241 Türün Genomunu Kullanılarak Memeli Yaşam Ağacı Yeniden Tanımlanıyor
Texas A&M Veterinerlik ve Biyomedikal Bilimler Fakültesinden bir grup bilim insanının yürüttüğü araştırma; memeli hayvanların çeşitlenme tarihine ilişkin hararetli bilimsel tartışmaları, kuş olmayan dinozorların yok oluşuyla ilişkilendirerek sona erdiriyor. Çalışma, memelilerin son 100 milyon yıldaki evrimsel zaman çizelgesine kesin bir yanıt veriyor.
Science dergisinde yayımlanan çalışma, insan genomunun evrimsel geçmişini memeli evrimsel geçmişi bağlamında belirlemek için tarihteki en büyük memeli genomik veri setini kullanan dünyanın dört bir yanından bilim insanlarının oluşturduğu bir konsorsiyum olan Zoonomia Projesi tarafından yayımlanan bir dizi makalenin bir parçasıdır. Nihai hedefleri, insanlardaki ve diğer türlerdeki özelliklerin ve hastalıkların genetik temelini daha iyi tanımlamaktır.
Texas A&M Üniversitesi Veteriner Entegratif Biyobilimler Bölümü profesörlerinden Dr. William J. Murphy ve Murphy’nin laboratuvarında yardımcı araştırmacı bilim insanı olan Dr. Nicole Foley tarafından yürütülen araştırma, yaşayan ve soyu tükenmiş organizmaların evrimsel ilişkileri ve çeşitlenmesiyle ilgilenen bir biyoloji dalı olan filogeniye dayanıyor.
Foley, “Temel tartışma, plasental memelilerin (plasentalar içinde gelişen memeliler), avian (kuşlarla ilgili) olmayan dinozorları yok eden Kretase-Paleojen (veya K-Pg) yok oluş olayından önce mi yoksa sonra mı farklılaştığı ile ilgili.” dedi. “Zoonomia’nın devasa kapsamı sayesinde mümkün olan yeni tür analizler gerçekleştirerek, memelilerin K-Pg kitlesel yok oluşuyla ilişkili olarak nerede ve ne zaman çeşitlendiği ve evrimleştiği sorusunu yanıtlıyoruz.”
Kaliforniya Üniversitesi, Davis; Kaliforniya Üniversitesi, Riverside ve Amerikan Doğa Tarihi Müzesindeki işbirlikçilerle birlikte yürütülen araştırma, memelilerin K-Pg yok oluşundan önce, Dünya’nın kara kütlelerinin milyonlarca yıl boyunca birbirinden ayrılıp tekrar bir araya gelmesine neden olan kıtasal sürüklenmenin bir sonucu olarak çeşitlenmeye başladığı sonucuna varıyor. Dinozorların K-Pg yok oluşunun hemen ardından, memelilerin daha fazla alana, kaynağa ve istikrara sahip olduğu dönemde bir başka çeşitlenme dalgası meydana gelmiştir.
Bu hızlanan çeşitlenme oranı, bugün Dünya’yı paylaşan etoburlar, primatlar ve toynaklı hayvanlar gibi memeli soylarının zengin çeşitliliğine yol açmıştır.
Murphy ve Foley’nin araştırması Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi ve Broad Enstitüsünden Elinor Karlsson ve Kerstin Lindblad-Toh’un liderliğindeki Zoonomia Projesi’nin bir parçası olup, aynı zamanda dikkat çekici fenotiplerin (kahverengi ve mavi gözler gibi belirli genlerin ifadesi) temelini ve hastalıkların kökenini anlamak için memeli genomlarını karşılaştırıyor.
Foley, plasental memeliler arasındaki çeşitliliğin hem fiziksel özelliklerinde hem de olağanüstü yeteneklerinde sergilendiğine dikkat çekti.
“Bugün memeliler, küçük yaban arısı yarasasının vızıltılı uçuşundan, Dünya’nın uçsuz bucaksız okyanuslarında yüzen devasa Mavi Balina’nın durgun süzülüşüne kadar muazzam bir evrimsel çeşitliliği temsil ediyor. Birçok tür ekolokasyon için evrimleşti, bazıları zehir üretirken diğerleri kansere direnç ve viral tolerans geliştirdi.” dedi.
“Memeli türleri arasında paylaşılan farklılıklara ve benzerliklere genetik düzeyde bakabilmek, genomun genlerin ifadesini düzenlemek için kritik olan kısımlarını anlamamıza yardımcı olabilir.” diye devam etti. “Bu genomik mekanizmanın farklı türlerde değiştirilmesi, bugün yaşayan memelilerde gördüğümüz özellik çeşitliliğine yol açmıştır.”
Murphy, Foley’nin memelilerin çözülmüş filogenisinin, insan tıbbı ve biyoçeşitliliğin korunması için bir araç olarak karşılaştırmalı genomiğin gücünden yararlanmayı amaçlayan Zoonomia Projesi’nin hedefleri için çok önemli olduğunu paylaştı.
“Zoonomia Projesi gerçekten etkili çünkü 241 farklı memeli genomunu tek seferde hizalayan ve bu bilgileri insan genomunu daha iyi anlamak için kullanan ilk analiz.” diye açıkladı. “Bu büyük veri setini bir araya getirmenin en önemli itici gücü, tüm bu genomları insan genomuyla karşılaştırabilmek ve ardından insan genomunun hangi bölümlerinin memeli evrim tarihi boyunca değiştiğini belirlemekti.”
Genlerin hangi kısımlarının manipüle edilebileceğini ve hangi kısımlarının genin işlevine zarar vermeden değiştirilemeyeceğini belirlemek insan tıbbı için önemlidir. Murphy ve Foley’nin meslektaşlarından biri olan Texas A&M genetikçisi Dr. Scott Dindot liderliğinde Science Translational Medicine’da yapılan yeni bir çalışmada, beyindeki maternal UBE3A geninin işlev kaybıyla tetiklenen yıkıcı, nadir bir nörogenetik bozukluk olan Angelman sendromu için moleküler bir tedavi geliştirmek üzere karşılaştırmalı genomik yaklaşım kullanıldı.
Dindot’un ekibi, Zoonomia Projesi tarafından tanımlanan aynı evrimsel kısıtlama ölçütlerinden yararlandı ve bunları insan nöronlarında UBE3A ifadesini kurtarmak için kullanılabilecek çok önemli ancak daha önce bilinmeyen bir genetik hedefi belirlemek için uyguladı.
Murphy, tarihteki en büyük veri setini kullanarak memeli genomlarını karşılaştırma yeteneğini genişletmenin, kediler ve köpekler de dahil olmak üzere genetik kökenli diğer türlerin rahatsızlıkları için daha fazla tedavi ve tedavi geliştirilmesine yardımcı olacağını söyledi.
Murphy, “Örneğin kediler, insanlar için son derece sağlıksız olan sadece yüksek yağlı, yüksek proteinli bir diyet tüketmelerine olanak tanıyan benzersiz mutasyonlara dayanan fizyolojik adaptasyonlara sahiptir.” dedi. “Zoonomia’nın 241 türlük hizalamasının güzel yönlerinden biri, herhangi bir türü (sadece insanı değil) referans olarak seçebilmemiz ve bu türün genomunun hangi kısımlarının değişime açık olduğunu ve hangilerinin değişime tahammül edemediğini belirleyebilmemizdir. Örneğin kediler söz konusu olduğunda, bu türlerde insanlardaki kardiyovasküler hastalıklar için terapötik hedeflere yol açabilecek genetik adaptasyonların belirlenmesine yardımcı olabiliriz.”
Murphy ve Foley’nin filogenisi, projenin bir parçası olan sonraki makalelerin çoğunda da etkili bir rol oynadı.
Foley, “Bu, damlaya damlaya genomik oluyor.” diye açıkladı. “Geniş kapsamlı projenin bir parçası olarak çalışırken beni en çok memnun eden şeylerden biri, filogenimizi analizlerine dahil ederek kaç farklı araştırma projesinin geliştirildiğini görmek oldu. Bu çalışmalar arasında nesli tükenmekte olan türlerin koruma genomiklerinden farklı karmaşık insan özelliklerinin evrimini inceleyen çalışmalara kadar pek çok çalışma yer alıyor.”
Foley, memelilerin kökenlerinin zamanlamasıyla ilgili çok tartışılan soruyu kesin olarak yanıtlamanın ve gelecek birkaç nesil araştırmacı için temel oluşturan genişletilmiş bir filogeni üretmenin hem anlamlı hem de ödüllendirici olduğunu söyledi.
“İleriye dönük olarak, bu devasa genom hizalaması ve memeli genom evriminin tarihsel kaydı, memelilerde karşılaştırmalı sorular sorarken herkesin yapacağı her şeyin temeli olacak.” dedi. “Bu oldukça havalı.”
Kaynak: https://phys.org
Derleyen: Simge Kara