Salyangoz kabuğu neden bazen sola kıvrılır? Japon dağlarındaki cevap bir miyozin geninde

Bulgu yalnız salyangoz meraklılarını ilgilendirmiyor. Kalbimizin göğsün sol tarafında, karaciğerimizin sağda durması da aynı büyük sorunun parçası: Canlılar sağı ve solu nasıl ayırt ediyor? Salyangozlar bu soruyu incelemek için ender bulunan bir pencere açıyor, çünkü onlarda “ters” beden düzeni çoğu zaman bir hastalık belirtisi değil.

Sağ el, sol el ve ayna görüntüsü

Bilim insanları bu özelliğe kiralite diyor. Terim, Yunanca “el” sözcüğünden geliyor ve en kolay ellerimizle anlaşılıyor: Sağ ve sol elimiz birbirinin ayna görüntüsüdür ama ne kadar çevirirseniz çevirin üst üste tam oturmazlar. Sağ elinize sol eldiven giymeye çalışmak bunun gündelik hâli.

Kiralite yaşamın en temel düzeyinde başlıyor. Proteinleri oluşturan amino asitlerin de iki ayna biçimi var, ama canlılar bunlardan yalnızca birini kullanıyor. Bu ayna moleküllerinin kimyası bu ay Nobel'e de konu oldu: 2026 Nobel Kimya Ödülü, ayna görüntüsü moleküllerin yönlendirilmesi üzerine çalışmaları nedeniyle 7 Ekim'de Henri Kagan ile Kenso Soai'ye verildi. Çalışmanın lideri Prof. Angus Davison da araştırmayı duyuran açıklamada zamanlamaya dikkat çekiyor ve kiralitenin nasıl ortaya çıktığı bilmecesinin daha geçen hafta Nobel'le ödüllendirildiğini hatırlatıyor.

Davison'ın aynı açıklamadaki sözleriyle, yaşamın temel yapı taşlarının yönlülüğü, henüz tam anlamadığımız yollarla, kendisi de yönlü olan bedenlere dönüşüyor. Kalbimizin solda olması da salyangoz kabuklarının çoğunlukla sağa kıvrılması da bu temelin üzerinde duruyor. Davison'a göre salyangozların çoğu sağa kıvrık kabuk taşısa da sola kıvrık olanların sayısı az değil, ama iki yönü birden barındıran tür sayısı çok düşük. “Şimdiye kadar bunu nasıl yaptıkları konusunda hiçbir fikrimiz yoktu” diyor.

Yön, ilk hücre bölünmelerinde belirleniyor

Miyozin, hücrelerin hareket etmesine ve biçim değiştirmesine yardım eden bir protein. Başka proteinlerle birlikte çalışarak hücrenin iç iskeletini, yani hücreye biçim veren lif ağını kurmaya katkıda bulunuyor. Kaslarımızın kasılmasından da bu protein ailesinin üyeleri sorumlu.

Araştırmacıların düşüncesine göre Euhadra'daki miyozin proteininde birkaç küçük değişiklik, embriyonun en erken evrelerinde hücrelerin saat yönünde mi yoksa tersine mi büküleceğini etkiliyor. Bu ilk büküm, yetişkin salyangozun hem kabuğunun hem de iç organlarının hangi yöne yerleşeceğini belirleyen başlangıç noktası oluyor. Makalenin başlığında geçen gen adı tam olarak miyozin I a/b.

Burada ince bir ayrıntı var: Salyangozlarda kabuğun yönünü çoğu zaman hayvanın kendi genleri değil, annesinin genleri belirliyor. Nottingham ekibinin 2017'de Evolution Letters dergisinde yayımladığı önceki bir çalışma, Euhadra'da da kabuk yönünün anne genotipiyle belirlendiğini doğruluyordu. Yani yumurtanın içine annenin bıraktığı moleküller, embriyonun ilk bölünmelerine yön veriyor.

Anahtar, zıt yönlülerin çiftleşebildiği bir vadi

Ayna görüntüsü salyangozların genetiğini çözmek kolay değil, çünkü çoğu türde sağa ve sola kıvrık bireyler birbiriyle çiftleşemiyor. Kabukla birlikte üreme organları da bedenin karşı tarafına geçtiği için iki hayvan doğru biçimde karşılaşamıyor. Çiftleşme yoksa gen alışverişi de yok ve hangi genin farkı yarattığını ayırt etmek güçleşiyor.

Euhadra bu açıdan farklı. Ekibin 2017'deki çalışması, sağa kıvrık Euhadra aomoriensis ile sola kıvrık Euhadra quaesita arasında nadir de olsa çiftleşme yaşandığını ve iki grup arasında gen akışı olduğunu göstermişti; araştırmacılar bu nedenle ikisinin aslında tek bir tür sayılması gerektiğini savunmuştu. O çalışmada zıt yönlü salyangozlar arasında beş çiftleşme kayıt altına alınmıştı.

Yeni çalışmanın kilit adımı da buydu: Japonya'nın dağlarının derinliklerinde, iki tipin hem çiftleşebildiği hem de gen alışverişi yaptığı bir vadi bulmak. Böyle bir toplulukta iki tip zamanla genetik olarak karışıyor ve kabuk yönüyle birlikte hareket eden gen bölgesi ortaya çıkarılabiliyor.

Hastalık değil, eski bir çeşitlilik

Çalışmanın en çarpıcı yanı, sola ve sağa kıvrık Euhadra embriyolarının ikisinin de normal gelişmesi. Araştırmacılar herhangi bir hastalık ya da gelişim bozukluğu izine rastlamadı. Genin iki biçimi de eski; çalışmanın başlığındaki “eski polimorfizm” ifadesi de buna işaret ediyor. Polimorfizm, bir gende bir topluluk içinde birden fazla biçimin yan yana bulunması demek. Bunun yanında “solak” biçimde doğal seçilim izleri de saptandı.

Karşılaştırma için ekip, sola kıvrık bireylerin çok nadir görüldüğü göl salyangozuna da baktı. Lymnaea stagnalis adlı bu türde sola kıvrılmayı başka bir gendeki mutasyon yaratıyor ve bu mutasyon gelişimi de bozuyor. Davison'ın ekibi 2016'da yine Current Biology'de yayımladığı bir çalışmada, göl salyangozundaki bu farkı formin adlı bir hücre iskeleti proteininin geniyle ilişkilendirmişti.

Yani iki salyangoz grubu aynı sonuca, ayna görüntüsü bir bedene, iki farklı yoldan varıyor. Birinde bu durum sağlıklı bir doğal çeşitlilik, ötekinde ise kusurlu bir gelişimin yan ürünü.

Bu karşıtlık insan biyolojisi açısından da anlamlı. Neredeyse tüm öteki hayvanlarda sağ-sol düzeni sabit; organların yer değiştirdiği nadir durumlar sıklıkla embriyo gelişimindeki sorunlarla birlikte görülüyor. Araştırmayı duyuran açıklamaya göre salyangozlar, öteki hayvanların neden böyle bir esneklik göstermediğini anlamak için de bir karşılaştırma zemini sunuyor.

Sola kıvrık olmak neden işe yarasın?

Yeni çalışma “solak” gen biçiminde doğal seçilim izi bulduğunu söylüyor ama bu seçilimin neden kaynaklandığını açıklamıyor. Başka araştırmalar ise sola kıvrık olmanın bazı yerlerde somut bir avantaj sağlayabildiğini gösteriyor.

Tohoku Üniversitesi'nden Masaki Hoso ve ekibi 2010'da Nature Communications'ta yayımladığı çalışmada, Japonya'nın Ryukyu Adaları'nda yaşayan ve salyangozla beslenen Pareas iwasakii yılanını inceledi. Bu yılanın alt çenesinin sağ tarafında solundan belirgin biçimde daha fazla diş var ve avını sağa kıvrık kabuklara göre ayarlanmış bir hareket dizisiyle kabuğundan çekip çıkarıyor. Ekibin besleme deneylerinde sağa kıvrık salyangozların hiçbiri yılandan kurtulamazken sola kıvrık olanların yüzde 87,5'i hayatta kaldı.

Bu bulgu Satsuma cinsi salyangozlarla ilgili ve Euhadra'daki seçilim izinin aynı nedene bağlı olup olmadığı yeni makalede ele alınmıyor. Yine de sola kıvrık olmanın her zaman bir “kusur” olmadığını, doğru koşullarda hayatta kalma şansını artırabildiğini gösteren güçlü bir örnek.

Bahçedeki “solak” salyangoz

Nottingham ekibinin adı geniş kitlelere bir salyangozla duyulmuştu. Londra'nın güneybatısında bulunan ve kabuğu sola kıvrık olan Jeremy adlı bir bahçe salyangozu (Cornu aspersum) için Davison'ın ekibi halktan eş bulma çağrısı yapmıştı; çünkü sola kıvrık bir salyangoz rahatça ancak kendisi gibi sola kıvrık bir eşle çiftleşebiliyor. Jeremy 2017'de öldü. 2020'de yayımlanan bir inceleme ise Jeremy'nin solaklığının nadir bir gen biçiminden çok gelişim sırasında yaşanan bir rastlantıdan kaynaklandığını düşündürdü.

Euhadra ise bu açıdan tam karşı uçta duruyor: Orada sola kıvrılma bir rastlantı değil, kuşaktan kuşağa aktarılan, kökü eskiye uzanan sağlıklı bir gen biçimi.

Çözülmeyi bekleyen asıl bilmece

Çalışma, kabuk yönünü belirleyen genetik farkı gösteriyor ama miyozindeki küçük değişikliklerin hücreleri tam olarak nasıl büktüğü henüz bir varsayım düzeyinde. Araştırmacılar bu etkiye “inandıklarını” söylüyor; mekanizmanın ayrıntılı deneylerle gösterilmesi gerekiyor.

Daha derin soru ise yerinde duruyor. Bütün salyangozlar, tıpkı bizim gibi, aynı yönlü amino asitlerden ve aynı yönlü moleküllerden yapılıyor. Buna karşın bazıları sağa, bazıları sola dönen bedenler kurabiliyor. Araştırmayı duyuran açıklamada da belirtildiği gibi, aynı yönlü moleküllerin nasıl olup da yönü değişebilen bedenler ve kabuklar ürettiği hâlâ büyük bir bilmece. Japon dağlarındaki o vadinin salyangozları, bu bilmecenin artık ilk somut parçalarından birini taşıyor.

Fotoğraf: Angusdavison, CC0, Wikimedia Commons