Hiç Merak Ettinizmi Kalp Niye Solda

[Bahriyeli]

Hiç merak ettiniz mi kalp niye solda

Vücudumuzun içinde her þey çok farklý: Kalp, dalak ve pankreas solda, safra kesesi ve karaciðer saðda... Peki neden kalp saðda deðilde solda? Ýþte cevap:

Hatta akciðer gibi çift organlar da sað ile sol arasýnda morfolojik farklýlýklar sergilerler: Sað akciðer için üç lob ve sol için de iki lob. Baðýrsaklar da sürekli ayný yönde dolandýðýndan yanaldýr.

Peki nasýl oluyor da, baþlangýçta bütünüyle simetrik olan embriyo saðý soldan ayýrýp organlarýný yanlamasýna dizebiliyor?

Bilim adamlarý uzun zamandýr bu sýrrý çözmeye çalýþýyorlardý. Nihayet amaçlarýna ulaþtýlar. Son yýllarda, bu organizasyonun, embriyonun birkaç hücresinin yüzeyindeki küçük kirpikler tarafýndan gerçekleþtirilen rotasyon hareketlerinin sonucu olduðunu belirlediler.

Kararlý bir rotasyon

Nice Sophia Üniversitesi’nde geliþim biyolojisi ve kanser araþtýrma, iþaretleme enstitüsünü yöneten Stephane Noselli, 2004 yýlýndan beri yapýlan araþtýrmalarýn, simetriyi kýran bir yapý olarak kirpiklerin rolünü gittikçe daha fazla kanýtladýðýna dikkat çekiyor.

Her þey "düðüm"le baþlýyor

Her þey otuz yýl kadar önce, Kartagener sendromu olarak bilinen, ender rastlanan genetik bir hastalýða yakalanan kiþilerin incelenmesiyle baþladý.

Son on yýlda fareler üzerinde yapýlan sayýsýz araþtýrma ve özellikle de, ayný zamanda hem kirpikleri hem de iç asimetriyi etkileyen mutasyonlarýn incelenmesi bu asimetrinin nerede baþladýðýnýn keþfedilmesini saðladý.

Her þey "düðüm" düzeyinde baþlýyor. Bu düðüm, gastrülasyon olarak adlandýrýlan, embriyonun geliþiminin erken bir evresinde (2. hafta), ventral kutupta oluþan geçici, küçük bir çöküntü.

Bu aþamada, embriyo hala tam olarak simetriktir ve sýrtýn, karnýn, baþýn ve ayaklarýn neye dönüþeceðine karar vermiþtir. Bu düðüm, her biri birer kirpikle donanmýþ, son derece sýkýþýk 200 ila 300 hücreden oluþur.

Gizemli sinyal

Ancak 1998 yýlýnda Hirokawa ekibinden Shigenori Nonaka video-mikroskopi sayesinde bunun herhangi bir kirpik olmadýðýný belirledi. Nedeni ise, organizmamýzýn önden arkaya doðru açýlýp kapanan klasik kirpiklerinin (iç kulak, solunum mukozalarý) tersine, düðüm kirpiklerinin moleküler yapýlarý nedeniyle, saatin akrep ve yelkovaný doðrultusunda dönmeleridir.

Shigenori Nonaka embriyonun simetrisini bu hareketin bozup bozmadýðýný anlamak amacýyla düðümü yýkayan embriyon dýþý sývýya floresan bilyeler ekleyip kýmýldamalarýný seyretti. Hepsi ayný doðrultuda, sola doðru hareket ediyordu. Bu ilginç fenomen bilim adamlarý tarafýndan "düðümlü akým" olarak adlandýrýldý.

Bu akým oldukça belirleyiciydi. Kirpiklerin dönerken meydana getirdikleri bu akým embriyoyu asimetrik kýlmak amacýyla soluna gizemli bir sinyal gönderiyordu.

Peki ama niye sol?

Bununla birlikte ufak bir sorun söz konusu: Bir rotasyon hareketinin bir tarafta akým yaratýrken diðer tarafta yaratmamasý için hiçbir neden yok.

Nobutaka Hirokawa'nýn ekibi geçen yýl ultra hýzlý bir kamera sayesinde bu baþ aðrýtan soruyu cevaplamayý baþardý. Rotasyon eksenini üç boyutlu inceleyen ekip, bunun embriyonun 40 derece arkasýna yönelmiþ olduðunu belirledi.

Kirpikler embriyonun iç simetrisini nasýl kýrýyorlar?

Embriyon geliþiminin ilk iki haftasýnda tamamen simetriktir. Simetri kýrýlmasý embriyonun yüzeyindeki çukur olan ventral düðümde meydana gelir. Bu düðüm kirpikli hücrelerden oluþmuþtur. Bu kirpikler sývýyý karýþtýrýp embriyonun soluna iterek morfojen moleküllerin konsantrasyonunu saðlarlar.

1. Kabarcýklar meydana gelir. Düðümün hücreleri organlarýn konumunda rol oynayan morfojen kabarcýklarý serbest býrakýrlar.

2. Kirpikler harekete geçer. Bir saatin akrep ve yelkovaný doðrultusunda dönen kirpikler kabarcýklarý sola doðru iterler.

3. Kabarcýklar solda birikir. Kabarcýklar solda birikerek kirpiklerin karþýsýnda patlar ve morfojenleri salýverir.

4. Simetri kýrýlýr

Morfojenler hücre içinde asimetriye yol açan bir dizi olayý tetiklerler

Baþka bir deyiþle, kirpik eðer embriyo yüzeyinden uzakta dikilmiþse etkili bir harekete yol açýyor; düðümün hücrelerine sürtündüðünde ise, etkisiz bir hareket oluþturuyor. Sonuçta da, embriyonun soluna doðru, saðdakine kýyasla çok daha önemli bir akým oluþuyor. Peki tüm bunlar asimetriyi açýklýyor mu?

Bu akýmýn organlarýn yanlamasýna sýralanmasýný nasýl gerçekleþtirdiði tam olarak bilinmediði için bu soruya kesin bir evet yanýtý verilemiyor.

Ýki model

Ancak yine bu konuda da son sözü 2005 yýlýnda Nobutaka Hirokawa söyledi. Japon araþtýrmacý kirpikli hücreleri inceleyebilmek amacýyla bunlarý hücre zarýnýn lipitlerine baðlanan floresan bir maddeyle belirginleþtirdi.

Kendisi araþtýrmalarýyla ilgili þu açýklamalarda bulunuyor: "Sadece düðüm hücrelerini incelemeyi düþünürken, o zamana kadar bilinmeyen bir madde olan, çaplarý 0.3 ila 5 mikrometre arasýnda deðiþen ve sola düðüm akýmýyla iletilen küçük kabarcýklar belirledik."

Hirokawa bunlarý NVP (Düðüm kabarcýk parçacýklarý) olarak adlandýrýyor. Bu keþif tam da, düðüm akýþýnýn asimetriyi nasýl tetiklediðini açýklamak için iki modelin çarpýþtýðý bir döneme denk geldi.

Birinci senaryoya göre, bu akým düðümün çevresindeki kirpikler tarafýndan tamamen mekanik bir þekilde hissediliyor. Ýkinci model ise, bu akýmýn o zamana kadar bilinmeyen morfojen (canlýlarda dýþ þekillerin oluþumu.) molekülleri embriyonun solunda topladýðýný öngörüyor.

Morfojen hipotezi

Nobutaka Hirokawa, keþfettikleri düðüm kabarcýk parçacýklarýnýn morfojen molekül hipotezini güçlendirdiðini belirtiyor. Hirokawa’ya göre, düðümün her bölgesinden yayýlan bu kabarcýklar daha sonra düðüm akýmý tarafýndan embriyonun sol tarafýna taþýnýyorlar.

Burada da patlayýp içlerindeki Sonic Hedgehog ve retinoik asit moleküllerini salýveriyorlar. Bu ikisi de organlarýn asimetrik sýralanmasýnda rol oynuyor.

Bu moleküller hücre içi kalsiyum düzeyini yükseltirken, bunu genlerin asimetrik aktivasyonu izliyor. Embriyonun organojenez olarak adlandýrýlan (5-8 hafta) geliþim sürecinde bu genlerin ürünleri organlarýn yerleþimini belirliyorlar.

Nobutaka Hirokawa, memelilerdeki asimetrinin sayýsýz hücre sürecinin koordinasyonunun iyi bir örneðini oluþturduðunu kaydediyor.

Böylece göz açýp kapayýncaya kadar geçen sürede, kirpikler kalbi sola yerleþtiriyor. Daha sonra diðer kilit iþlevleri yerine getirmek üzere baþka kirpikler devreye giriyor. Bu iþlevler, nöronlara yer deðiþtirtmek, solunum yollarýný artýklardan temizlemek ve spermlerin devinimini saðlamak olarak sýralanabilir.

Hürriyet