18 Milyon Yıllık Dişlerde Saklı Evrimsel Sır
Fosil minedeki protein kalıntıları, evrimi incelemek için yeni yollar ortaya koyuyor. Bu moleküller, moleküler koruma konusundaki görüşümüzü geçmişe doğru genişletiyor.
Proteinler doğal olarak zamanla parçalanır, bu da kökenlerinin izini sürmeyi ve biyolojik geçmişlerini korumayı zorlaştırır. Ancak yakın zamanda yapılan bir çalışma, Kenya’nın Rift Vadisi’nde bulunan 18 milyon yıllık fosilleşmiş memeli dişlerinin minesinde korunan antik proteinlerin varlığını ortaya çıkararak, bu hayvanların nasıl yaşadığı ve evrimleştiğine dair yeni bilgiler sundu.
Harvard Üniversitesi ve Smithsonian Müzesi Koruma Enstitüsü’nden araştırmacılar, Nature dergisinde yeni yayınlanan makalelerinde keşiflerini detaylandırıyor. İnsan Evrimsel Biyolojisi Bölümü’nde saha programı direktörü ve çalışmanın baş yazarı Daniel Green, “Dişler ağzımızdaki kayalardır” dedi. “Herhangi bir hayvanın yaptığı en sert yapılardır, bu nedenle yüz ya da yüz milyon yıllık bir diş bulabilirsiniz ve bu diş hayvanın yaşamının jeokimyasal bir kaydını içerecektir.” Bu, hayvanın beslenmesi, su kaynakları ve çevresindeki ortam hakkında bilgi içerir.
Green, “Geçmişte, dişlerin en sert kısmı olan olgun minenin içinde gerçekten çok az protein olması gerektiğini düşünüyorduk” dedi. Ancak ekip, sıvı kromatografi tandem kütle spektrometrisi (LC-MS/MS) adı verilen daha yeni bir proteomik tekniği kullanarak “farklı biyolojik dokularda… çok çeşitli proteinleri” tespit edebildi.
HEB’de doçent olan ve makalenin yazarlarından biri olan Kevin T. Uno, “Teknik, peptitlerin boyutlarına veya kimyalarına göre ayrıldığı birkaç aşamayı içeriyor, böylece önceki yöntemlerle mümkün olandan daha yüksek çözünürlüklerde sırayla analiz edilebiliyorlar” dedi.
Green, “Biz ve diğer akademisyenler yakın zamanda diş minesinin içinde düzinelerce, hatta yüzlerce farklı türde protein bulunduğunu keşfettik” dedi.
Kenya’nın kuzeyinde yer alan ve fosil dişlerden antik proteinlerin elde edildiği yerlerden biri olan Lothagam’daki saha kampının gece görünümü. Kredi: Daniel Green.
Filler ve gergedanlar kalın mine örnekleri sunuyor
Modern dişlerin çok çeşitli proteinler içerdiğini doğruladıktan sonra araştırmacılar dikkatlerini fosillere çevirdi. Fosilleşmiş dişleri incelemek için Smithsonian ve Kenya Ulusal Müzesi ile işbirliği yaparak erken dönem fil ve gergedanlara odaklandılar. Bitki yiyen memeliler olarak bu hayvanlar, bitki örtüsünü öğütmek için uyarlanmış büyük dişlere sahipti. Green, “İki ila üç milimetre kalınlığında mineye sahip olabilirler” dedi. “Üzerinde çalışılacak çok fazla malzeme vardı.”
Green, Napudet adlı kuzey Kenya’daki bir alandan çıkarılan fosilleri inceliyor. Kredi: Fred Horne
Analizleri, bu fosillerde 18 milyon yıl gibi uzun bir süre boyunca korunmuş peptit parçalarını (proteinleri oluşturan kısa amino asit zincirleri) ortaya çıkardı.
Green bu keşfi “alan değiştiren” bir keşif olarak tanımladı. “Daha önce hiç kimse bu kadar eski peptit parçaları bulmamıştı” diyen Green, sonuçların “şok edici” olduğunu da sözlerine ekledi. Bu çalışmadan önce, bilinen en eski peptit dizileri yaklaşık üç buçuk milyon yıllık materyallerden geliyordu. “Smithsonian’da mükemmel bir paleoproteomikçi olan meslektaşımız Tim Cleland’ın yardımıyla, peptit parçalarının yaşını daha önce bilinenin beş ya da altı katına çıkarıyoruz.”
Yaklaşık 16 milyon yıl önce oluşan Kenya’daki Buluk bölgesi, yarıktaki en uzak ve misafirperver olmayan yerlerden birinde bulunmasına rağmen olağanüstü çeşitlilikte fosil faunası ortaya çıkarmıştır. Kredi: Ellen Miller.
Green, tanımlanan peptitlerin, toplu olarak proteom olarak adlandırılan farklı biyolojik rollerde yer alan çeşitli proteinleri temsil ettiğini açıkladı.
“Bu antik dişler konusunda heyecan duymamızın nedenlerinden biri, bu antik fillerin veya gergedanların vücutlarında bulunabilecek tüm proteinlerin tam proteomuna sahip olmamamız, ancak bunlardan bir gruba sahip olmamızdır.” “Bir grup proteinden, tek başına bir proteinden daha fazla bilgi elde edilebilir” diye de ekledi.
Paleobiyoloji ve evrimde yeni potansiyel
Kenya Ulusal Müzesi’nde kıdemli araştırmacı bilim insanı ve makalenin yazarlarından Emmanuel K. Ndiema, bu araştırmanın “paleobiyolojide yeni sınırlar açtığını, bilim insanlarının kemiklerin ve morfolojinin ötesine geçerek soyu tükenmiş hayvanların ve homininlerin moleküler ve fizyolojik özelliklerini yeniden yapılandırmalarına olanak tanıdığını” söyledi. “Bu, evrimsel ilişkilere dair doğrudan kanıt sağlıyor. Dişlerin diğer özellikleriyle birlikte, beslenme adaptasyonları, hastalık profilleri ve hatta ölüm yaşları hakkında çıkarımlarda bulunabiliyoruz – daha önce erişilemeyen bilgiler.”
Bu canlıların yaşamlarına ışık tutmanın yanı sıra, onları tarihe yerleştirmeye de yardımcı oluyor. Uno daha da detaylandırdı: “Bu peptit parçalarını, insanlardaki modern DNA’nın insanların birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu belirlemek için kullanılmasına benzer şekilde, eski hayvanlar arasındaki ilişkileri keşfetmek için kullanabiliriz.”
Green, “Bir hayvanın soyu tamamen tükenmiş olsa bile – ve çalışmamızda analiz ettiğimiz bazı hayvanların yaşayan torunları yok – teorik olarak dişlerinden proteinleri çıkarabilir ve onları filogenetik bir ağaca yerleştirmeye çalışabilirsiniz” dedi. Bu tür bilgiler, paleontologlar arasında bu hayvanların moleküler kanıtlar kullanarak hangi diğer memeli soylarıyla ilişkili olduğu konusunda uzun süredir devam eden tartışmaları çözebilir.”
Antik peptitlerin bulunduğu bu fosillerin bulunduğu Kenya’nın kuzeyindeki Turkana’da Turkwel Nehri’nden bir görünüm. Miyosen volkanik yapılar uzaktan görülebiliyor: Doğu Afrika Rift Sistemi’nin bu bölümünün birçok jeolojik özelliği ve bu çalışmada tanımlanan fosiller ve proteinler Miyosen dönemine (23 ila 5 milyon yıl) tarihleniyor. Kredi: Daniel Green.
Green, bu araştırmanın dünyanın dört bir yanından düzinelerce kurum ve araştırmacının katıldığı çok daha büyük bir projenin “küçük bir yan projesi” olarak başlamasına rağmen, “ne kadar çok şey bulduğumuza şaşırdık. Bu dişlerde gerçekten de çok fazla protein korunmuş durumda.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Fosil Hazinesi Keşfedildi: 518 Milyon Yıllık 118 Türden 17’si İlk Defa Görüldü