Yaşayan her organizma, savunmaları sona erdiğinde istila etmeye hazır olan parazitler tarafından rahatsız edilir. Sivrisinekler vızıldayarak kanımızı emer ve sonra kaybolur. Diğer yandan hayvanların vücutlarında gezinen küçük böcekler ve bitlerde vardır ve çılgınca kaşınır dururlar.
Canlı bir organizmanın en küçük parçası bile parazitlerin gazabından korunamaz. Virüsler gibi hücre içi parazitler, tüm bitki ve hayvanların canlı hücrelerini enfekte edebilir.
Aynı şekilde bitkiler aleminde hayatta kalabilmek için bitkilerle beslenen çeşitli parazitler de vardır. Bu parazitler, konaklarından sadece besin ve su almakla kalmaz, aynı zamanda bazı genetik materyalleri de alırlar.
Asıl soru, küsküt bitkisi neden genleri çalıyor? Ve bu nasıl mümkün olabilir?
Küsküt bitkisi Convolvulaceae familyasına ait yapraksız bir parazit bitkidir . Dünyada üzerinde tahmini olarak 150 küsküt türü vardır. Hayatta kalmak için tamamen konakçıya bağımlı oldukları için kök holoparazitleri olarak sınıflandırılırlar. Baklagiller, sebzeler, süs bitkileri ve yabani otların tümü, küskütler için potansiyel konakçı olabilirler.
Besinlerini fotosentez yoluyla elde etmeleri için gerekli olan olan klorofil pigmentleri yoktur . Bunun yerine, küskütlerin gövdelerinde, kendilerini seçilen konukçu bitkiye bağlayan, haustoria adı verilen diş benzeri emici yapılar bulunur. Genellikle birden fazla konukçu bitkiden aynı anda beslenebilmektedirler.
Küsküt konukçu bitkiye yerleştikten sonra, küskün alt kısmı (kökler) kurur ve toprakla olan bağlantısını tamamen keser. Küsküt’ün üst kısmı, konukçu bitkinin gövde ve yapraklarının etrafına dolanarak hızla büyüme evresine geçer.
Haustorialar küskütün hayatta kalmasında en kilit rolü oynar. Bir haustorium, su ve besinleri emmek için konakçıya nüfuz eden parazit bitkilerde ki kök benzeri bir yapıdır.
Yapılan araştırmaya göre , haustorium mekanik kuvvet kullanarak konukçu bitkinin yüzeyine nüfuz eder. Daha sonra konakçı bitkinin hücre duvarını parçalayan bir enzimi salar. Son aşamada ise haustoriumdan hif olarak adlandırılan uzun bir hücre çıkar ve küsküt ile konak arasında fiziksel ve fizyolojik bir köprü oluştururlar. Kendisini beslemek için su ve besinleri emmek için konukçu bitkinin vasküler dokusuyla (ksilem ve floem) doğrudan bağlantılar kurar.
Küsküt Bitkisi Genleri Nasıl Çalar ?
Birçok canlı organizma, genlerini dikey gen transferi olarak isimlendirilen bir süreç ile üreme yoluyla ebeveynden yavruya geçirir . Genetik çeşitliliği ve türlerin bütünlüğünü bu durum sağlar.
Bazen ise organizmalar üreme olmadan genleri bir bireyden diğerine aktarabilirler. Bu işleme yatay gen transferi (HGT) denir. Bu durum bakterilerde , tek hücreli ökaryotlarda ve diğer mikroorganizmalarda görülebilir . Bilimsel olarak HGT, çiftleşmeyen iki tür arasında eşeysiz bir genetik aktarım aracıdır. Organizmaların evrimleşmesinde kilit bir rol oynar .
Bu duruma örnek olarak, bakteriler yatay gen transferi yoluyla genetik materyalin transferi yoluyla antibiyotik direnci geliştirebilir.
HGT bitkiler gibi kompleks yapılı organizmalarda çok da yaygın olarak görülmez ya da görülse bile aktarılan genetik materyal parazit bitki tarafından kullanılmaz. 2019 yılında yapılan bir bilimsel araştırmada Cuscuta campestris’te fonksiyonel yatay gen transferi (fHGT) yaptıkları tespit edildi.
Küskütler, haustoria yoluyla besinleri emme sürecinde konakçı bitkiden mRNA’lar, proteinler ve genetik materyal gibi makromoleküller de emerler. Bazen bu genetik bilgiyi kendi genomlarına dahil ederler. Araştırma, yatay gen transferi yoluyla küsküt genomuna eklenen 108 gen keşfetti.
Küsküt bitkisinde çalınan genlerin önemi
Çalınan 108 gen işlevseldir ve küsküt bitkisine farklı açılardan katkıda bulunur. Küsküt’ün savunma tepkisini, haustoria gelişimini ve amino asit metabolizmasını desteklerler. İlginç bir şekilde, çalınan genlerden biri, parazitin konağın savunma genini susturmasına da yardımcı olur. Gen, konakçıya susturma silahı olarak geri gönderilen küçük bir RNA segmenti üretir. Bu sayede parazit olan küsküt bitkisi zahmetsizce beslenebilir.
Çalınan 108 genden 18’i tüm Küsküt türlerinde bulunur. Bu, bugünün Küsküt bitkilerinin bir atasının geçmişte genleri başka bir bitkiden çaldığını gösterir bize. Bu genler, Cuscuta parazitinin başarılı bir şekilde yayılmasına katkıda bulunmuş olabilir.
Ancak, yatay gen transferi sırasında alınan genlerin tümü küsküt tarafından kullanılmaz. Çalışma, Küsküt genomunda HGT’ye bağlı olarak ortaya çıkan ancak bitki için işlevsel bir değeri olmayan 42 gen de tespit edildi.
Yatay gen transferinde parazit bitki, konakçıdan büyük miktarda genetik materyal alabilir. Ancak bilim insanları, Küskütlerin miras aldıkları tüm genleri filtreleyemediğinden düşünüyorlar. Doğal seçilim, işlevsel olanlar kalırken işe yaramaz parçaları çekinik kalmaktadır.
Çözüm
Daha ileri çalışmalar, konakçı ve parazitik bitkiler arasındaki yatay gen transferinin doğası hakkında daha fazla bilgi verecektir. Araştırmacılar şu anda genetik materyalin konaktan parazite transferinin arkasındaki mekanizmayı araştırıyorlar ve parazit bitkilerden konakçılarına gen transferinin de gerçekleşip gerçekleşemeyeceğini bulmayı umuyorlar!
Referanslar
- https://www.nature.com/articles/s41477-019-0458-0
- https://www.psu.edu/news/research/story/parasitic-plants-use-stolen-genes-make-them-better-parasites/
- https://www.canr.msu.edu/news/the-dodder-you-never-wanted
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25699071/
