biol. 2024.

11. Woznica A. What choanoflagellates can teach us about symbiosis. PLoS Biol. 2024.

12. Dingemanse NJ, Guse A. Linking cell biology and ecology to understand coral symbiosis evolution. PLoS Biol. 2024.

13. Partida-Martínez LP. Fungal holobionts as blueprints for synthetic endosymbiotic systems. PLoS Biol. 2024.

14. Jenkins BH. Mutualism on the edge: Understanding the Paramecium–Chlorella symbiosis. PLoS Biol. 2024.

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002595

    Bu çalışmanın çevirisinde deepL.com‘dan yararlanılmıştır.