19 Eylül 2019 Perşembe

Kuşlar Neden Geceleri Göç Eder?

kuşlar neden geceleri göç eder?

Göçmen kuşlar, göç yörüngesine yardımcı olmak için Dünya'nın manyetik alanına güvendikleri bilinmektedir. Ve mavi ışığa duyarlı kriptokrom adlı bir proteinin kuşların göç yapmasını sağladığı bilinmektedir.

Yine de, bu hayvanların çoğunun, fazla ışık olmadığında geceleri göç ettiği bilinmektedir. Dolayısıyla kriptokromun bu şartlar altında kuşlarda nasıl işleyeceği belli değildi.

UT Southwestern Tıp Merkezi'nin SMU (Güney Metodist Üniversitesi) ile işbirliği içinde yürüttüğü yeni bir çalışma, bu bulmacanın cevabını çözmüş olabilir.

Araştırmacılar, göçmen kuşlardan gelen kriptokromların ışığa cevap verme yeteneklerini artıran ve manyetik alanları algılayabilmelerini ve yanıt vermelerini sağlayan bir mekanizma geliştirdiğini bulmuşlardı .

SMU'da Kimyager Brian D. Zoltowski, "Protein kriptokromunun düşük ışık seviyelerini toplamada ve cevap vermede son derece verimli olduğunu gösterebildik." dedi. “Bu araştırmanın sonucu, omurgalı kriptokromlarının gece ışık koşullarında çok düşük ışık yoğunluğuna ve işlevine nasıl cevap verebileceğini anlıyor olmamızdır.” diye de ekledi.

Kriptokromlar hem bitkilerde hem de hayvanlarda bulunur ve çeşitli türlerdeki sirkadiyen ritimlerden sorumludur. Kuşlarda, bilim adamları, kriptokrom sınıfının bir parçası olan CRY4 adlı olağandışı bir göz proteini hakkında daha fazla şey öğrenmeye odaklandılar.

UT Southwestern Tıp Merkezi'nde bir sirkadiyen ritmi uzmanı olan Joseph Takahashi'nin laboratuvarı, omurgalı bir fotoaktif kriptokrom molekülünün ilk atomik yapısı olan proteinin kristal yapısını arındırmak ve çözmek için diğer UT Güneybatı bilim insanlarıyla birlikte çalıştı. Mavi ışıklı fotoreseptörlerin uzmanı olan Brian Zoltowski'nin laboratuvarı, düşük ışık koşulları altında çalışmayı kolaylaştıran CRY4 proteinlerine özgü bir yolu tanımlayan ışık kaynaklı reaksiyonların verimliliğini araştırdı.

UT bitkibilim başkanı Takahashi, "Bitkiler ve böceklerde, kriptokromların fotoaktif olduğu bilinir, bu da güneş ışığına tepki gösterdikleri anlamına gelir. Omurgalılar arasında çok az şey bilinmektedir ve omurgalı kriptokromlarının çoğunluğu fotoaktif görünmemektedir." dedi. "Bu ışığa duyarlılık ve CRY4'ün manyetik alandan etkilenme olasılığı bu spesifik kriptokromu çok ilginç bir molekül haline getiriyor." diye de ekledi.

Araştırmacılar bir CRY4 örneğini bir güvercinden aldı ve proteinin kristallerini yetiştirdi. Daha sonra kristalleri x-ışınlarına maruz bırakarak, protein içindeki bütün atomların yerlerini belirlemelerini mümkün kıldılar.

Çalışmada, güvercinler gece göçebe kuşları olmasa da, CRY4 proteinlerinin dizilerinin çok benzer olduğunu belirtti.

SMU’nun Dedman İnsani Bilimler Fakültesi’ndeki kimya profesörü Zoltowski, “Bu yapılar, atomik ölçekte bu proteinlerin nasıl işlediğini görselleştirmemize ve manyetik alanları algılamak için mavi ışığı nasıl kullanabileceklerini anlamalarına olanak sağlıyor.” dedi. “Yeni yapılar ayrıca, bu proteinlerin nasıl çalıştığının ilk atomik detayını da sağlıyor ve göçmen organizmalarda kriptokromlar hakkında daha ayrıntılı çalışmalar için kapıyı açıyor.” diye de ekledi.

Araştırmada, araştırmacılar protein yapısının çevre bölgelerinde ışık toplama yeteneklerini artırabilecek kilit bölgelere olağandışı değişiklikler keşfetti.

Zoltowski, "Kriptokromlar, bir elektronun bir amino asit dizisi boyunca hareket etmesine neden olan bir ışık fotonunu emerek çalışırlar. Bu amino asitler tipik olarak, elektronların içinden geçebileceği bir tel gibi davranan 3 veya 4 siteden oluşan bir zincirden oluşur." dedi. "Ancak güvercinlerde, bu zincirin 5 alan içerecek şekilde genişletilebileceği tespit edildi." diye de ekledi.

Elektron zincirinin güvercinlerdeki bu mutasyonu kriptokromu, proteinin aktif hale gelmesi için çok fazla ışığa sahip olan kuş ortamına daha az bağımlı hale getirir.

Zoltowski, "Kuşlar, verimliliği artırmak için bir mekanizma geliştirdi. Dolayısıyla, çok az ışık olduğunda bile, göç etmek için yeterli sinyal ürettiler." dedi.

Kaynak