Merhaba sevgili okurlar! Bugün sizlerle biyolojik araştırmalarda kullanılan zebra balığını, bilimsel adıyla Danio rerio‘yu tanıyacağız. Değineceğimiz konu başlıkları: “Zebra balığının genel özellikleri”, “Araştırmalarda neden zebra balığı kullanılıyor?”, “Zebra balığı ve insan kalp yapısının benzerliği”, “Zebra balığının hücre metabolizma araştırmalarında kullanılması”, “Yeni tedavilerin geliştirilmesinde zebra balıklarının önemi nedir?”, “Zebra balığı ile çalışmanın zorluğu var mıdır?”

Bu ilginç canlıların bizlerle olan bağlantılarını ve neden bu kadar önemli bir yerleri olduğunu öğrenmeye hazır olun. Şimdiden herkese keyifli okumalar dilerim.

Zebra Balığının Genel Özellikleri

Zebra balığı, Hindistan’a özgü bir balıktır. Hindistan’ın iç akıntılarına ve nehirlerine uyum sağlamıştır. Hindistan ve Hindistan’ın alt kısmı ile Bangladeş’ten, Ganj Nehri ile birlikte denize dökülen Brahmaputra Nehri havzalarına kadar geniş bir coğrafyada yaşarlar. Bir tatlı su balığı olan zebra balığı, 6°C’tan 38°C’a kadar geniş bir sıcaklık aralığına uyum sağlamıştır[1,2].

Zebra balığı, ortalama 25 mm uzunluğa ulaşan fuziform, yani füze ya da su damlası şeklinde olan bir vücut yapısına sahiptir. Zebraya benzer siyah çizgileriyle oldukça hoş görüntüleri vardır. Bu canlılarda dimorfizm görülür. Yani erkek ve dişi zebra balıkları arasında farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıklar bakacak olursak erkekler dişilere göre daha sarı, dişiler de erkeklere göre daha büyük anal yüzgeçlere sahiptir[1].

Zebra balıklarını yumurtadan çıktıkları zaman dişi ya da erkek olarak ayırmak oldukça zordur. Yumurtadan çıktıklarında dişi olarak gözükürler ve erkek bireylerin testisleri 3-4 ay içerisinde olgunlaşır. Zebra balıkları neredeyse her mevsim üreyebilirler. Erkekler dişileri kovalayarak kur yaparlar. Yapılan kovalamada erkek, dişiyi dairesel hareketler yaparak üreme alanına yönlendirmeye çalışır. Üreme sırasında erkek ile dişinin genital bölgesi bir araya gelir ve çiftleşme başlar. Dişi, bir müddet sonra yumurtlamaya başlar. Zebra balıkları omnivor canlılardır. Yani hem otçul hem de etçillerdir. Genelde zooplankton ve böceklerle beslenirler[1,2].

Araştırmalarda Neden Zebra Balığı Kullanılıyor?

İnsan genomuna biyolojik ve genetik olarak benzeyen organizmalar “model organizma” (“model canlı”) olarak seçilirler. Özellikle son yıllarda çeşitli hastalıklar için ilaç tasarımları ve değişik tedavi yöntemler için model organizmalar kullanıldığını biliyoruz. Model organizmaların genom dizilimleri, insanla benzerlik gösterdiği için insanın fizyolojik ve biyolojik süreçlerini araştırabiliyoruz. Bu süreçlerdeki rahatsızlıklara çözüm bulmak için bu model organizmaları kullanmaktayız[3,4,5] .

Zebra balıkları ilk defa 1981’de George Streisinger ve arkadaşlarıyla birlikte biyolojik araştırmalarda kullanılmaya başlandı. O zamandan beri, biyomedikal araştırmalar için popüler bir model canlı haline geldi. Zebra balıklarını, omurgalıların; gelişimi, evrimi, genetiği ve hastalığı üzerinde çalışmak için kullanıyoruz. Zebra balıkları aynı zamanda akvaryumlarımızı da süsleyen hoş bir balık türüdür[1].

Zebra balıklarının araştırmalarımıza uygun birer model organizma olmalarının sebepleri[1,3,4,5]:

  • Küçük olmalarının, kapladıkları hacim ve taşıma gibi birçok kriterce avantajlı bir durum olması,
  • Üretim sürelerinin kısalığı ve insanlara toleranslı olmaları sayesinde esaret altında yetiştirilebilmeleri,
  • Diğer omurgalılarla kıyasla, çiftleştiklerinde çok sayıda yumurta bırakabilmeleri,
  • Gelişimlerinin tüm aşamalarının kolayca gözlemlenebilmesi,
  • Embriyolarının saydamlığı (bu da onları özellikle gelişimsel ve embriyolojik çalışmalar için model bir organizma yapar),
  • İnsan genomu ile birçok homolog gene sahip olmaları nedeniyle insanlar üzerinde araştırılması mümkün olmayan deneylerde kullanılabilmeleri,
  • Embriyogenez sürecinin 24 saat içinde gerçekleşmesi ve bunu izleyen beş gün içerisinde organ oluşumunun tamamlanmasıdır (bu özellik, deneylerde uygulanan maddelerin gözlenmelerini ve tamamlanmalarını kolaylaştırır).

Zebra Balığı ve İnsan Kalp Yapısının Benzerliği

İnsan kalbi ve zebra balığı kalbinin floresan mikroskopu görüntüsü.

Evet başlığı yanlış okumadınız. İnsan ve zebra balığı kalpleri birçok ortak özelliğe sahiptir. Soğukkanlı bir canlıyla sıcakkanlı bir canlının kalp yapıları arasında nasıl bir benzerlik olabileceğini sorgulayabilirsiniz. Lakin ikisinin de kalp yapılarına baktığımızda, kalp kasları oksijenli kanı vücuda pompalar. Kan kalp odacıklarından çıkarak kapakçıktan çıkar ve pompalanır. Her iki organizmada kan, ritmik, düzenli biçiminde akmasını sağlayan miyositlerle sağlanır[3].

Bu ortak özellik sayesinde konjenital kalp hastalıkları başta olmak üzere, Alzheimer ve kanser gibi birçok hastalığa model organizma olmaktadır[3].

Zebra Balığının Hücre Metabolizması Araştırmalarında Kullanılması

Zebra balığında yapılan metabolik inceleme, hem doku düzeyinde hem de tüm vücutta izlenebilmektedir. Zebra balığını kullanarak; metabolomik analiz, izotop izlenmesi, farklı görüntüleme teknikleri ve gen transferi yapılabilmektedir[3].
Son yıllarda ismini sürekli duyduğumuz “metabolomik” ve “metabolomik analiz” kavramları, canlının doku ve hücrelerindeki lipit, vitamin ve hormon gibi metabolitleri saptamak ve tanımlamak için kullanılmaktadır. Bu kavramla birlikte zebra balığı, hücre metabolizması kullanılarak araştırmalara nasıl katkılar sağlamış göz atalım[3,5]:

  1. Yapılan bir araştırmada zebra balığının alkole maruz bırakılması ile yağlanmış karaciğerine baktıklarında, NADH yoğunluğunda artış ve buna bağlı glikojenezde (glikojen üretiminde) azalma görülmüş, keton yığınlarında artış ve trikarbosiklik asit (TCA) döngüsünde azalma tespit etmişlerdir. Bu durum hasta insanlarda görülen değişiklerle benzerlik gösterdiğinden, karaciğer yaralanmaları üzerine çalışma yapmak için ideal koşulları oluşturur[7].
  2. Başka bir çalışmada, metabolomik olarak bakacak olursak, zebra balığındaki vitamin eksikliğinin metabolizmayı etkilediği fark edilmiştir. Bu nedenle omurgalı canlıların metabolizmasında C vitamini hücresel enerjinin devamlılığı için gerekli olduğu tespit edilmiştir.
  3. Yapılan araştırmada genetik olarak değiştirilmiş zebra balığının hücreleri lipit ve yüksek kolesterol birikimini belirlemek için kullanılmış ve sonuç olarak zebra balığının, kolesterol düşürücü ilaçların ve diğer tedavi edici antioksidanlar için kullanılması gerektiği tespit edilmiştir.
  4. Yapılan başka bir araştırmada ise bağırsak emiliminde mikrobiyotanın fonksiyonu araştırılmıştır (“mikrobiyota”, mikroskobik organizma popülasyonlarının içinde bulundukları ekosisteme verilen addır[6]). Araştırmacılar, yağ asidi metabolizmasının, insan metabolizmasının düzenlenmesinde ve hastalıklarda oldukça önemli rolü olan bağırsak mikrobiyotası ile ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Bunun sonucunda yağ asidi metabolizması, mikrobiyotanın yağ emilimini ve vücuttaki enerji dengesini nasıl ayarladığını gösteren yeni bir görüş sağlamıştır.
  5. Hücrelerin temel bir fonksiyonu olan otofajinin, çeşitli dokuların düzenlenmesinde ve enerji metabolizmasının korunmasında çok önemli olduğunu biliyoruz. Anormal bir otofaji, metabolik rahatsızlıklarla ilişkilidir. Bu çalışmalarda zebra balığı modelinin kullanılması otofaji ve metabolizma arasındaki ilişkinin kapısını aralamıştır.

Yeni Tedavilerin Geliştirilmesinde Zebra Balıklarının Önemi Nedir?

Zebra balığı yıllardır hastalık modellemede ve daha birçok araştırmalarda kullanılmaktadır. Tüm omurgalı organizmalar için uygun olması ilaç keşfini kolaylaştırmaktadır. Zebra balığı üzerinde çalışmak, araştırma laboratuvarlarını kurmak ve bakımını sağlamak açısından, diğer kemirgen ve memelilere oranla daha hızlı ve kolaydır. Zebra balığı
ve insan arasındaki genomik benzerlikler nedeniyle lösemi gibi hastalıkların ilaç tasarlanmasında kolaylık sağlar. Aynı zamanda zebra balığının davranışları üzerinde çalışılarak psikotropik ilaçlar üretilmektedir[3].

Zebra Balığı ile Çalışmanın Zorluğu Var mıdır?

Ne kadar omurgalılar içerisinde hücre metabolizması hakkında en iyi bilgiyi zebra balıklarından öğrensek de bazı eksiklikler elbette vardır. Bunlardan birkaçı: Enerji kaynağı olarak yağları değil karbonhidratları tercih etmeleri, organ ve beden ölçüsündeki farklılıklar, akciğerin olmayışı, biyolojik mikro-ortam farklılıkları ve vücut ısısının düşüklüğü gibi durumlardır. Bunlar, çalışmalarda sınırlayıcı etkiler ortaya koymaktadır[3].

Ek olarak…

Zebra balığı ile ilgili yapılan çalışmalardan olan “Bisfenol A’nın zebra balıklarında (Danio rerio) teratolojik etkileri” ve “Beş Farklı Metal Karışımının Ergin Zebra Balığı” konularına da göz gezdirebilirsiniz.

Sonuç Olarak…

Zebra balığı, biyolojinin her alanında önemli bir modeldir. Zebra balığı, dış döllenme ve embriyonun şeffaf olması, fizyolojik ve genetik çalışmalar için uygun özelliklere sahiptir. Zebra balığı ve insanlar arasında morfoloji, genetik ve fizyolojinin büyük ölçüde benzer olması, zebra balıklarını çeşitli insan hastalıkları üzerine çalışma yapmak adına elverişli ve ilgi çekici bir organizma haline getirmektedir. Bu yazımda zebra balığının genel olarak dikkat çeken çalışmalarına değinmeye çalıştım.

KAYNAKÇA

  1. Markowski, D. (2011). Danio rerio” girdisi. Animal Diversity Web. Son Erişim Tarihi: 04.12.2020.
  2. Froese, R. & Binohlan, C.B. (-). Danio rerio (Hamilton, 1822)” girdisi. FishBase. Son Erişim Tarihi: 04.12.2020.
  3. Kayhan, F.E., Kaymak, G., Esmerduruel, H.E. & Tartarkızılkaya, Ş. (2018). Biyolojik Araştırmalarda Zebra Balığının (Danio rerio Hamilton, 1822) Kullanılması ve Önemi. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 7(2): 38-45. Son Erişim Tarihi: 04.12.2020.
  4. Veldman, M.B. & Lin, S. (2008). Zebrafish as a Developmental Model Organism for Pediatric Research. Pediatric Research, 64: 470-476. Son Erişim Tarihi: 04.12.2020.
  5. Teame, T. ve ark. (2019). The use of zebrafish (Danio rerio) as biomedical models. Animal Frontiers , 9(3): 68–77. Son Erişim Tarihi: 04.12.2020.
  6. Karol, S. ve ark. (2010). Biyoloji terimleri sözlüğü. Ankara: Türk Dil Kurumu Yayınları, syf. 444.
  7. Ellis, J.L. & Yin, C. (2017). Histological Analyses of Acute Alcoholic Liver Injury in Zebrafish. Journal of Visualised Experiments, 25(123): 55630. Son Erişim Tarihi: 04.12.2020.

Yazı Sahibi

Merhaba ben Merve Öztaş. Hacettepe biyoloji 2. sınıf öğrencisiyim. Hidrobiyoloji, entomoloji, botanik, nörobilim, psikoloji, ornitoloji gibi bir çok alanda araştırma yapıyorum.