Teksas Üniversitesi’nden bilim insanları, devrim niteliğindeki bir buluşla, milyarlarca yıl öncesine dayanan eski mikropların, insanlar gibi karmaşık yaşam formlarının bağışıklık sistemlerinin şekillenmesinde nasıl kritik bir rol oynadığını ortaya çıkardı. Yapay zekâ (AI) destekli bu öncü araştırma, bu mikropların genetik mirasının (özellikle Asgard arkeleri olarak bilinen gizemli bir gruba ait olanların) virüsler ve enfeksiyonlarla mücadele yeteneğimizi nasıl derinden etkilediğini ortaya koyuyor. Bitkiler, hayvanlar ve hatta en basit algler ortaya çıkmadan çok önce, yeryüzü tek hücreli organizmaların egemenliği altındaydı. Bu ilk yaşam formları arasında, milyarlarca yıl önce gelişen arkea adı verilen bir grubun ataları da vardı. Bugün, “Asgard archaea” olarak bilinen bu eski mikropların torunları, Grönland ve Norveç arasındaki derin okyanus gibi gezegendeki en uç ortamlardan bazılarında saklı kalmaktadır. Bu organizmalar ancak 2015 yılında keşfedildi ve 2020 yılına gelindiğinde bilim insanları onları ilk kez laboratuvar ortamında başarılı bir şekilde yetiştirdi. Mikroskop altında basit bakterileri andıran mütevazı görünümlerine rağmen, Asgard arkeleri bize göründüklerinden çok daha yakın. Genomik çalışmalar, bu arkelerin; bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve insanlar da dahil olmak üzere tüm karmaşık yaşamla ortak bir atayı paylaştığını göstermektedir. Bu ortak ata muhtemelen yaklaşık iki milyar yıl önce yaşamış ve tüm karmaşık organizmaların hücresel planı olan ökaryotların kökenini işaret etmiştir. Çarpıcı yeni bir çalışmada, araştırmacılar Asgard arkelerinin genomlarını analiz etmek ve barındırdıkları antik bağışıklık savunmalarını ortaya çıkarmak için yapay zeka kullandılar. Şaşırtıcı bir şekilde, Asgard arkelerinin, bazıları modern ökaryotlarda da bulunan çeşitli savunma sistemleri geliştirdiğini buldular. Bu durum, mevcut mikroplardaki erken bağışıklık mekanizmalarının muhtemelen tüm karmaşık yaşamın bağışıklık sistemlerinin temelini oluşturduğunu göstermektedir. Bu yapay zeka analizinden elde edilen en önemli bulgulardan biri, günümüzde tüm karmaşık organizmalarda bulunan ‘Bağışıklık Proteini Viperin’in tanımlanmasıydı.
Viperin’in, viral replikasyonu engelleyerek viral enfeksiyonlarla mücadele ettiği ve etkili bir şekilde viral susturucu görevi gördüğü bilinmektedir. Bu bağışıklık proteininin hem ökaryotlarda hem de Asgard arkelerinde bulunması, son ortak atalarında mevcut olduğunu kuvvetle düşündürmektedir. Bu keşif, bağışıklık sistemlerinin nasıl değiştiğine dair anlayışımızı yeniden şekillendirerek, eski yaşamın viral tehditlere nasıl uyum sağladığına dair bir bakış açısı sunuyor. Teksas Üniversitesi’nden baş araştırmacı ve bütünleştirici biyolog Brett Baker, bu keşfin önemini vurguluyor: “Ökaryotlara özgü olduğunu düşündüğümüz bazı bağışıklık savunmalarının aslında Asgard arkelerinden geldiği artık açıkça görülüyor.” Viperin’in ötesinde, Asgard arkea genomlarındaki savunma sistemlerinin yaklaşık %8’i “Argonautes” adı verilen başka bir bağışıklık proteini türüyle bağlantılıdır. Bu proteinler viral DNA’yı keserek virüslerin çoğalmasını ve yayılmasını önleme gibi olağanüstü bir yeteneğe sahiptir. İlginç bir şekilde argonotlar, arkea ve bakterilerden insanlara kadar yaşamın tüm alanlarında “programlanabilir bağışıklık sistemleri” olarak işlev görüyor. Asgard arkelerinde argonotların varlığı, bu eski mikropların karmaşık yaşam değişmeden çok önce sofistike viral savunmalar geliştirdiğini düşündürmektedir. Deneysel bir testte araştırmacılar, Asgard viperi’nin genetik talimatlarını canlı bir sistemdeki işlevini gözlemlemek için Escherichia Coli (Koli Basili) bakterisine klonladılar. Sonuçlar umut vericiydi. Bakteri hücreleri bir virüse maruz kaldıklarında, koruma belirtileri gösterdiler, bu da Asgard viperin’in hücreleri viral enfeksiyondan aktif olarak koruduğunu düşündürdü. Bu araştırmanın belki de en ilgi çekici yönlerinden biri, virüslerin kendilerinin karmaşık hücresel yapıların değişiminde kilit bir rol oynamış olabileceği fikridir. Bazı bilim insanları, ökaryotik hücrelerde genetik materyali barındıran bir bölme olan çekirdeğin viral bir enfeksiyondan dolayı değişikliğe uğramış olabileceğini varsayıyor.
Bu viral fabrika, daha sonra ökaryotların tanımlayıcı bir özelliği haline gelen genetik materyal için koruyucu bir alan sağlamış olabilir. Benzer şekilde, hücrelerimizdeki enerji üreten organeller olan mitokondrinin de erken ökaryotik hücreler ile bakteriyel bir ata arasındaki simbiyotik bir ilişkiden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu hipotezler virüsler, bakteriler ve antik mikroplar arasındaki karmaşık dönüşümsel dansın altını çizmekte ve sonuçta bugün gördüğümüz yaşam formlarını şekillendirmektedir. Bu araştırmada yapay zekanın kullanılması, Asgard arkelerinin gizli sırlarının ortaya çıkarılmasında etkili oldu. Yapay zeka, genişletilmiş genom setini analiz ederek, aksi takdirde fark edilmeyebilecek kalıpları ve bağlantıları belirleyebildi. Bu buluş sadece bağışıklık savunmasının evrimsel kökenlerine dair anlayışımızı geliştirmekle kalmıyor, aynı zamanda modern biyomedikal uygulamalara sahip olabilecek eski genetik mekanizmaları keşfetmek için yeni olanaklar sunuyor. Viperin ve argonautes hakkındaki yapay zeka öncülüğünde gerçekleşen keşifler, viroloji ve immünolojide potansiyel yeniliklerin önünü açıyor. Araştırmacılar bu eski bağışıklık sistemlerini inceleyerek, milyarlarca yıldır virüslere karşı savaş veren mikroplardan ilham alarak modern hastalıklarla savaşmak için yeni stratejiler geliştirebilirler. Bu çığır açan çalışma, bağışıklık sistemi ile ilgili değişim hakkındaki anlayışımızda önemli bir sıçramaya işaret ediyor. Asgard arkea genomlarından elde edilen bilgiler, kendimizi viral enfeksiyonlardan korumak için güvendiğimiz savunma mekanizmalarının bu eski, okyanusta yaşayan mikroplardan kaynaklanmış olabileceğini göstermektedir. Antik yaşam ile modern biyoloji arasındaki bağlantılar keşfedilmeye devam ederken, bağışıklık sisteminin değişim öyküsünün henüz tamamlanmadığı açıktır. Antik ile modern arasında köprü kuran bu araştırma, olası mikrobiyal atalar tarafından verilen görünmez savaşların bizi derin manada şekillendirmeye devam ettiğini ortaya koyuyor. Bu bağlantılar hakkında daha fazla bilgi edindikçe, antik bağışıklık mekanizmalarını modern tıbbın yararına kullanmanın yeni yollarını keşfedebilir ve zamanımızın en zorlu hastalıklarından bazılarıyla mücadele için umut vaat edebiliriz. Kadim geçmiş göründüğü kadar uzak değil; DNA’mızda yaşamaya devam ediyor ve tıpkı milyarlarca yıldır olduğu gibi virüslerle mücadelede vücudumuza rehberlik ediyor.