Yeşilliğin arasında yapacağınız kısa bir gezinti Hymenoptera takımının parçası olan yüzlerce böceği gözlemlemeniz için yeterlidir. Arılar, karıncalar ve testere sinekleri bizleri dört bir yandan sarmalarken çok azımız bu tatlı illüzyonun arka planını irdeleme ihtiyacı hisseder.
Zar kanatlılar; memeli atalarımızın ortaya çıktığı tarihten günümüze, perdeyi aralayanlar için dehşet verici sırlarını açık etmeyi bekliyor!
22 Mayıs 1860 tarihinde Charles Darwin, yakın arkadaşı olan Amerikan botanikçi Asa Gray’e tanrının varlığı konusundaki çekincelerini yazdığı bir mektup yoluyla ulaştırdı. “Türlerin Kökeni” kitabını bir sene önce yayınlayan Darwin, dünyanın çeşitli bölgelerinde uzun yıllar gözlem yapmış ve birçok farklı canlıyla karşı karşıya gelmişti. Ancak tüm bu canlıların arasında yalnızca biri, yaşam döngüsüyle yazarımızı bu sorgulamaya itebildi: Ichneumonidae.
“… İyiliksever ve her şeye gücü yeten bir tanrının Ichneumonidae’leri canlı tırtıllarla beslenmeleri için tasarlamış olabileceğine kendimi ikna edemiyorum …”
Günümüzde Ichneumonidae isimlendirmesi bir kısmımız için fazla kompleks gelmiş olsa gerek ki, popüler bilim çevrelerinde familyaya bağlı türler kısaca “Darwin Arıları” olarak anılıyor. Charles Darwin’e bu tatlı şakayı ilk kim yaptı bilmiyoruz ancak eminiz ki parazitimizin aynı zamanda bir konak olduğunu bilseydi, mektubu çok daha erken kaleme alırdı.
KISA BİR ZAMAN ATLAMASI
Türkçe karşılığı “zar kanatlılar” olan Hymenoptera; ilk örnekleri Triyas dönemine kadar uzanan, 153088 aktif ve 2429 nesli tükenmiş türle oldukça kapsamlı bir böcek takımdır. Arılar, karıncalar, testere sinekleri ve nihayetinde yaban arıları (Halk arasında eşek arısı olarak da bilinmektedir.) bu takıma mensuptur. Üzerine biraz düşünüldüğünde ortak noktaları olan gelişmiş sosyal becerileri ve hiyerarşik yapıları kolayca fark edilebilir. Ancak bunlar, madalyonun yalnızca tek bir yüzünü simgelemektedir.
Zar kanatlılar evrimsel sistematikten bekleneceği üzere ortak bir atadan evrimleşmişlerdir. Beklenmedik durum ise, ortak atanın parazitoid bir böcek türü olmasıdır. Bugün harıl harıl toplayıcılık yapan türler, kurdukları imparatorlukları 200 milyon yıl önce içten yiyerek öldürdükleri tırtıllara borçlular.
(Görsel 2 kaynak: https://www.pinterest.com/pin/408560997419723901/)
Bir böceğin vücut sıvılarıyla beslenen canlılar, size de biraz tanıdık geldi mi? Evrim arıları ava giderken avlamış olsa gerek!
DARWIN ARILARI VE YAŞAM DÖNGÜLERİ
Evrim üzerine araştırmalar yapan dikkatli okuyucular, süreçlerin sonucunda gerçekleşen türleşmenin dağınık değil kümülatif olduğunu bilecektir. Bu durumda, Hymennoptera’ların büyük bir kısmının parazitoid olduğu varsayımına ulaşılabilir. Nitekim bu doğrudur, zar kanatlıların yarısı Ichneumonidae familyasına mensup parazit yaban arılarından oluşmaktadır. Londra Doğa Tarihi Müzesi müdürü Gavin Broad’a göre Britanya’nın toplam böcek nüfusunun %10’u 2300 tür ile Darwin arısıdır.
Ichneumonidae’ler hayata gözlerini başka bir böceğin vücut boşluğunda açar. Tek bir amaçları vardır: konağı olabildiğince uzun süre hayatta tutmak. Haemolymph olarak adlandırılan bir çeşit böcek kanıyla beslenen larvalar zaman geçtikçe büyür ve en sonunda kurbanlarının sırtına yerleşir. Bu durum bir kurtuluş ihtimali olarak görülmesin sakın, zira kahramanlarımız böcekten geriye yalnızca bir dış iskelet kalana kadar burada tutunmaya devam eder.
Larvaların olgunluğa ulaşması haftalar sürebilmektedir. Bu süreçte istenen son şey, konağın değerli enerjisini kendi gelişimine harcamasıdır. Aç kalkılan bir misafirlik kimin hoşuna gider ki? Ancak endişe edilmesin, anne yaban arısı ileri görüşlüdür ve bu sorunu daha yavruları yumurtadan çıkmadan çözer.
Maternal yaban arıları, yumurtlamak için ovipozitör denilen tüp veya iğne benzeri organlarını kullanmaktadır. Ovipozitörün özelleşmiş morfolojisi, yumurtaların vücudun derinlerine gömülmesini sağlar. Bunun sonucunda yavrular hiper parazitoitlerden (Evet doğru bildiniz, parazitleri hedef alan parazitler de vardır.) ve çevresel koşullardan etkilenmeden gelişimlerini tamamlayabilirler. Fakat amaç bundan ibaret değildir. Anne Darwin arısı, atalarına milyonlarca yıldır müthiş avantajlar kazandıran biyolojik silahını eş zamanlı olarak konağa zerk etmektedir!
(Görsel 3 kaynak: https://bugsinspace.nl/?page_id=343)
POLİDNA VİRÜSLERİ
1967 yılında yapılan bir çalışma, bugün hala çözülememiş bir bulmacayı virologların kucağına bırakmıştır. Çeşitli böcek türlerini oldukça rastgele şekilde mikroskop altında inceleyen araştırmacılar, bir yaban arısı türünün yumurtalık hücrelerinde birçok sayıda dairesel çift sarmallı viral DNA ile karşılaştılar. Günümüzde polidna virüsleri (PDV) olarak bilinen bu sıra dışı virüs, unvanını elde edebilmek için 24 yıl boyunca Uluslararası Virüs Taksonomisi Komitesi (ICTV) ile mücadele etti.
24 senelik süre zarfında kendilerinden bekleneceği üzere bilim insanları araştırmaya ve inceleme yapmaya devam ettiler. Laboratuvar imkanları kısıtlıydı ancak numuneler bol ve kolay ulaşılırdı. Yapılan çalışmalar sonucunda virüsün tüm Ichneumonidae türlerini sarıp sarmalamış olduğu görüldü, öyle ki virüsü taşımayan tek bir dişi arı bulmak bile neredeyse imkansızdı.
Burada topu yine evrim meraklılarına atıyorum. Yumurtalıklara yerleşmiş bir virüs türü, nasıl olur da bu kadar geniş nüfusları “enfekte” etmesine rağmen katastrofik bir yok oluşa neden olmamıştı? Enfekte kelimesini tırnak içine almamın bir sebebi var!
Darwin arıları virüs için yalnızca bir aktarma merkezidir. PDV, yumurtlama esnasında ovipozitörden geçer ve Haemolymph’e karışır. Burada virüs çoğalır ve yeni aktarma merkezleri olan larvalara yerleşir. Okuduklarınız sizlere hala yeterince ilginç gelmediyse sıkı tutunun, anlatacaklarımız bitmedi.
(Görsel 4 kaynak: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-19-4336-2_17)
İLKEL BİYOLOJİK SİLAHLAR
Polidna virüsü, yerleştiği ikincil konağın davranış biçimini larvaların lehine değiştirir. Kurban büyüme faaliyetini durdurur, sakinleşir ve metamorfoza uğramaz. Etki o kadar yüksektir ki, virüsün enfekte etmediği dişilerin larvaları çoğu durumda hayatta kalamazlar.
Mutualist bir ilişki, virüslerden beklediğimiz belki de en son şeydir ancak doğa devasa bir ihtimaller çorbasıdır.
BİLDİKLERİMİZ VE BİLMEDİKLERİMİZ
Polidna virüslerinin hiçbir model organizmaya uygun olmaması ve halihazırda çalışılması çetrefilli olan bir böcek türünün yalnızca calyx hücrelerinde çoğalması, altın çağına yeni yeni girmiş olan biyoloji bilimine zor zamanlar yaşatmıştır. 2000’li yılların başlarında DNA sekanslama teknolojisinde gerçekleştirilen atılımlar ve gelişmiş mikroskopların üretimi, tatlı virüsümüzün kökeni ve işleyiş biçimi ile ilgili sorularımızı cevaplandırmamıza imkân tanıdı.
Virüs, Brocavirus (BV) ve Ichnovirus (IV) olmak üzere 2 cinse ayrılmaktadır. BV ve IV etkileri bakımından neredeyse tamamen aynıdır; ancak 2 virüs cinsi genomik olarak birbirinden oldukça farklıdır. Yatay gen transferi sonucu kazanılan tanımlanamayan ökaryot genleri ve yaban arısı genleri, diğer virüs türlerinin aksine işlevselliklerini tüm PDV üyelerinde korumaktadır.
Parçalı genoma sahip tek virüs familyası olması, PDV’yi hızlı bir şekilde köken araştırmalarının merkezine oturtmuştur. IV’lerin kökenine dair elimizde hala hiçbir kanıt bulunmamaktadır; ancak 2011 ve 2014 yıllarında yapılan 2 çalışma, BV cinsi virüslerin arı gonodlarını enfekte edebilen nudivirüslerden köken aldığını ispatlamıştır. BV genomu 29 nudivirüs geni taşımaktadır, bunların 18’i hayati öneme sahiptir. İlginç olan ise bu genlerin genom içerisinde dağınık şekilde bulunmasıdır.
Polidna virüsleri, devasa virüs çeşitliliğinin içinde bu denli yalnız kalmayı nasıl başarmışlar bilinmez. Günümüz bilim insanlarının bir kısmı virüs sınıflandırmasının PDV’ler için uygun olmadığı kanısında oladursunlar, virüsümüz buna çok da üzülmüyor olsa gerek.
MERAKLISINA
KAYNAKÇA
- Darwin Correspondence Project. (n.d.). Darwin Correspondence Project. https://www.darwinproject.ac.uk/letter/DCP-LETT-2814.xml
- Parasitoid wasps: Indispensable insects you never think about. . . or never want to! – Darwin Tree of Life. (n.d.). https://www.darwintreeoflife.org/news_item/parasitoid-wasps-indispensable-insects-you-never-think-about-or-never-want-to/
- Strand, M. R., & Burke, G. R. (2015). Polydnaviruses: From discovery to current insights. Virology, 479–480, 393–402. https://doi.org/10.1016/j.virol.2015.01.018
- Strand, M. R., & Burke, G. R. (2013). Polydnavirus-wasp associations: evolution, genome organization, and function. Current Opinion in Virology, 3(5), 587–594. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2013.06.004
- Santos, B., Klopfstein, S., Whitfield, J., & Sharanowski, B. (2022). Many evolutionary roads led to virus domestication in ichneumonoid parasitoid wasps. Current Opinion in Insect Science, 50, 100861. https://doi.org/10.1016/j.cois.2021.12.001
- Polaszek, A., & Vilhemsen, L. (2023). Biodiversity of hymenopteran parasitoids. Current Opinion in Insect Science, 56, 101026. https://doi.org/10.1016/j.cois.2023.101026
- Shelby, K. S., & Webb, B. A. (1999). Polydnavirus-mediated suppression of insect immunity. Journal of Insect Physiology, 45(5), 507–514. https://doi.org/10.1016/s0022-1910(98)00144-9
- Herniou, E. A., Huguet, E., Thézé, J., Bézier, A., Periquet, G., & Drezen, J. (2013). When parasitic wasps hijacked viruses: genomic and functional evolution of polydnaviruses. Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences, 368(1626), 20130051. https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0051
Yazar: Revan KİŞİBEYOV / Yıldız Teknik Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik
Merhaba, ben Revan. Yıldız Teknik Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünde okuyorum. Yeni yerler keşfetmek, rapor yazmak ve yemek yemek üzerine düştüğüm aktivitelerdir. Aynı zamanda kitap okumaktan ve film izlemekten hoşlanıyorum.
Editör: Fatmanur ARSLAN / Yıldız Teknik Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik
Selam, ben Fatmanur. Yıldız Teknik Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünde okuyorum. Tembel hayvanlara ve bu eşsiz canlıların büyülü dünyalarına bayılırım. Yemek yemek ve gezmek hayatımda büyük yer kaplar. Ek olarak; birçok dans branşıyla ilgileniyorum!