Parazitler ve Konak Canlıların Birlikte Evrimi
Menşura Feray ÇOŞAR - Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Fen Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi
Parazitler yaşamlarını sürdürmek için başka bir organizmaya muhtaç olan, konak canlının özelliklerinden/ besininde faydalandığı ve karşılık olarak konak canlıya bir yarar sağlamadığı canlılardır. Parazit canlılar ile konak canlılar arasında yapısal olarak aynı yaşam biçime adapte olma ve birlikte evrimleşme özelliği görülmektedir [1]. Moleküler düzeyde parazit ve konak canlıların etkileşimlerinin incelenmesi; patogenez, enfeksiyon, konak hücre adaptasyonu gibi pek çok özelliği aydınlatmak için gereklidir [2]. Patojen canlılar genellikle konağın savunma ve metabolik sistemleri ile bir etkileşimde bulunurlar [2]. Bu etkileşim sırasında patojen canlıların konak protein yapılarıyla girdiği etkileşim parazitin hayatta kalma mekanizması dahil pek çok şey hakkında fikir verebilir. Tür içi Protein-protein etkileşimleri baz alınarak yapılan büyük very kümeleri araştırmacılar tarafından oluşturulmuş ve sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak türler arası simbiyotik ilişkilerde görülen bu etkileşimler için tür içinde olduğu kadar geniş bir very bolluğu yoktur ve bu konu son zamanlarda üzerine yoğunlaşılan alanlardan biri haline gelmiştir [2]. Bu etkileşimleri analiz etmek için yapılan deneyler iki organizmada meydana gelen değişimlere odaklanmak ve ikisini aynı anda analiz etmek zorunda olduğundan türler arası etkileşimler için genellikle hesaplamalı biyoloji stratejisi kullanılmaktadır. Konakçı ve patojen arasında görülen protein-protein etkileşimleri için dizi, yapı, gen ekspresyonu gibi farklı bakış açıları ele alınarak analiz edilmeye çalışılmaktadır [2].
Şekil 1: konak canlı ve parazit simbiyotik yaşamını temsil etmektedir [3].
Parazitler için konak canlıyı enfekte etme ve konak canlıyı seçme açısından büyük avantaj sağlayan en büyük özellik konak canlı ile birlikte evrimleşerek farklı koşullara konak canlı ile birlikte adapte olabilme nitelikleridir [4]. Bu evrimleşme, Antagonistik Birlikte Evrim sınıfına dahil edilebilir. Birbiriyle yakından etkileşime girebilen iki tür arasındaki karşılıklı seçim olan Antagonistik Birlikte Evrim, etkileşimden türlerin değil özelliklerin sorumlu olduğunu ve altta yatan genlerin birlikte evrimleştiğini savunmaktadır [4]. Bu savunma ile tutarlı olarak bir konakçı ve bir parazit türünün etkileşime girdiği spesifik modeller bulunurken çok sayıda konakçının ve/veya parazit türünün sürece katkıda bulunduğu, evrimin toplu bir durum haline dönüştüğü spesifik olmayan durumlar da vardır. Yeni varyantların seçildiği ve yüksek frekanslara yükseldiği seçici tarama modelleri ve belirli lokuslardaki alternatif varyantların zaman içinde frekansta dalgalandığı dengeleme seçim modelleri olarak spesifik model grupları gösterilebilir [4]. İki tür içerisinde birlikte gelişen genlerin etrafındaki tüm genomik bölgeye odaklanan araştırmalarda, yan bölgelerde bulunan ek bilgilerin de kullanılması, iki tür arasındaki etkileşimin analizinde genomik imzaları tespit etme gücünü güçlü bir şekilde artırır [4]. Bu tip analizlerde işlevsel olarak farklı olsalar da birlikte gelişen ve DNA konumlarında yakın bulunan genler bağlantılı etkileşimlerden etkilenebilir, bu ihtimal de göz ardı edilmeden analizler daha güvenilir bir şekilde gerçekleştirilebilir [4]. Genetik varyasyon kalıpları ile muhtemelen nötr evrimsel süreçlerle evrimleşmiş olan genomik arka plandaki kalıplar karşılaştırılarak popülasyonlarda ortak evrimin genomik imzaları daha net biçimde tespit edilebilir [4].
Şekil 2: Antagonistik Birlikte Evrim temasını göstermektedir [5].
Çeşitli biyolojik sistemlerde yapılan çalışmalar sayesinde konakçı-parazit birlikte evriminin çeneli omurgalılardaki majör histo-uyumluluk (MHC) genleri ve bitkilerdeki direnç genleri gibi bazı genomik bölgelerde görülen olağanüstü genetik çeşitlilikten sorumlu olduğu gösterilmiştir [4].
Genetik ve fenotipik çeşitliliği ve etkileşim halindeki türlerin evrimsel yörüngesini şekillendiren konak-parazit birlikte evrimi her yerde bulunabilir. Birlikte evrimin genetik temelleri, birlikte gelişen lokuslardaki dinamiklerin hızı ve türü, birlikte evrimin genomik sonuçları model ve model olmayan organizmalara benzer şekilde uygulanabilen yüksek verimli dizileme teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte daha ayrıntılı olarak çalışılabilmektedir [6].
Referanslar
1. Poulin, Robert (2007). Evolutionary Ecology of Parasites. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12085-0.
2. Cuesta-Astroz, Y., Santos, A., Oliveira, G., & Jensen, L. (2019). Analysis of Predicted Host–Parasite Interactomes Reveals Commonalities and Specificities Related to Parasitic Lifestyle and Tissues Tropism. Frontiers In Immunology, 10. doi: 10.3389/fimmu.2019.00212
3. New Page — Welcome to P.A.H. (2021). Retrieved 25 October 2021, from https://www.pittsboroanimalhospital.com/new-page-69
4. Ebert, D., Fields, P.D. Host–parasite co-evolution and its genomic signature. Nat Rev Genet 21, 754–768 (2020). https://doi.org/10.1038/s41576-020-0269-1
5. Birlikte evrim. (2021). Retrieved 25 October 2021, from https://www.bilgincin.com/2020/03/birlikte-evrim.html
6. Märkle, H., John, S., Cornille, A., Fields, P., & Tellier, A. (2021). Novel genomic approaches to study antagonistic coevolution between hosts and parasites. Molecular Ecology, 30(15), 3660-3676. doi: 10.1111/mec.16001