E. coli uzun vadeli evrim deneyi

25 Haziran 2008 yılında E. coli bakterisinin evrilen 12 popülasyonu

E. coli uzun vadeli evrim deneyi, Richard Lenski önderliğinde 24 Şubat 1988 tarihinden beri devam eden ve eşeysiz üreyen Escherichia coli bakterisinin başlangıçtaki 12 özdeş popülasyonu üzerinde yürütülen bir deneysel evrim çalışmasıdır.^[1] Popülasyon, 2010 yılının Şubat ayında 50.000'inci nesile ulaşarak dönüm noktasına gelmiştir.

Deneyin başlangıcından bu yana Richard Lenski ve ekibi, popülasyonlardaki suşlarda bir dizi geniş genetik değişiklikler olduğunu bildirmişlerdir. Bu 12 popülasyonun her birinde bir takım evrimsel adaptasyonlar görülürken bazı adaptasyonlar ise sadece bir ya da birkaç popülasyonda ortaya çıkmıştır. Özellikle çarpıcı bir adaptasyon, mikroorganizmaların geliştiği madde içinde E. coli bakterisinin bir suşunun daha önceden taşımadıkları bir özelliği, sitrat molekülünü kullanma ve sitrik asit içinde büyümeyi başarma yeteniğini kazanarak evrilmiş olmasıdır.^[2]

Deneysel yaklaşım

Tek bir bakteri kolonisiyle başlatılan deneyde elde edilen 12 bakteri suşu, her gün glikozla beslenerek yirmi yıl ve on binlerce kuşak boyunca yaşatılarak bu yirmi yıllık süreç içinde bakterilerin birçok mutasyon geçirmesi ve doğal seçilimin işleyerek bu mutasyonlar aracılığıyla daha iyi uyarlanan bakterilerin seçilmesi beklenildi. Bunun yanında deneyi yürüten araştırmacılar, deneyi başlattıkları ilk koloniden itibaren her 500 bakteri kuşağındaki bir bakteri örneğini dondurarak karşılaştırmada kullanmak için bunlardan bir çeşit dondurulmuş fosil kaydı oluşturdu. Buna dair başka bir neden, dondurulmuş bakterilerin çözülüp, yeniden canlandırılarak atalar ile torunların özelliklerinin karşılaştırılmasına imkan vermesidir.^[3]

Sonuçlar

Bu deneyde en önemli gelişme, Lenski ve ekibinin 33.127’nci kuşaktan sonra kolonilerden birinde bir gariplik olduğunu fark etmiş olmalarıdır. Nitekim yirmi yıl boyunca saklanan dondurulmuş bakteri kayıtlarının farklı zamanlarından tekrar canlandırılan bakteri örnekleri incelenerek bu koloninin, bu organik bileşiği kullanamayan birçok bakterinin ve oksijensiz ortamda yararlanabildiği halde oksijenli ortamda sitratı hücre zarından içeri alamayan ve dolayısıyla bu molekülden yararlanamayan E.coli bakterilerinin aksine, sitrat molekülünü kullanabilme yeteneği kazandıkları ortaya çıkmıştır. Bunun yanında, sitrat kullanabilen bakterilerin popülasyon içinde görülme sıklıklarının çizdiği inişli çıkışlı eğrinin, sitrat kullanma yeteneğinin tek bir mutasyonla değil, birden çok mutasyonla oluştuğu düşünülmektedir.^[4]

20.000’inci kuşak çevresinde gerçekleşen bu çok nadir mutasyonun oksijenli ortamda da sitrat kullanma yeteneğinin ortaya çıkmasına neden olduğu düşünülmekle beraber sitrat kullanma yeteneğinin tam olarak kazanılması için bunun ardından gelen bir dizi başka mutasyonun daha gerekli olduğu da Lenski ve ekibinin ortaya çıkardığı başka bir sonuç olmuştur. Nitekim Lenski’nin bu deneylerde çıkardığı sonuç şöyle: Önemli evrimsel gelişmeler, organizmaların geçmişte yaşadığı rastlantısal değişimlere sıkıca bağlıdır. Ekibin çok zor olduğunu kabul ettiği şimdiki amacı da tam olarak hangi mutasyonun bu değişime yol açtığını saptamak.^[5]

Kaynakça

1. Lenski, Richard E. (2000). "Source of founding strain". Richard E. Lenski Homepage. Michigan State University, Richard E. Lenski Homepage. 26 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20150526191552/http://myxo.css.msu.edu:80/ecoli/strainsource.html. 
2. Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli, Zachary D. Blount, Christina Z. Borland, and Richard E. Lenski , Contributed by Richard E. Lenski, April 9, 2008 (received for review March 26, 2008)
3. Lenski, Richard E. (2004). "Phenotypic and genomic evolution during a 20,000-generation experiment with the bacterium Escherichia coli" (PDF). Plant Breeding Reviews 24 (2): 225–265. Retrieved 2008-06-18.
4. Lenski, Richard E. (2000). "Overview of the E. coli long-term evolution experiment". Richard E. Lenski Homepage. Michigan State University. Retrieved 2008-06-18.
5. Evrim, Tarih Sever, Bilim ve Teknik, Murat Gülsaçan, 8 Ağustos 2008

Dış bağlantılar

• E. coli E.coli Uzun Vadeli Evrim Deneyi Projesinin Web Sayfası (İngilizce)
• Bakteri Laboratuvarda Önemli Evrimsel Değişiklikler Geçirdi Bob Holmes New Scientist 09 Haziran 2008 (İngilizce)
• Evrim: Geçmiş, Günümüz ve Gelecek Richard Lenski (İngilizce)
• Deney üzerinde yazılmış olan yayınların listesi