Miami Üniversitesinden araştırmacılar, Karayipler’deki Curaçao açıklarındaki mercan resiflerinde mercanları doğal koşullarda inceledi. Araştırmacılar, yüzeyindeki kıvrımlı yapısı nedeniyle “beyin mercanı” olarak adlandırılan Pseudodiploria strigosa türüne odaklandı.
Araştırma boyunca aynı mercan kolonisi takip edildi. Üç gün her altı saatte bir alınan doku örnekleriyle, mercanın ve hücreleri içinde yaşayan alglerin günün farklı saatlerinde hangi genleri aktif hale getirdiği incelendi. Genlerin aktif olması, hücre içinde hangi biyolojik işlerin yürütüldüğünü anlamak için kullanılan bir gösterge olarak değerlendirildi.
Analizler, gün doğumuyla birlikte mercan hücrelerinde biyolojik hareketlilik başladığını gösterdi. Bu saatlerde hücre içi düzeni sağlayan mekanizmalar devreye girerken, proteinlerin yenilenmesi ve temel hücre sistemlerinin güne hazırlanmasını sağlayan süreçler yaşandı.
Protein yenilenmesi, hücre içinde gün boyunca yıpranan ya da zarar gören yapıların parçalanarak yerlerine yenilerinin yapılması anlamına geliyor. Araştırmacılar, bu süreci mercanın yeni güne hazırlanma evresi olarak tanımlıyor.
Öğle saatleri: Büyüme ve enerji kullanımı
Gün ilerledikçe, özellikle öğle saatlerinde mercanlarda büyüme ve enerji kullanımıyla ilişkili biyolojik yollar daha aktif hale geldi. Bu dönemde mercanın hücreleri içinde yaşayan algler yoğun biçimde fotosentez yaptı.
Fotosentez, alglerin güneş ışığını kullanarak enerji üretmesi ve bu enerjinin büyük bölümünü mercana aktarması süreci olarak biliniyor. Mercanlar, bu sayede gün boyunca ihtiyaç duydukları enerjinin büyük kısmını karşılıyor.
Fotosentez, mercanlar için temel bir enerji kaynağı sağlasa da bu süreç tamamen sorunsuz işlemiyor. Güneş ışığı kullanılarak enerji üretilirken, hücre içinde “reaktif oksijen türleri” olarak adlandırılan bazı yan moleküller de ortaya çıkıyor. Bu moleküller normal koşullarda kısa sürede etkisiz hale getiriliyor ancak yoğun fotosentez sırasında biriktiklerinde, hücrenin genetik yapısını taşıyan DNA’ya ve hücre yapılarına zarar verebiliyor.
Bu durum, mercanların gündüz saatlerinde enerji üretip büyümesini sağlarken aynı zamanda hücre içinde yıpratıcı bir baskı oluşmasına yol açıyor. Araştırmaya göre mercanlar, gün boyunca kazandıkları enerjinin bedelini hücre düzeyinde biriken bu hasarla ödüyor ve bu hasarın giderilmesi için gece saatlerinde onarım süreçlerini devreye sokuyor.
Gece saatleri: Onarım ve bakım zamanı
Gece mercanlarda farklı bir yön değişimi gözlendi. Hücre onarımı, DNA tamiri ve gün boyunca oluşan hasarın giderilmesini sağlayan süreçler bu saatlerde daha aktif hale geldi. DNA tamiri, hücrenin genetik bilgisinde meydana gelen bozulmaların düzeltilmesini sağlayan mekanizmaları ifade ediyor.
Araştırmacılara göre mercanlar, gece saatlerini bu onarım süreçlerine ayırarak gündüz oluşan hasarı telafi ediyor. Bu durum dışarıdan bakıldığında klasik bir uyku gibi görünmese de, hücre düzeyinde dinlenme ve toparlanmaya karşılık geliyor.
Algler tamamen durmuyor
Araştırmada mercanların hücreleri içinde yaşayan algler de ayrı olarak değerlendirildi. Alglerde de gün ve gece arasında bazı değişimler gözlendi ancak bu değişimler mercan kadar belirgin olmadı.
Fotosentez gece saatlerinde durdu ancak alg hücreleri temel yaşam faaliyetlerini sürdürmeye devam etti. Bulgu, mercan ve alglerin aynı ortamda yaşamalarına rağmen farklı biyolojik ritimlere sahip olduğunu ortaya koydu.
Çalışma kapsamında mercanların üzerinde ve içinde yaşayan mikroorganizmalar da analiz edildi. Sonuçlara göre mikropların türleri gün boyunca büyük ölçüde sabit kaldı. Ancak bu mikroorganizmaların birbirleriyle kurduğu ilişkiler ve üstlendikleri metabolik görevler gün ve gece arasında farklılaştı. Bu durum, mercan ekosisteminin yalnızca mercan ve alglerden değil, mikroorganizmalarla birlikte çalışan karmaşık ve zamanla değişen bir yapıdan oluştuğunu gösteriyor.
Araştırmacılar, elde edilen sonuçların uykunun yalnızca beyin ve sinir sistemiyle ilişkili olmadığını ortaya koyduğunu belirtiyor. Merkezi bir sinir sistemi bulunmayan canlıların da belirli zaman dilimlerini hücresel bakım ve onarıma ayırabildiği görülüyor.
Kaynak: Cell Host & Microbe