Bilim Dünyasını Sarsan Keşif: Evrimin Rastgele Olmadığı Ortaya Çıktı
Genetik mutasyonun rastgele doğası, evrimin büyük ölçüde öngörülemez olduğu anlamına gelir. Ancak son araştırmalar, bunun tamamen böyle olmayabileceğini; genler arasındaki etkileşimlerin bir genomun nasıl değiştiğini belirlemede beklenenden daha büyük bir rol oynadığını gösteriyor.
Nottingham Üniversitesi’nden evrimsel biyolog James McInerney, “Bu araştırmanın sonuçları devrim niteliğinde,” diyor.
“Evrimin bir zamanlar düşündüğümüz kadar rastgele olmadığını göstererek, sentetik biyoloji, tıp ve çevre bilimi alanlarında bir dizi olasılığa kapı açtık.”
Nottingham Üniversitesi’nden biyolog Alan Beavan ve meslektaşları, Escherichia coli bakterilerinin 2.000’den fazla tam genomunu araştırmak için yapay zekanın hesaplama gücünden yararlandı.
Bakteriler DNA’larını değiştirme konusunda özellikle hünerlidirler; çevrelerinden genleri çalıp genomlarına dahil etme konusunda oldukça ustadırlar. Yatay gen transferi olarak bilinen bu süreç, bakterilere antibiyotiklerden kolayca kaçmak gibi yeni özelliklere hazır erişim sağlar – seçilimin nesiller boyunca işlemesi için sinir bozucu bir bekleme gerekmez.
İlginç bir şekilde, aynı temel gruba ait yatay olarak aktarılan genler, bakterinin genomunun farklı konumlarında park edebilir. Araştırmacılar, farklı yerlerdeki yatay genleri inceleyerek, genlerin yakın çevresinin onları nasıl etkilediğini görebildiler.
Ünlü evrimsel biyolog Stephen J. Gould’un düşünce deneyini test etmeyi başardılar: evrimsel tarihin bir kasetini tekrar oynatmak her seferinde farklı, öngörülemeyen bir sonuçla sonuçlanacaktır, çünkü evrimsel yollar öngörülemeyen olaylara bağlıdır.
Eğer bu doğruysa, bakterinin genomu yeni bir yatay gen edindikten sonra rastgele evrimleşmeye devam edecektir. Ancak yapay zeka, bu gen edinme olaylarından sonra binlerce “bant tekrarı” boyunca öngörülebilirlik kalıpları buldu.
Nottingham Üniversitesi mikrobiyoloğu Maria Rosa Domingo-Sananes, “Bazı gen ailelerinin, başka bir gen ailesi zaten oradayken bir genomda asla ortaya çıkmadığını ve diğer durumlarda, bazı genlerin farklı bir gen ailesinin varlığına çok bağlı olduğunu gördük” diyor.
Bu ağ, genler arasında pozitif ve negatif ilişkiler çıkarabileceğimiz çok sayıda bireysel kümeye sahiptir.
Dolayısıyla genomun geçmişi, yani o anda hangi genlere sahip olduğu, gelecekte hangi genlere sahip olacağını ya da olmayacağını belirleyebilir. Bunun ipuçlarını daha önce genetik moleküller üzerinde fiziksel olarak yakın konumlanmış genlerin birlikte kaybolması ya da kazanılması yoluyla görmüştük – bağlantılı genler – ancak bu, bakterilerin genomları üzerinde yakın fiziksel bağlantısı olmayan genlerde de gerçekleşiyordu.
Beavan ve ekibi makalelerinde, “Evrimin bazı yönleri deterministiktir – yani, kaseti her oynattığımızda gerçekleşmeleri muhtemeldir” diyor. “Genin varlığı ya da yokluğu sadece genomdaki diğer genlere bağlı olarak öngörülebilir. Örneğin, varsayımsal bir A geni, yalnızca C geninin yokluğunda B geninin varlığını öngörebilir.”
Bu, rastgele mutasyon kuralını bozmuyor; daha çok doğal seçilim güçlerinin moleküler düzeyde de çalıştığını gösteriyor ki bu da yakın zamana kadar tam olarak görebileceğimiz bir hesaplama gücüne sahip olmadığımız bir şeydi. Esasen genomların kendileri, genlerin birbirlerine yardımcı olabileceği veya engel olabileceği kendi mikroskobik ekosistemleridir.
Dolayısıyla, E. Coli’nin evriminin kasetini geri sarmak her seferinde farklı bir evrimsel yörünge ortaya çıkaracak olsa da, aynı zamanda yüzlerce veya binlerce öngörülebilir olay da olacak ve tekrarlanan görüntülemelerde net modeller ortaya çıkacaktır.
Beavan, “Bu çalışmadan yola çıkarak, örneğin bir antibiyotik direnç genini hangi genlerin ‘desteklediğini’ keşfetmeye başlayabiliriz,” diye açıklıyor.
“Dolayısıyla, antibiyotik direncini ortadan kaldırmaya çalışıyorsak, sadece odak geni değil, onu destekleyen genleri de hedef alabiliriz.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Bilim Dünyasını Sarsan Keşif: Evrimin Rastgele Olmadığı Ortaya Çıktı