Basit Bir Yaratık İnsanın Evrimine Nasıl Zemin Hazırlıyor?

Karmaşık Yaşamın Şafağını Ortaya Çıkarmak: Basit Bir Yaratık İnsanın Evrimine Nasıl Zemin Hazırlıyor?

Çığır açan bir çalışma, 700 milyon yıl öncesine ait, tüm çift taraflı canlıların atası olan basit bir yaratığın, antik genlerin özel adaptasyonu yoluyla karmaşık hayvanların evrimsel gidişatını önemli ölçüde etkileyen bir vücut planı ve genetik miras oluşturduğunu ortaya koyuyor. Yukarıdaki resimde, makalede incelenen 20 türden biri olan mayıs sineği gösterilmektedir. bilgi: Isabel Almudi

Yüz milyonlarca yıl önceki gen kopyalama olayları, böceklerin uçuşu, ahtapotların kamuflajı ve insan bilişi gibi evrimsel yeniliklere katkıda bulunmuştur. 700 milyon yıl önce ilk kez olağanüstü bir canlı ortaya çıktı. Günümüz standartlarına göre çok fazla bakılacak bir şey olmasa da, hayvanın bir önü, bir arkası, bir üst ve bir alt kısmı vardı. Bu, o dönemde çığır açan bir adaptasyondu ve insanlar da dahil olmak üzere çoğu karmaşık hayvanın eninde sonunda miras alacağı temel vücut planını ortaya koyan bir adaptasyondu. Göze çarpmayan hayvan, Dünya'nın eski denizlerinde yaşıyordu ve muhtemelen deniz tabanı boyunca sürünüyordu. 

Bu, omurgalılar (balıklar, amfibiler, sürüngenler, kuşlar ve memeliler) ve omurgasızları (böcekler, eklembacaklılar, yumuşakçalar, solucanlar, derisi dikenliler ve çok daha fazlası) içeren geniş bir hayvan üst grubu olan çift taraflıların son ortak atasıydı . İnsanlar, köpek balıkları, mayıs sinekleri, çıyanlar ve ahtapotlar da dahil olmak üzere 20 farklı çift taraflı tür üzerinde yapılan bir araştırmaya göre, bugüne kadar 7.000'den fazla gen grubunun izi çift taraflı canlıların son ortak atasına kadar izlenebiliyor . Bulgular, Barselona'daki Genomik Düzenleme Merkezi'ndeki (CRG) araştırmacılar tarafından yapıldı ve yakın zamanda Nature Ecology and Evolution dergisinde yayınlandı . 

Gen Evrimi ve Uzmanlaşma

 Dikkat çekici bir şekilde, çalışma bu ata genlerin yaklaşık yarısının hayvanlar tarafından vücudun belirli kısımlarında, özellikle de beyinde ve üreme dokularında kullanılmak üzere yeniden tasarlandığını ortaya çıkardı. Bulgular şaşırtıcı çünkü eski, korunmuş genler genellikle vücudun birçok yerinde ihtiyaç duyulan temel ve önemli görevlere sahip. Araştırmacılar daha yakından incelediklerinde, çift taraflı evrim sırasında meydana gelen bir dizi rastlantısal 'kopyala-yapıştır' hatalarının sorumlu olduğunu buldular. 

Örneğin omurgalıların tarihinde çok önemli bir an yaşandı. Bir grup dokuya özgü gen ilk olarak iki tam genom çoğaltma olayıyla çakışarak ortaya çıktı. Hayvanlar bir kopyayı temel işlevler için saklayabilirken, ikinci kopya evrimsel yenilik için hammadde olarak kullanılabilir. Bu gibi olaylar, farklı ölçeklerde, iki taraflı evrim ağacı boyunca sürekli olarak meydana geldi.

"Genlerimiz, doku ve organları oluşturmak veya değiştirmek için farklı şekillerde hazırlanabilen geniş bir tarif kütüphanesi gibidir. Kazara paella tarifinin iki kopyasına sahip olduğunuzu hayal edin. Evrim ekstra kopyayı değiştirerek onun yerine risotto yaparken orijinal tarifi saklayabilir ve keyfini çıkarabilirsiniz. Şimdi tüm tarif kitabının iki kez kopyalandığını ve bunun evrim için açtığı olasılıkları hayal edin. Yüz milyonlarca yıl önce meydana gelen bu olayların mirası, bugün çoğu karmaşık hayvanda yaşıyor," diye açıklıyor makalenin yazarı ve Barselona'daki Genomik Düzenleme Merkezi'nde (CRG) araştırmacı olan Federica Mantica. 

Türler Arasında Özelleşmiş Gen Fonksiyonları 

Araştırmanın yazarları, bu ata genlerin uzmanlaşmasıyla mümkün olan yeni, dokuya özgü işlevlerin birçok örneğini buldu. Örneğin aynı atadan gelen TESMIN ve tomb genleri, hem omurgalılarda hem de böceklerde testislerde bağımsız olarak özel bir rol oynamaya başladı. Bu genlerdeki problemlerin sperm üretimini bozabileceği ve hem farelerde hem de meyve sineklerinde doğurganlığı etkileyebileceği gerçeği, bunların önemini vurgulamaktadır. Atalardan kalma genlerin uzmanlaşması aynı zamanda karmaşık sinir sistemlerinin gelişimi için de bazı temelleri attı. 

Örneğin, omurgalılarda araştırmacılar, hızlı sinir sinyali iletimi için gerekli olan sinir hücrelerinin etrafındaki miyelin kılıflarının oluşumu için kritik olan genleri buldular. İnsanlarda ayrıca bilişsel işlevlerin yaşlılığa kadar sürdürülmesinde önemli bir rol oynadığı düşünülen FGF17'yi de tanımladılar. Böceklerde, kütikül oluşumu için kaslarda ve epidermiste spesifik genler uzmanlaştı ve uçma yeteneklerine katkıda bulundu. Ahtapotların derisindeki diğer genler, ışık uyarılarını algılamak üzere uzmanlaştı; bu da onların renk değiştirme, kamuflaj yapma ve diğer ahtapotlarla iletişim kurma yeteneklerine katkıda bulundu. Türlerin evrimini doku düzeyinde inceleyen çalışma, vücudun farklı bölgelerindeki genlerin kullanılma şeklindeki değişikliklerin, hayvanlarda yeni ve benzersiz özellikler yaratılmasında büyük rol oynadığını gösteriyor. 

Başka bir deyişle, genler belirli dokularda hareket etmeye başladığında, yeni fiziksel özelliklerin veya yeteneklerin gelişmesine yol açabilir ve bu da sonuçta hayvanın evrimine katkıda bulunur. "Çalışmamız genlerin oynadığı rolleri ve işlevleri yeniden düşünmemizi sağlıyor. Milyonlarca yıl boyunca hayatta kalabilmek için hayati öneme sahip olan genlerin, evrim sürecinde de çok kolay bir şekilde yeni işlevler kazanabileceğini bize göstermektedir. Bu, evrimin hayati rolleri korumak ve yeni yollar keşfetmek arasındaki dengeleyici hareketini yansıtıyor” diye bitiriyor makalenin ortak yazarı ve Genomik Düzenleme Merkezi'nde araştırmacı olan ICREA Araştırma Profesörü Manuel Irimia.