Sivrisineğin burnunun direği: Orco

Ağustos ayının yirmisinde Dünya Sivrisinek Günü’nü idrak ettik. Yani sivrisinek-sıtma bağlantısının keşifini bir kez daha andık. Ama bu sefer sivrisineklerin insana merakına dair daha çok şey biliyorduk.

İngiliz hekim Ronald Ross’un, 1897 yılında Hindistan’da yaptığı gözlemlerle başlayan keşifler silsilesi sayesinde bugün sıtma asalağının sivrisinek ve insandaki döngüsü hakkında geniş bilgiye sahibiz:

Bu bilgiler sayesinde sivrisinekten ve dolayısıyla sıtmadan korunabilmek için çeşitli yollar denedik geçen 116 yıl boyunca. Bir yandan sivrisinekle aramıza tül perde çekerken (Şekil 1), bir yandan da onlarla kimyasal yollardan mücadele ettik. Ne var ki bunlar hem yeterli olmadı, hem de çevreye ciddi zararlar verdi.

Sivrisineğin insanla ilişkisinine son eğilenlerden biri Rockefeller Üniversitesi’nden genetikçi Leslie Vosshall oldu. Vosshall ve ekibi bu yıl yayınlanan araştırmalarıyla şu soruyu cevaplandırdı: Bir sivrisinek nasıl oluyor da bir insanı tanıyıp ondan kan emiyor?

ORCO, sivrisineğin karşısındakini tanımasında rol oynuyor

Vosshall’un bu çalışması, aslında daha önce ekibiyle sirke sineğinde (Drosophila melanogaster) yaptığı araştırmalara dayanıyor. O zaman sineklerin koku almaçlarına eğilmiş, hangi kokuya özelleşmiş olursa olsun, bir almacın işlemesi için ORCO adlı bir proteinin şart olduğunu bulmuşlardı.

Vosshall ve öğrencileri, o halde acaba bu protein sivrisineklerde de benzeri bir işlev görüyor olabilir mi, diye sordular. Çünkü özellikle insanlara hastalık bulaştıran iki sivrisinek türünün (Anopheles gambiae ve Aedes aegypti) dişileri omurgalı hayvanlardan, özellikle de insandan beslenir. İnsandan emdikleri kandan gelen besinle kendi yumurtalarını büyütürler. İnsanı tanıyıp bulmak için ise iki sinyalden yararlanırlar: Birincisi insandan gelen yoğun karbon dioksit (CO₂), diğeri de insan kokusu.

ORCO proteininin bu işte de bir parmağı olup olmadığını anlamak için ekip önce özel bir yöntemle sivrisineğin genlerinden ORCO proteinini kodlayan geni (orco) çıkarmış. Bu değişinik (mutant) sivrisinekler artık ORCO proteinini üretemez olmuş. (Yazının kalanında bunlara kısaca ORCOsuz diyeceğim.) Daha yakından incelediklerinde, daha önce sirke sineklerinde gördüklerini görmüşler: Normalde ORCO ile işleyen almaçların bulunduğu organ olan duyargadaki sinirlerin etkinliği azalmış. Hayvancağızlar birçok kokuyu algılayamaz olmuşlar. Meselâ, kıvamı balınkine çok benzeyen, ama kokusuz bir madde olan gliserolü baldan ayırt edememişler.

Ekip bir de bu ORCOsuz sivrisineklerin insan kokusunu ne kadar ayırt edebildiklerini görmek istemiş. Bunun için insanlarca giyilmiş veya hiç giyilmemiş gömlek kollarından gelen havayı sivrisineklere koklatmışlar, ama tamamen CO₂’siz bir ortamda. Normal sivrisinekler insanca giyilmiş gömlekten gelen kokuyu tercih etmiş, ama ORCOsuz sivrisinekler bunlar arasında bir fark görmemiş. Gelgelelim aynı deney CO₂ ile tekrarlanınca, ORCOsuz sinekler de hangi havanın insanca giyilmiş gömlek kolundan geldiğini kolayca bulabilmişler. Demek ki sivrisinekler insan bulmak için tek bir algıya dayanmıyor, CO₂ ile işleyen bir yöntem daha daha kullanıyor olmalı.

Peki acaba bu sinekler canlılar arasında ayrım yapabiliyor mu? Bunu inceledikleri deneyde, sıradan sivrisinekler insandan gelen havayı, bir kobaydan (Cavia parcellus) gelen havaya tercih etmişler, ama ORCOsuz sinekler bunu yapmamış. Yani ORCOsuz sivrisinekler omurgalı bir hayvanı bulabiliyor, ama o omurgalının insan olup olmadığını ayırt edemiyor.

 ORCO, sivrisinek-savarların işlemesi için gerekli

Bu sivrisinekleri kullanarak araştırmacılar bir de eski bir bilmeceyi çözmek istemişler: Yaz aylarında kullandığımız sivrisinek-savar bileşik DEET’nin (N,N-dietil-meta-toluamit) işleyişi.

Deneyde araştırmacı kolunu DEET ile sıvayıp sineklerin olduğu kafesin yanına koyunca normal sinekler hemen koldan uzaklaşmış. Ama ORCOsuz sinekler DEET’li ve DEET’siz kol arasında tercih yapmadan her ikisine de yaklaşmış. Yani DEET, ORCOsuz sinekler üzerinde etki göstermemiş. Aşağıdaki videoda solda bormal sineklerin, sağda ise ORCOsuz sineklerin davranışını izleyebilirsiniz:

Bu deney öncesinde bazı araştırmacılar bu bileşiğin sivrisineğin koku algısını engellediğini, dolayısıyla sivrisineğin insanları algılayamadığını iddia ediyordu. Ama eğer bu doğru olsaydı bu deneyde koku algısı zaten bozuk olan ORCOsuz sinekler insan kolunu bulamamalıydılar. Ama bulabildiler. Üstelik DEET’nin varlığı bu durumu etkilemedi. O halde DEET bu kokunun algısını engelleyerek etki gösteriyor olmamalı. Geriye iki seçenek kalıyor: DEET’nin kokusu ya sineğin hoşuna gitmiyor, ya da bu almaçların işini doğru yapamamasına neden oluyor, bir nevi sineğin kafasını karıştırıyor. Bunlardan hangisinin doğru olduğunu anlamak için önümüzdeki araştırmalara bakacağız.

ORCOsuz sineklerin fark edemediği, yalnızca havadaki, yani uçuşkan DEET idi. Araştırmacılar DEET sürdükleri kollarını bu sefer sinek kafesinin içine daldırınca (evet, yaptılar bunu: Şekil 2 ve 3), ORCOsuz sinekler kola yine yaklaştılar, hattâ kondular ama konar konmaz onu sokamadan geri uçtular. Belli ki havadaki DEET’yi fark edemiyorlardı ama koldakini, temas edince fark edebilmişlerdi. Yani sivrisinekler uçuşkan ve durağan DEET’yi farklı şekilde algılıyor olmalı.

Bu sonuçlar neye yarayacak?

Bu araştırmalar DEET bilmecesini çözmedi ama çözümüne bir hayli ipucu sağladı. Voshall laboratuvarındakiler şimdi bu çözümü tamamlamaya çalışıyor.

Bu sonuçlar bize doğrudan doğruya bir sivrisinekle mücadele silâhı sağlamıyor. Gözümüzü karartıp ORCOsuz sivrisinekleri doğaya saldığımızı varsayalım. Bunlar besin bulamayarak kısa zamanda tükenecek, doğadaki hastalık taşıyıcısı sivrisineklere karşı bir etki göstermeyecektir.

Ancak ORCOsuz sineklerle yapılan bu deneyler, sivrisineğin insanla ilişkisinde koku algısının önemini ortaya koyuyor. Bu deneylerde sivrisineğin birçok koku algısı kökten engellenmişti. Şimdi, bu engellenen kokulardan hangisinin daha önemli olduğu araştırılabilir ve belki o bilgi bize sıtma ile savaşta önemli bir silâh sağlayabilir.

Kaynaklar ve notlar

• M. DeGennaro vd., 2013. orco mutant mosquitoes lose strong preference for humans and are not repelled by volatile DEET. Nature 498:487-491
• M. DeGennaro, 2013. Mutant mosquito solves mysteries of attraction and repulsion. Incubator
• M. Tufet, 2013. World Mosquito Day – a Wellcome perspective. Wellcome Trust Blog
• (Yazarsız), 2013. Genetic engineering alters mosquitoes’ sense of smell. HHMI News
• Şekil 2 ve 3’ün kullanımına verdikleri izin için Howard Hughes Tıp Enstitüsü’ne teşekkürler.