Milyarlarca yıllık bir geçmişe uzanan evrim sürecini algılamamıza yardımcı olan moleküler ve genetik yöntemler sayesinde çok önemli bilgiler elde etmiş bulunuyoruz. Son yıllarda ağırlıklı olarak yapılan genetik çalışmalar, canlıların tarihini barındıran genlerin yapısının aydınlatılmasını sağlamıştır. Bakteriler, algler, bitkiler, sürüngenler ve memelilere kadar pek çok canlıda bulunan ortak proteinler, enzimler gibi hücre işlevinde önemli rollere sahip moleküller canlıların ortak bir atadan geldiğini açıkça ortaya koymaktadır.

Peki oksijenli solunumun evrimleşmesiyle organik molekülleri enerjiye dönüştüren canlılar bu süreç sırasında oluşan zararlı maddeleri nasıl etkisiz hale getirebildiler?

Bu sorunun cevabını araştırırken özel bir örnek üzerinden gideceğiz. Süperoksit dismutaz enziminin evrim sürecini alglerde yapılan çalışmaların sonuçlarına değinerek anlamaya çalışacağız. Hepimizin bildiği gibi prokaryotik ve ökaryotik canlılarda ortak bir molekül olan süperoksit dismutaz enzimi solunumda oluşan süperoksit radikalini daha az zararlı bir molekül olan hidrojen peroksit ve suya dönüştürmektedir. Solunum sonucu oluşan reaktif oksijen türevleri protein ve lipidlerin yapısını bozarak hücreye çok büyük zararlar vermektedir. Hücrenin çeşitli kısımlarında (sitoplazma, mitokondri, kloroplast gibi) koruyucu işlev gören bu enzimin Fe, Mn, Cu/Zn, Ni olmak üzere dört alt birimi mevcuttur. Ökaryotik alglerde süperoksit dismutazın alt birimleri fotosentezi korumak üzere fotosistemlerle birlikte bulunmaktadır. Hücrenin farklı bölmelerinde yer alan alt birimler hücrenin çekirdeğinde kodlanmaktadır. Süperoksit dismutaz enziminin alt birimlerini sentezleyen genlerin gen duplikasyonları ve gen transferleri sonucu meydana geldiğini moleküler ve genetik verilerden öğrenmekteyiz. Hücrenin çekirdeğinde ifade edilen bu genler endosimbiyoz yoluyla evrimleşen organellerin kökenine ışık tutmaktadır. Süperoksit dismutaz enziminin geçmişten günümüze ulaşan evrimsel tarihinde gen dizilerinin değişimi kadar çevresel baskılar da önem taşımaktadır. Besin eksikliği, ultraviyole ışınlar, ışık stresi, metaller gibi çevresel baskılar değişimi zorunlu kılmıştır. Evrimin temel mekanizması olan doğal seçilim bu faktörlerle tetiklenmektedir. Oksijenik ökaryotlarda fotosistem II’nin ve mitokondrinin atası olduğu bilinen proteobakterilerde de süperoksit dismutaz enziminin bulunması, bu enzimin evrimsel geçmişinin çok eskilere dayandığını kanıtlamaktadır. Süperoksit dismutaz enzimi organel tarihine ışık tutmakla kalmayıp biyolojik çeşitliliği oluşturan genetik temelin algılanmasında da önemli bir mihenk taşıdır.

Moleküllerin detaylı yapısını inceleyerek evrimsel biyolojiye yeni bilgiler ekleyen bilim insanları dahil hiçbir canlı evrim sürecinin dışında tutulamaz. Evrenin oluşumuyla başlayan evrim süreci akıl almaz bir hızla devam ediyor. Enerjinin ve hareketin sonlandığı ve zamanın durduğu ana dek…

Çeviri:  Seher YOLCU
 
Kaynak: Felisa Wolfe, Oscar Schofield, Paul Falkowski (2004). The Role and Evolution of Superoxide Dismutase in Algae. Journal of Phycology