Beş ila 13 milyon yıl öncesindeki bir dönemde, mısır ve soya fasulyesi genom duplikasyonu geçirdi. Ancak, Purdue Üniversitesi"ndeki bilim insanları, bu duplikasyonların çok farklı şekilde gerçekleştiğine inanıyor.
Botanik ve Bitki Patolojisi Anabilim Dalı"nda görev yapan Doçent Damon Lisch ve Tarım Bilimi Anabilim Dalı"nda görev yapan Profesör Jianxin Ma, bu iki önemli kültür bitkisinin genomlarının evrimini inceledi. Genomların nasıl duplikasyon geçirdiğini (genlere ait birden çok kopya yarattığını) ve bu genomların zaman içerisinde nasıl değiştiğini öğrenmeyi amaçlıyorlardı.
Lisch ve Ma, mısırda duplikasyonun benzer genomlara sahip iki tür çimin (uzaktan kuzen gibi) karşılaştığı zaman oluştuğunu düşünüyor. Bir bitkideki genom baskın geliyor ve zaman içerisinde, genlerine ait fazla kopyaları diğerine göre çok daha düşük bir oranda kaybediyor.
Lisch bunu şöyle açıklıyor: "Her şeyden iki kopyanız olması gerekmez ve tüm bir genom duplikasyonunun, ilgili türler arasındaki kesişimlerden kaynaklandığı düşünüldüğünde, bu fazla genlerin kaybolması sırasında çok sayıda farklılık ortaya çıkıyor."
Lisch ve Ma"nın ulaştığı bulgular, The Plant Cell isimli dergide yayınlandı. İkili, bu farklılıkların, iki genom ilk kez eşleştiğinde, genomlardaki transpozonların sayısı ve dağılımındaki farklılıklardan kaynaklandığını öne sürdü.
"Zıplayan genler" olarak da bilinen transpozonlar, DNA içerisinde hareket ederek diğer genleri değiştirici ya da bunlara zarar verici bir tehditte bulunurlar.
Bitki, bu transpozonlara karşı bunların etkinliklerini durdurarak, bazen de çevrelerindeki genlerin ifade seviyesini azaltarak kendini savunur. Lisch ve Ma, mısırda bulunan kayıp genlerin, aynı alt genomdan gelme eğilimine sahip olduğunu ve bu genlerin hem genlerin yanındaki transpozonlarda hem de bu genlerin ifade seviyelerinde farklılıklar gösterdiğini belirtiyor.
Lisch konuyla ilgili şu açıklamayı yapıyor: "Bir gen olduğunuzu ve yanınızda etkinliği durdurulan bir transpozon olduğunu düşünün, o zaman bu durum geni de kesebilir. Transpozonları kapatmanın yararı var ama bir bedeli de var. Mısırla ilgili veriler, mısır genomunu oluşturmak için bir araya gelen iki genomdan birinin daha fazla bedel ödediğini ortaya koyuyor. Bundan dolayı, bu genomdaki genler, daha düşük bir seviyede ifade ediliyor ve bunların zaman içerisinde kaybolma olasılığı daha yüksek oluyor."
Öte yandan, soya fasulyesi, her iki genomdan da hemen hemen aynı seviyede gen kaybediyor. Lisch sözlerine şunları ekliyor: "Bu da soya fasulyesi genomunu oluşturmak bir araya gelen iki genomun temelde aynı olduğu anlamına geliyor."
Araştırmacıların bulgularına göre, soya fasulyesi genomu, uzak akrabaların kesişmesi ile değil, bitkilerin genomlarının kendiliğinden iki katına çıkması ile duplikasyona uğruyor.
Transpozonların genomların evrimindeki yerinin öğrenilmesiyle, bilim insanları bitkilerin bu genomlar içerisinde nasıl ödün verdiğini anlayabilir.
Ma konuyu şöyle özetliyor: "Bu araştırma, duplikasyona uğramış genomların nasıl değiştiğine ve bugün de gördüğümüz üzere, bu değişimlerin bitkinin fenotipini nasıl etkilemiş olabileceğine ışık tutmaktadır. Bu da tarımsal öneme sahip özellikleri incelerken gen ağlarında keşifler yapmamızı kolaylaştırabilir."
Söz konusu araştırma, ABD Soya Kurulu, Indiana Soya İttifakı, Tarım ve Gıda Araştırma Girişimi, ABD Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından destekleniyor.
