DNA’daki Gizli Değişim Evrimi Beklenenden Daha Hızlı Yapabilir
Malavi Gölü’nde, yüzlerce çiklit balığı türü şaşırtıcı bir hızla evrim geçirerek bilim insanlarına biyoçeşitliliğin nasıl ortaya çıktığını incelemek için nadir bir fırsat sunuyor.
Araştırmacılar, balıkların yeni ortamlara hızla uyum sağlamasına ve sonunda yeni türler oluşturmasına olanak tanıyan “tersine çevrilmiş” DNA segmentlerini belirlediler. Bu alışılmadık genetik değişiklikler, evrimsel “süper şarj cihazları” gibi işlev görerek popülasyonların olağanüstü bir hızla çeşitlenmesine yardımcı oluyor gibi görünüyor.
Dünya neden bu kadar çok çeşitli bitki ve hayvan içeriyor? Biyolojideki temel sorulardan biri, yeni türlerin nasıl ortaya çıktığı ve yaşamın olağanüstü çeşitliliğinin zaman içinde nasıl geliştiğidir.
Doğu Afrika’daki Malavi Gölü’ndeki çiklit balıkları önemli bir örnek teşkil ediyor. Bu tek gölde, ortak bir atadan 800’den fazla tür ortaya çıkmıştır. Bu çeşitlenme, insanların ve şempanzelerin kendi ortak atalarından ayrılmasından çok daha kısa bir sürede gerçekleşmiştir.
Daha da çarpıcı olanı, bu evrimsel patlamanın aynı su kütlesinde gerçekleşmiş olmasıdır. Bazı çiklitler büyük yırtıcılar olarak evrimleşirken, diğerleri alglerle beslenmeye, kumdan besin filtrelemeye veya planktonla beslenmeye uzmanlaşmıştır. Zamanla, her tür kendi ekolojik nişine uyum sağlamıştır.
Genomda Cevap Arama
Cambridge Üniversitesi ve Antwerp Üniversitesi’nden bilim insanları, bu hızlı evrimsel değişimin nasıl gerçekleştiğini anlamak için yola çıktılar. Bulguları Science dergisinde yayınlandı.
Araştırma ekibi, grubun olağanüstü çeşitlenme hızını açıklayabilecek olağandışı genetik özellikler olup olmadığını görmek için 1300’den fazla çiklit balığının DNA’sını inceledi. Antwerp Üniversitesi’nden kıdemli yazar Hennes Svardal, “Bazı türlerde, beş kromozom üzerindeki büyük DNA parçalarının ters çevrildiğini keşfettik – kromozomal inversiyon adı verilen bir mutasyon türü,” dedi.
Çoğu hayvanda üreme, rekombinasyon adı verilen bir süreç içerir. Bu süreçte, her ebeveynden gelen genetik materyal karıştırılır ve bir araya getirilir.
Ancak, kromozomal inversiyonun içinde rekombinasyon büyük ölçüde engellenir. Sonuç olarak, ters çevrilmiş bölümde bulunan gen grubu bağlantılı kalır ve bir nesilden diğerine birlikte aktarılır. Bu, belirli ortamlarda hayatta kalmayı destekleyen ve evrimsel değişimi hızlandırabilen yararlı gen kombinasyonlarını korur.
Cambridge Genetik Bölümü’nden ilk yazar Moritz Blumer, “Bu, balıkların farklı ortamlara uyum sağlamasına yardımcı olan kazanan genetik kombinasyonları koruyan, en yararlı araçların bir araya getirildiği bir tür alet kutusu gibidir” dedi.
“Süpergenlerin” Gücü
Bilim insanları bazen bu sıkıca bağlantılı gen gruplarına “süpergenler” derler. Malavi Gölü çiklitlerinde yapılan çalışma, bu süpergenlerin çeşitli önemli işlevlere hizmet ettiğini öne sürüyor.
Farklı çiklit türleri yine de birbirleriyle çiftleşebilir, ancak kromozomal inversiyonlar, genetik karışımın miktarını sınırlayarak türlerin belirgin sınırlarını korumaya yardımcı olur. Bu etki, özellikle birden fazla türün yan yana yaşadığı göl bölgelerinde, örneğin onları ayıran fiziksel engellerin bulunmadığı açık kumlu habitatlarda önemlidir.
Bu süpergenlerin içindeki birçok gen, görme, işitme ve davranış da dahil olmak üzere hayatta kalma ve üreme için gerekli olan özellikleri etkiler. Gölün derinliklerinde (200 metreye kadar) yaşayan balıklar, yüzeye yakın olanlardan çok farklı koşullarla karşı karşıyadır. Daha düşük ışık seviyeleri, farklı besin kaynakları ve daha yüksek basınçla karşılaşırlar. Süpergenler, bu ortamlarda gelişmelerini sağlayan genetik özellikleri korumaya yardımcı olur.
Blumer, “Farklı çiklit türleri çiftleştiğinde, tüm inversiyonlar aralarında aktarılabilir; bu da belirli ortamlara adaptasyonlar gibi önemli hayatta kalma özelliklerini beraberinde getirerek evrim sürecini hızlandırır” dedi.
Çalışma ayrıca, bu inversiyonların genellikle bireyin erkek mi yoksa dişi mi olarak gelişeceğini belirlemeye yardımcı olan cinsiyet kromozomları olarak işlev gördüğünü buldu. Cinsiyet kromozomları yeni türlerin nasıl ortaya çıktığını etkileyebildiğinden, bu bulgu bu genetik yapıların evrimdeki rolü hakkında ek sorular ortaya çıkarıyor.
Cambridge Genetik Bölümü’nden ortak kıdemli yazar Profesör Richard Durbin, “Çalışmamız çiklit balıklarına odaklanmış olsa da, kromozomal inversiyonlar sadece onlara özgü değil,” dedi. “İnsanlar da dahil olmak üzere birçok başka hayvanda da bulunuyorlar ve evrim ve biyoçeşitlilikte giderek daha önemli bir faktör olarak görülüyorlar.”
Svardal, “Türleşme sürecini uzun zamandır inceliyoruz,” dedi. “Şimdi, bu süpergenlerin nasıl evrimleştiğini ve yayıldığını anlayarak, bilimin büyük sorularından birine, yani Dünya’daki yaşamın nasıl bu kadar zengin ve çeşitli hale geldiğine, cevap vermeye yaklaşıyoruz.”
Kaynak: https://scitechdaily.com