And Dağları'nda arsenikli suya genetik uyum: Zehri daha güvenli işleyen gen

Arjantin'in kuzeyinde, Salta eyaletinin And Dağları'na yaslanan yaylasında San Antonio de los Cobres adlı küçük bir kasaba var. Buranın kuyularından ve kaynaklarından çıkan suda, litre başına yaklaşık 200 mikrogram arsenik bulunuyor. Dünya Sağlık Örgütü'nün içme suyu için önerdiği üst sınır 10 mikrogram. Yani kasabanın suyu bu sınırın kabaca yirmi katı. Buna rağmen bölgede insanlar binlerce yıldır yaşıyor.

İsveç'ten Uppsala Üniversitesi ve Karolinska Enstitüsü'nden bir ekip, bu durumun ardında kısmen genlerin yattığını gösterdi. Ekibin Molecular Biology and Evolution dergisinde 2015'te yayımladığı çalışmaya göre kasaba halkında arseniği daha az zararlı biçimde işleyen gen çeşitleri, akraba topluluklara göre belirgin biçimde daha sık görülüyor. Araştırmacılar bunu, insanın zehirli bir kimyasala genetik olarak uyum sağladığına dair ilk kanıt olarak tanımladı.

Konu son günlerde ScienceAlert'te yeniden gündeme geldi. Bulgunun önemi şurada: İnsan evriminin bugün de süren, yerel çevreye göre şekillenen bir süreç olduğunu gösteren somut örnekler sanıldığından az. Yüksek irtifada oksijen azlığına, kuzeyde az güneşe uyum gibi örnekler bilinir; burada ise seçilimi yönlendiren şey doğanın kendisinin suya kattığı bir zehir.

Arsenik vücutta ne oluyor?

Arsenik, kayaçlarda doğal olarak bulunan ve yeraltı suyuna karışabilen bir element. Karolinska Enstitüsü'nün açıklamasında, çevredeki en güçlü kanser yapıcı maddelerden biri olarak anılıyor; insanlara çoğunlukla içme suyu ve pirinç gibi besinler yoluyla ulaşıyor.

Vücut arseniği bir dizi kimyasal adımla elden çıkarmaya çalışır. Bu adımlarda arseniğe metil grubu denen küçük bir karbon-hidrojen parçası eklenir. Önce tek metil grubu taşıyan bir ara ürün (MMA) oluşur, sonra ikinci grup eklenince DMA ortaya çıkar. Sorun şu ki ara ürün MMA oldukça zehirlidir; DMA ise idrarla daha kolay atılır. Bir fabrikanın üretim bandını düşünün: Bant yavaşsa yarı işlenmiş, tehlikeli parçalar ortada birikir; hızlıysa iş tamamlanıp kapıdan çıkar.

Bu bandın ana işçisi AS3MT geninin ürettiği enzim. Adı uzun haliyle "arsenik (+3 yükseltgenme basamağı) metiltransferaz"; yani arseniğe metil grubu takan enzim.

124 kadının idrarı ve dört milyon genetik işaret

Carina Schlebusch ile Lucie Gattepaille'in öncülük ettiği ekip, San Antonio de los Cobres'te yaşayan 124 kadının idrarındaki arsenik türlerini ölçtü ve aynı kadınların genomunda dört milyonu aşkın tek harf farkını (bilim dilinde SNP) taradı. Ölçümlerde idrardaki arseniğin yüzde 56 ile 93'ü güvenli sayılan DMA biçimindeydi; zehirli ara ürün MMA'nın payı ise yüzde 1,2 ile 22 arasında kaldı.

Genom taramasında idrardaki MMA ve DMA oranlarıyla en güçlü bağı gösteren bölge, 10. kromozomdaki AS3MT geninin çevresiydi. Ardından ekip kasaba halkını, genetik olarak çok yakın akrabası olan ama suyunda çok daha az arsenik bulunan bir Peru topluluğuyla ve bir Kolombiya topluluğuyla karşılaştırdı. Tüm genomda en çok ayrışan 100 noktanın 13'ü AS3MT'nin yakınına düşüyordu. Ayrıca bu bölgede, bir gen çeşidinin kuşaklar boyunca hızla yayıldığında geride bıraktığı iz olan "seçici süpürme" belirtisi yalnız Arjantin And topluluğunda görüldü; Peru ve Kolombiya örneklerinde yoktu.

Uzun bir maruziyet tarihi

Bölgedeki insan varlığının yaklaşık 11 bin yıl öncesine uzandığı tahmin ediliyor. Environmental Health Perspectives dergisinde ekibin daha önceki bir çalışmasını anlatan yazıya göre, bölgede bulunan ve yaklaşık 7 bin yıllık olduğu belirlenen mumyalarda da yüksek arsenik düzeyleri saptanmış. Yani arsenikli su yeni bir sorun değil; kuşaklar boyu süren bir baskı.

Mantık şöyle işliyor: Arseniği daha verimli işleyen gen çeşidini taşıyanlar ortalamada biraz daha sağlıklı yaşamış, daha çok çocuk büyütmüş. Bu küçük fark binlerce yıl boyunca birikince koruyucu çeşit toplulukta yaygınlaşmış. Uppsala Üniversitesi'nin duyurusunda Schlebusch, çalışmanın insanların yeni bir bölgeye yerleştiklerinde karşılaştıkları bir çevresel baskıya görece kısa sürede nasıl uyum sağladığına bir örnek daha eklediğini söylüyor. Karolinska Enstitüsü'nden Karin Broberg ise bulgunun başka bir yönüne dikkat çekiyor: Çevresel zehirlere karşı yalnız ekstra hassas bireyler değil, belirgin biçimde dayanıklı bireyler de bulunuyor.

Rakamlarla koruyucu gen çeşidi

Ekibin 2013'te Environmental Health Perspectives dergisinde yayımladığı önceki çalışma, AS3MT'nin koruyucu çeşidinin farklı topluluklardaki sıklığını da vermişti. Aşağıdaki tablo bu çalışmayı anlatan dergi yazısındaki oranlardan derlendi:

Topluluk	Koruyucu AS3MT çeşidini taşıyanların oranı
San Antonio de los Cobres (Arjantin)	yüzde 68,7
Peru toplulukları	yüzde 50,5
Dünyanın farklı yerlerinden karşılaştırma toplulukları	yüzde 14,3

Şili'de benzer bir tablo

Hikâye Arjantin'le sınırlı kalmadı. Şili Üniversitesi'nden Mario Apata ve arkadaşları 2017'de American Journal of Physical Anthropology dergisinde, Atacama Çölü'ndeki Quebrada Camarones vadisini inceledi. Makalelerine göre bu vadi, Amerika kıtasında arsenik düzeyinin en yüksek olduğu yer; sudaki arsenik litre başına 1.000 mikrogramı aşıyor.

Araştırmacılar dört koruyucu AS3MT çeşidinin bir arada bulunduğu kombinasyonun Camarones'te yüzde 68, daha az arseniğe maruz kalmış Azapa vadisinde yüzde 48, güneydeki San Juan de la Costa'da ise yalnızca yüzde 8 sıklıkta görüldüğünü bildirdi. Bu da tarihsel maruziyet ne kadar ağırsa koruyucu çeşidin o kadar yaygın olduğu fikriyle uyumlu.

Tek bir gen her şeyi açıklamıyor

Bulguların sınırları da var. Her şeyden önce koruma tam değil: Koruyucu çeşit arseniği zararsız hale getirmiyor, yalnızca vücudun onu daha az zehirli yoldan işlemesine yardım ediyor. Arjantin çalışmasının örneklemi yalnız kadınlardan oluşuyor ve 124 kişiyle sınırlı. Şili'de ise Camarones'te test edilenlerin yaklaşık üçte biri koruyucu kombinasyonu taşımıyor; bu da başka genetik ya da çevresel etkenlerin işin içinde olabileceğini düşündürüyor.

Nitekim arsenik işleyişinin tek gene bağlı olmadığını gösteren yeni çalışmalar da geliyor. Chicago Üniversitesi'nin yürüttüğü ve 2025 Eylül'ünde PLOS Genetics dergisinde yayımlanan bir araştırma, arsenikli suya maruz kalan 6.540 Bangladeşlinin idrar verisini inceledi ve AS3MT dışında FMO ile GSTO adlı gen kümelerinin de arsenik ürünlerinin oranlarını etkilediğini buldu. Ancak bu yeni bulunan çeşitlerin arseniğe bağlı deri lezyonlarıyla açık bir ilişkisi görülmedi.

Türkiye de arsenik haritasında

Bu konu bize uzak değil. Kütahya'nın Emet bölgesi, kayaçlardan suya karışan doğal arsenikle bilinen yerlerden biri. Doğan ve arkadaşlarının 2005'te Indoor and Built Environment dergisinde yayımladığı çalışmada, bölgedeki Dulkadir köyünün içme suyunda litre başına 0,3-0,5 miligram, İğdeköy'de ise 8,9-9,3 miligram arsenik ölçüldü. Araştırmacılar arsenik düzeyi arttıkça deri sorunlarının da arttığı bir ilişki bildirdi: Arseniğin yüksek olduğu köyde sakinlerin yaklaşık yüzde 31'inde, düşük olan köyde ise yüzde 5,4'ünde arseniğe bağlı deri bulguları görüldü. Anadolu'daki bu maruziyetin genetik bir iz bırakıp bırakmadığına dair bir çalışmaya rastlamadık; maruziyetin süresi ve ölçeği And örneğiyle kıyaslanabilir değil.

Sırada ne var?

Uppsala ekibi, arseniğe maruz kalan başka toplulukların da benzer uyum gösterip göstermediğini ve başka çevresel zehirlere karşı da benzer genetik direnç gelişip gelişmediğini araştırmayı planladığını duyurmuştu. Açık soru büyük: Sanayi çağının ürettiği yeni kimyasallar, insan genomunda iz bırakacak kadar uzun süre yanımızda kalacak mı? And Dağları'nın cevabı, böyle bir izin ancak binlerce yılda ortaya çıktığını hatırlatıyor.

Fotoğraf: Aguila19, CC BY 4.0, Wikimedia Commons