Kuşlar Neden Geceleri Göç Eder?

Kuşlarla İlgili Bir Bilmeceydi.

Göçmen kuşların, dünyayı yönlendirmelerine yardımcı olmak için Dünya’nın manyetik alanına güvendikleri 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 bulmuşlardır.

“Protein kriptokromunun düşük ışık seviyelerini toplamada ve cevap vermede son derece verimli olduğunu gösterebildik” dedi ve bulgular üzerine yeni bir araştırmanın baş yazarlarından biri olan SMU kimyager Brian D. Zoltowski. “Bu araştırmanın sonucu, şimdi omurgalı kriptokromlarının gece koşullarında çok düşük ışık yoğunluğuna ve işlevine nasıl cevap verebileceğini anlamamız.”
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’ndeki bir sirkadiyen ritmi uzmanı olan Joseph Takahashi’nin laboratuarı, omurgalı bir fotoaktif kriptokrom molekülünün ilk atomik yapısı olan proteinin kristal yapısını saflaştırmak ve çözmek için diğer UT Güneybatı bilim insanlarıyla birlikte çalıştı. Mavi ışıklı fotoreseptörlerin uzmanı olan Brian Zoltowski’nin laboratuarı, düşük ışık koşulları altında çalışmayı kolaylaştıran CRY4 proteinlerine özgü bir yolu belirleyen, ışıkla çalışan reaksiyonların verimliliğini inceledi. 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. Güneybatı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü ile bir araştırmacı. “Bu ışığa duyarlılık ve CRY4’ün manyetik alandan etkilenme olasılığı bu spesifik kriptokromu çok ilginç bir molekül haline getiriyor.”

Araştırmacılar bir CRY4 örneğini bir güvercinten aldı ve proteinin kristallerini yetiştirdi. Daha sonra kristalleri x-ışınlarına maruz bırakarak, protein içindeki bütün atomların yerlerini belirlemelerini mümkün kıldılar. Çalışmada, güvercinler gece göçebe ötücü kuşların olmasa da, CRY4 proteinlerinin dizilerinin çok benzer olduğunu belirtti.

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.”

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