İmkansızı Başaran ve Neandertal ile Tanışan Adam: 2022 Nobel Ödüllü Svant Paabo
2022 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, İsveçli antropolog ve paleogenetikçi Svante Paabo’ya “soyu tükenmiş homininlerin genomları ve insanın evrimi hakkındaki keşifleri nedeniyle” verildi. Svante Paabo, çoktan aramızdan ayrılan Neandertalleri ve Denisovalıları daha net ve insanlara daha yakın hale getirdi. Artık onların genlerinden bize ne aktarıldığını biliyoruz.
Neandertaller
Yok oluşlarından 40 bin yıl sonra, genomlarını okuyan ve böylece büyük bir uygarlığın hafızasını restore eden bir adam geldi. Bu adam Svante Paabo.
Neandertaller, yaklaşık yarım milyon yıl önce, büyük olasılıkla Homo heidelbergensis’in daha önceki bir atasından evrimleştiler. Son derece gelişmiş ve başarılı olmuşlar, Akdeniz’den Sibirya’ya kadar geniş bir alana yayıldılar ve akıllıydılar. Beyinleri ortalama olarak Homo sapiens’inkinden daha büyüktür.
Büyük av hayvanlarını avladılar, bitkiler, mantarlar ve deniz ürünleri topladılar. Yemek pişirmek için ateşi kullandılar, ayrıntılı aletler yaptılar, hayvan derilerinden giysiler diktiler, deniz kabuklarından boncuklar yaptılar ve mağara duvarlarına garip semboller oydular. Çocuklara, yaşlılara ve hastalara baktılar, barınaklar oluşturdular. Kışın soğuğundan, yazın sıcağından kurtuldular. Ölülerini gömdüler ve sonra gittiler.
Biz nereden geldik?
Kökenimiz ve bizi benzersiz kılan şey, eski çağlardan beri insanoğlunun ilgisini çekmiştir. Paleontoloji ve arkeoloji, anatomik olarak modern insan Homo sapiens’in ilk olarak yaklaşık 300.000 yıl önce Afrika’da ortaya çıktığına dair kanıtlar sağlamıştır.
O zamanlar, en yakın akrabalarımız olan Neandertaller, Afrika’nın dışında gelişti ve yaklaşık 400.000 yıldan 40.000 yıl öncesine kadar Avrupa ve Batı Asya’ya yerleşti. Yaklaşık 70.000 yıl önce, Homo sapiens Afrika’dan Orta Doğu’ya büyük göçü başlattı ve oradan dünyaya yayıldı.
Böylece Homo sapiens ve Neandertaller on binlerce yıl Avrasya’nın geniş bölgelerinde yan yana yaşadılar. Ama Neandertallerle olan ilişkimiz hakkında ne biliyoruz? Cevap genetikle aranmaya başladı. 1990’ların sonunda, neredeyse tüm insan genomu dizilenmişti.
Bu, farklı Homo popülasyonları arasındaki genetik ilişki hakkında daha fazla araştırmayı mümkün kılan önemli bir başarıydı. Bununla birlikte, modern insanlarla soyu tükenmiş Neandertaller arasındaki ilişkiyi incelemek için eski Neandertal DNA’sını sıralamak gerekiyordu.
İmkansız görev
Kariyerinin başlarında Svante Paabo, Neandertal DNA’sını incelemek için modern genetik teknikleri kullanma olasılığı karşısında büyülenmişti. Ancak çok geçmeden görevin neredeyse aşılmaz teknik zorluğunu gördü. Zamanla, DNA kimyasal olarak değiştirilir ve kısa parçalara ayrılır.
Binlerce yıl sonra geriye sadece eser miktarda kalır ve geriye kalanlar büyük ölçüde bakteri ve modern insanın DNA’sı ile kirlenir (Şekil 1). Evrimsel biyolojide öncü olan Allan Wilson’ın yönetiminde doktora öğrencisi olan Paabo, birkaç on yıl süren bir çalışma olan Neandertal DNA’sını incelemek için yöntemler geliştirmeye başladı.
1990’da Paabo, eski DNA üzerindeki çalışmalarına devam ettiği Münih Üniversitesi tarafından işe alındı. Kendi DNA’larını içeren hücrelerdeki organeller olan Neandertal mitokondrilerinin DNA’sını analiz etmeye karar verdi.
Mitokondriyal genom küçüktür ve genetik bilginin yalnızca bir kısmını içerir, ancak binlerce kopya halinde bulunur, bu da başarı şansını artırır. Paabo, kendi gelişmiş tekniklerini kullanarak 40.000 yıllık bir kemik parçasından bir parça mitokondriyal DNA dizilemeyi başardı.
Böylece ilk kez bir Neandertal’in DNA dizisine erişim sağladık. Modern insanlarla ve şempanzelerle yapılan karşılaştırmalar, Neandertallerin genetik olarak her ikisinden de farklı olduğunu gösterdi.
Kemiklere yazılan mektup
Küçük mitokondriyal genomun analizi yalnızca sınırlı bilgi sağladığından, Paabo, Neandertal nükleer genomunu dizileme gibi muazzam bir görevi üstlendi. Bu süre zarfında, Almanya’nın Leipzig kentinde Max Planck Enstitüsü’nü kurması istendi.
Yeni enstitüde Paabo ve ekibi, antik kemik kalıntılarından DNA’yı izole etmek ve analiz etmek için sürekli olarak yöntemler geliştiriyor. Araştırma ekibi, DNA dizilemesini oldukça verimli hale getiren yeni teknik gelişmeler kullandı.
Paabo’nun çabaları başarılı oldu. Görünüşte imkansız olanı yaptı ve 2010’da ilk Neandertal genotipini yayınlamayı başardı. Karşılaştırmalı analiz, Neandertaller ve Homo sapiens’in en son ortak atasının yaklaşık 800.000 yıl önce yaşadığını göstermiştir.
Paabo ve meslektaşları artık Neandertaller ile dünyanın farklı yerlerinden modern insanlar arasındaki ilişkiyi keşfedebildiler. Karşılaştırmalı analizler, Neandertallerin DNA dizilerinin, Afrika kökenli modern insanlardan ziyade Avrupa veya Asya kökenli modern insanlarınkine daha çok benzediğini gösterdi.
Bu, Neandertallerin ve Homo sapiens’in birlikte yaşamalarının bin yılı boyunca iç içe geçtiği anlamına gelir. Avrupa veya Asya kökenli modern insanlarda, genomun yaklaşık %1-4’ü Neandertallerden gelmektedir (Şekil 2).
Denisova mağarası
2008 yılında, güney Sibirya’daki Denisova Mağarası’nda 40.000 yıllık bir parmak kemiği parçası bulundu. Kemik, Paabo’nun ekibinin sıraladığı, son derece iyi korunmuş DNA içeriyordu. Sonuçlar sansasyon yarattı: DNA dizisi, bilinen tüm Neandertal ve modern insan dizileriyle karşılaştırıldığında benzersizdi.
Paabo, Denisovan adında daha önce bilinmeyen bir insansıyı keşfetti. Dünyanın farklı bölgelerinden gelen modern insanların dizileri ile yapılan karşılaştırma, Denisovalılar ve Homo sapiens arasında da gen akışının gerçekleştiğini gösterdi. Bu bağlantı ilk olarak, bireylerin %6’ya kadar Denisovalı DNA’sı taşıdığı Melanezya ve Güneydoğu Asya’nın diğer bölgelerindeki popülasyonlarda bulundu.
Paabo’nun keşifleri, evrimsel tarihimize dair yeni bir anlayış yarattı. Homo sapiens’in Afrika’dan göç ettiği sırada, en az iki soyu tükenmiş hominin popülasyonu Avrasya’da yaşıyordu. Neandertaller Avrasya’nın batı kesiminde yaşarken, Denisovalılar kıtanın doğu kesimlerinde yaşıyordu. Homo sapiens’in Afrika dışına yayılması ve doğuya göçü sırasında insanlar sadece Neandertallerle değil, aynı zamanda Denisovalılarla da tanışmış ve iç içe geçmiştir. (Şekil 3).
Svante Paabo’nun Yarattığı Bilim: Paleogenomik
Öncü araştırmalarıyla Svante Paabo, tamamen yeni bir bilimsel disiplin olan paleogenomik’i yarattı. İlk keşiflerden sonra, grubu soyu tükenmiş homininlerden birkaç ek genom dizisinin analizini tamamladı. Paabo’nun keşifleri, insan evrimini ve göçünü daha iyi anlamak için bilim topluluğu tarafından yaygın olarak kullanılan benzersiz bir kaynak yarattı.
Güçlü yeni DNA dizileme teknikleri, arkaik hominidlerin Afrika’daki Homo sapiens ile de çiftleşmiş olabileceğini gösteriyor. Bununla birlikte, Afrika’daki soyu tükenmiş hominidlerin genomları, tropik iklimlerde antik DNA’nın hızlı bozulması nedeniyle henüz dizilemedi.
Svante Paabo’nun keşifleri sayesinde artık soyu tükenmiş akrabalarımızın arkaik gen dizilerinin modern insanın fizyolojisini etkilediğini anlıyoruz. Böyle bir örnek, yüksek irtifada hayatta kalma avantajı sağlayan ve modern Tibetliler arasında yaygın olan EPAS1 geninin Denisova versiyonudur. Diğer örnekler, çeşitli enfeksiyon türlerine karşı bağışıklık tepkimizi etkileyen Neandertal genleridir.
Bizi insan yapan nedir?
Homo sapiens, karmaşık kültür ve yenilik yaratma, açık suları geçme ve gezegenimizin her yerine yayılma konusundaki eşsiz yeteneği ile karakterize edilir (Şekil 4). Neandertaller de gruplar halinde yaşadılar ve büyük beyinleri vardı (Şekil 4).
Aletler de kullandılar, ancak yüz binlerce yıl içinde çok yavaş geliştiler. Homo sapiens ile soyu tükenmiş en yakın akrabalarımız arasındaki genetik farklılıklar, Paabo’nun ufuk açıcı çalışmasında keşfedilene kadar bilinmiyordu. Bugün yoğun araştırmalar, bu farklılıkların işlevsel sonuçlarını analiz etmeye odaklanıyor ve hepsi de nihayetinde bizi insan yapan şeyin ne olduğunu açıklama amacı taşıyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: İmkansızı Başaran ve Neandertal ile Tanışan Adam: 2022 Nobel Ödüllü Svant Paabo
Alplerden Çıkarılan Doğal Olarak Mumyalanmış Buz Adam Ötzi’nin Hikayesi
İmkansızı Başaran ve Neandertal ile Tanışan Adam: 2022 Nobel Ödüllü Svant Paabo/İmkansızı Başaran ve Neandertal ile Tanışan Adam: 2022 Nobel Ödüllü Svant Paabo