Antik İnsan DNA’sından Elde Edilen Keşifler
Avrupa ve Batı Asya’dan (Avrasya) 5.000 antik insan genomu üzerine bugüne kadar dünyanın en büyük veri setinden elde edilen verileri analiz eden yeni araştırma, Batı Avrasya’nın tarih öncesi insan gen havuzlarını daha önce görülmemiş ayrıntılarla ortaya çıkardı.
Sonuçlar, Kopenhag Üniversitesi’nden uzmanların liderliğinde ve İngiltere, ABD, Almanya, Avustralya, İsveç, Danimarka, Norveç, Fransa, Polonya, İsviçre, Ermenistan, Ukrayna, Rusya, Kazakistan ve İtalya’daki üniversite ve müzelerden yaklaşık 175 araştırmacının katkılarıyla oluşturulan uluslararası bir araştırma ekibi tarafından Nature dergisinin aynı sayısında yayınlanan dört makalede sunulmuştur. Çok sayıda araştırmacı, arkeoloji, evrimsel biyoloji, tıp, antik DNA araştırmaları, bulaşıcı hastalık araştırmaları ve epidemiyoloji gibi çok çeşitli bilimsel disiplinleri temsil etmektedir.
Nature makalelerinde sunulan araştırma keşifleri, 5.000 genomun bir alt kümesinin analizlerine dayanıyor ve şunları içeriyor:
Yaklaşık 4.000 yıl öncesine kadar güneyde Karadeniz’den kuzeyde Baltık Denizi’ne kadar Avrupa boyunca uzanan kültürel olarak belirlenmiş bir bariyerin geniş genetik etkileri.
Tip 2 diyabet ve Alzheimer hastalığı da dahil olmak üzere çeşitli hastalıklar için risk genlerinin, 5.000 yıldan daha uzun bir süre önce gerçekleşen büyük göç olaylarının ardından Avrasya’da nasıl dağıldığının haritalandırılması.
İskandinavya’da multipl skleroz prevalansının Güney Avrupa’ya kıyasla neden iki kat daha yüksek olduğunu açıklayan eski göçlere dair yeni bilimsel kanıtlar.
Danimarka’da tek bir bin yıl içinde neredeyse tamamen gerçekleşen iki nüfus değişiminin haritalanması.
5.000 antik insan genomu projesi
Avrupa ve Batı Asya’daki müzeler ve üniversitelerle kurulan bilimsel ortaklık sayesinde elde edilen kemik ve dişlerin analiziyle 5.000 antik insan genomundan oluşan eşi benzeri görülmemiş veri seti yeniden yapılandırıldı. Dizileme çalışması Illumina teknolojisinin gücü kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Örneklerin yaşı Mezolitik ve Neolitik dönemlerden Bronz Çağı, Demir Çağı ve Viking dönemine ve Orta Çağ’a kadar uzanmaktadır. Veri setindeki en eski genom yaklaşık 34.000 yıl önce yaşamış bir bireye ait.
“Antik insan genomları projesinin asıl amacı, beyin bozuklukları araştırmalarında yeni bir hassas araç olarak Avrasya’dan 1.000 antik insan genomunu yeniden yapılandırmaktı” diyen Kopenhag Üniversitesi’nden üç profesör, 2018 yılında DNA veri seti fikrini ortaya atmış ve proje konseptinin ana hatlarını belirlemişlerdir: Eske Willerslev, Cambridge Üniversitesi’nde antik DNA analizi uzmanı ve projenin direktörü; Thomas Werge, zihinsel bozuklukların altında yatan genetik faktörler uzmanı ve Danimarka Başkent Bölgesi’nde Ruh Sağlığı Hizmetleri sunan Biyolojik Psikiyatri Enstitüsü’nün başkanı; ve Rasmus Nielsen, ABD’de Berkeley Kaliforniya Üniversitesi’nde antik DNA’nın istatistiksel ve hesaplamalı analizleri uzmanı.
Amaç, beyin bozukluklarının izlerini ve genetik evrimsel geçmişini mümkün olduğunca geriye giderek incelemek ve bu bozukluklara ilişkin yeni tıbbi ve biyolojik anlayışlar kazanmak için benzersiz bir antik genomik veri seti üretmekti. Bu, antik DNA profillerinden elde edilen bilgilerin diğer birçok bilimsel disiplinden elde edilen verilerle karşılaştırılmasıyla gerçekleştirilecekti.
Üç profesörün başlangıçta bu araştırma için aday olarak belirlediği beyin rahatsızlıkları arasında Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı ve multipl skleroz gibi nörolojik rahatsızlıkların yanı sıra DEHB ve şizofreni gibi zihinsel rahatsızlıklar da yer alıyordu.
2018 yılında üç profesör, özel DNA veri setinin derlenmesi için fon sağlamak üzere Danimarka’nın önde gelen araştırma vakıflarından Lundbeck Vakfı’na başvurdu. Kopenhag Üniversitesi’nde yeni kurulan ve daha sonra Lundbeck Vakfı GeoGenetik Merkezi adını alan bir merkez aracılığıyla koordine edilecek olan proje için toplam 60 milyon DKK (yaklaşık 8 milyon Euro) tutarında beş yıllık bir araştırma bursu verildi.
“Lundbeck Vakfı’nın 2018’de yaptığı gibi, bu projeye bu kadar büyük bir araştırma hibesi vermenin mantığı, her şey yolunda giderse, beyin bozukluklarının altında yatan genetik mimarinin zaman içinde nasıl geliştiğine dair daha derin bir anlayış kazanmanın öncü bir yolunu temsil edeceğiydi. Ve beyin hastalıkları bizim özel odak alanımızdır” diyor Lundbeck Vakfı Araştırma Direktörü Jan Egebjerg.
Lundbeck Vakfı aynı zamanda otizm, DEHB, şizofreni, bipolar bozukluk ve depresyon gibi ruhsal bozuklukların genetik ve çevresel nedenlerine ilişkin dünya çapındaki en büyük çalışmalardan biri olan iPYSCH konsorsiyumunu da desteklemektedir ve burada bu bozukluklar için genetik risk profillerini mümkün olduğunca kesin hale getirmeye odaklanılmaktadır.
Nature dergisinde bildirilen sonuçlar, antik genomik veri setinin büyük Danimarka iPYSCH konsorsiyumundan alınan kimliksizleştirilmiş genetik veriler ve UK Biobank’ta kayıtlı 400.000 günümüz bireyinden alınan DNA profilleri ile karşılaştırılmasıyla doğrulanmıştır.
Birçok zorluk
Profesör Werge, projenin öncülünün deneysel olduğunu anlatıyor. “Eski insan örneklerini toplayarak onlardan neler elde edebileceğimizi görmek istedik, örneğin hastalıkların ve bozuklukların nasıl evrimleştiğine dair bazı çevresel arka planları anlamaya çalıştık. Gördüğüm kadarıyla, projenin Nature dergisinin dört makalede anlatılmasını isteyecek kadar büyük ve karmaşık boyutlara ulaşmış olması oldukça benzersiz.”
Profesör Willerslev, DNA veri setinin derlenmesinin büyük lojistik zorluklar yarattığını belirtiyor. “Avrasya bölgesindeki müzelerde ve diğer kurumlarda dağınık halde bulunduğunu bildiğimiz arkeolojik insan dişi ve kemiği örneklerine erişmemiz gerekiyordu ve bu da birçok işbirliği anlaşması gerektiriyordu. Ancak bu anlaşmalar yapıldıktan sonra işler gerçekten yoluna girdi; veri seti hızla büyüdü ve şu anda 5.000 antik insan genomunu aşmış durumda. Veri setinin büyüklüğü, sonuçların hem kullanılabilirliğini hem de kesinliğini muazzam ölçüde artırdı.”
Profesör Nielsen, Kopenhag Üniversitesi’ndeki laboratuvarlarda eski diş ve kemiklerden toplanan bilgilerin istatistiksel ve biyoinformatik analizlerinin planlanmasından sorumluydu. Ve DNA’nın genellikle ciddi şekilde bozulmuş olduğu çok büyük bir veri hacmiyle uğraşıyordu.
“Daha önce hiç kimse bu kadar çok antik genomu analiz etmemişti. Şimdi bu kadar büyük veri hacimlerini nasıl işleyeceğimizi bulmamız gerekiyordu. Sorun, ham verilerle çalışmanın çok zor olmasıydı çünkü birçok hata içeren çok sayıda kısa DNA dizisi elde ediyorsunuz ve daha sonra bu dizilerin insan genomunda doğru konuma doğru şekilde eşleştirilmesi gerekiyor. Ayrıca, eski diş ve kemiklerde bulunan tüm mikroorganizmalardan kaynaklanan kontaminasyon sorunu da var.
“Milyonlarca parçadan oluşan bir yapbozun diğer dört eksik yapboz setiyle karıştığını ve ardından tüm bunları bir saat boyunca bulaşık makinesinde yıkadığınızı düşünün. Sonrasında hepsini bir araya getirmek hiç de kolay bir iş değil. Sonunda elde ettiğimiz başarının anahtarlarından biri, tam da bu sorunun üstesinden gelmek için algoritmalar geliştiren Lozan Üniversitesi’nden Dr. Olivier Delanau ile birlikte çalışmamız oldu” diyor Profesör Nielsen.
Uluslararası ilgi
Büyük bir antik insan genomu veri setinin derlenmekte olduğuna dair söylentiler kısa sürede bilim çevrelerinde dolaşmaya başladı. Profesör Werge, Willerslev ve Nielsen, 2022’den bu yana ilginin çok yüksek olduğunu söylüyor. “Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılardan -özellikle de hastalıkları araştıranlardan- sürekli olarak antik DNA veri setini keşfetmek için erişim talep eden sorular alıyoruz.”
Dört Nature makalesi, 5.000 genomdan oluşan büyük veri setinin, günümüz insan DNA verilerinin analizleri ve diğer birçok araştırma alanından gelen girdilerle birleştirildiğinde hastalıklar hakkında yeni bilgiler sağlayabilen hassas bir araç olarak hizmet ettiğini göstermektedir.
Profesör Willerslev’e göre bu bile başlı başına son derece şaşırtıcı. “Bu büyüklükteki eski bir genomik veri setinin hastalık araştırmalarında pek çok farklı bağlamda uygulama alanı bulacağına şüphe yok. Bu 5.000 genomluk veri setinden elde edilen yeni bilimsel keşifler yayınlandıkça, daha fazla veri kademeli olarak tüm araştırmacıların erişimine açılacaktır. Nihayetinde, veri setinin tamamı herkes için açık erişim olacaktır.”
Kaynak: https://phys.org
Derleyen: Figen Berber
Antik DNA’dan Eksik X Kromozomlu İlk Tarih Öncesi İnsan Tanımlandı