2022 Nobel Ödülü, Neandertal Genomunu Dizileyen Evrimsel Antropolog Svante Pääbo'ya Verildi!

2022 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü evrimsel antropolog Svante Pääbo'ya verildi. Pääbo'nun en önemli bilimsel başarılarından biri, 40.000 yıllık kemiklerden DNA izole etmeyi başararak, insanın yaşamış en yakın kuzenleri olan (ama "modern insan" olmayan) Neandertallerin genomunu dizilemeyi başarmasıydı.

Bu genomun yayınlanması, Neandertal fosillerinin ilk kez 1856'da bir Alman taş ocağında bulunmasından bu yana paleontologların kafasını karıştıran soruların ilk defa genetik olarak araştırılmasını mümkün kıldı: Bu ilk insanlar, modern olanlarla nasıl bir ilişki içindeydi ve onları farklı kılan neydi? Max Planck Derneği Başkanı Martin Stratmann, Pääbo hakkında şöyle diyor:

Çalışmaları, modern insanın evrimsel tarihini anlamamızda devrim yarattı. Örneğin Svante Pääbo, Neandertallerin ve diğer soyu tükenmiş hominidlerin, modern insanın atalarına önemli katkılar yaptığını gösterdi.

Svante Pääbo, Uppsala Üniversitesi'nde Mısırbilim ve Tıp okudu. İmmünoloji alanında yaptığı doktorasında, eski Mısır mumyalarındaki DNA'nın da günümüze kadar ulaşabileceğini gösterdi ve böylece, o dönem yeni yükselişe geçen paleogenetik araştırma alanının bir öncüsü olarak, profesyonel bir ün kazandı. Paleogenetikçiler, eski organizmaların genomlarını araştırır ve evrimin seyri hakkında sonuçlar çıkarır.

Doktorasının ardından Pääbo, Berkeley'deki California Üniversitesi'nde evrimsel biyolog Allan Wilson'ın ekibinde çalıştı. 1990'dan itibarense Münih'teki Ludwig Maximilian Üniversitesi'nde kendi laboratuvarını yönetti. 1997'de Pääbo, Leipzig'de yeni kurulan Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü'nün beş direktöründen biri oldu ve bugün hala bu çatı altında çalışmalarını sürdürüyor.

1990'ların ortalarında, Pääbo ve ekibi, bir Neandertal erkeğinin mitokondriyal DNA'sının nispeten kısa bir bileşenini deşifre edebildiler. Mitokondri, hücrelerde kendilerine enerji sağlayan ve kendi DNA'larına sahip olan küçük enerji santralleridir. Bu Neandertal DNA'sı, modern insanın genomundan önemli ölçüde farklıydı. Bu, Neandertallerin günümüz insanının doğrudan ataları olmadığını kanıtladı.

DNA dizileme yöntemleri 2000'lerin başında çok daha verimli hale geldiğinden, Pääbo hücre çekirdeğinde bulunan Neandertal genomunun tamamını dizilemeye başladı.

Devasa Bir Yapboz

Bu işin zorluğu şuydu: Aradan geçen binlerce yılda, Neandertallerin kemikleri, bakteri ve mantarlar tarafından o kadar yoğun bir şekilde kolonize edilir - ki bu nedenle, içlerinde bulunan DNA'nın %99,9'una kadarı mikrop DNA'sı olmaya kaynaklanmaya başlar. Ek olarak, geriye kalan az miktarda Neandertal DNA'sı, yalnızca devasa bir yapboz gibi birleştirilmesi gereken kısa parçalar halinde bulunur. Sırf bu nedenle o dönem birçok bilim insanı, bu görevin çözülemeyeceğine inanıyordu. Nobel Komitesi, bu konu hakkında şöyle diyor:^[1]

Dr. Pääbo'nun eski genetik materyalin nasıl kurtarılacağı ve analiz edileceği konusundaki ısrarcı takıntısı bile, can sıkıcı teknik zorluklar karşısında yok olmaya mahkum görünüyordu.

Ancak Pääbo'nun ekibi, bu sorunun üstesinden gelebilmek için yeni çözümler geliştirdi. Öncelikle, Pääbo ve ekibinin olabildiğince çok miktarda genoma ihtiyacı vardı ve bu nedenle farklı ülkelerdeki kazı alanlarından DNA elde etmesi gerekiyordu. Bu da bazı politik sorunların üstesinden gelmesini, bürokratik izinlerin çıkarılması için karmaşık adımların takip edilmesini gerektiriyordu. Bunu sorunları harika bir şekilde çözmeyi başardılar. Ayrıca araştırmacılar, modern çip endüstrisindekilere benzer "temiz oda koşulları" altında çalışmaya başladılar. Bu, yaptıkları deneylere yanlışlıkla kendi DNA'larının girmesini önlemelerini sağladı.

Ayrıca Neandertal DNA'sının verimini artıran daha verimli ekstraksiyon yöntemleri geliştirdiler. Antik kemiklerin DNA parçalarını şempanzelerin ve insanların referans genomlarıyla karşılaştıran karmaşık bilgisayar programları, Neandertal genomunun yeniden yapılandırılmasına yardımcı oldu. Bu süreçte üst düzey istatistiki araçlar da modern canlılara ait genlerin ayırt edilmesini mümkün kıldı.

Tüm bu çalışmalar sonucunda, 2010 yılında Svante Pääbo ve ekibi, on binlerce yıllık kemiklerden Neandertal genomunun ilk versiyonunu yeniden oluşturmayı başardı. Nobel Fizyoloji ve Tıp Komitesi başkanı ve Stockholm'deki Karolinska Enstitüsü tıbbi biyokimya profesörü Dr. Nils-Göran Larsson şöyle diyor:

40.000 yıllık kemiklerden DNA elde etmenin kesinlikle imkansız olduğu düşünülüyordu. Dr. Pääbo'nun katı standartları ve biyoinformatik ve kimyasal alanında geliştirmeyi başardığı yöntemler böyle bir keşfi mümkün kıldı. Çağdaş Homo sapiens ve antik hominidler arasındaki değişiklikleri karşılaştırmamıza izin verdiler. Ve bu, önümüzdeki yıllarda, bize insan fizyolojisine dair büyük içgörüler kazandıracak.

Gerçekten de Neandertal genomunun günümüz insanlarının genomlarıyla karşılaştırılması, modern insanlar ile Neandertallerin yaklaşık 600.000 yıl önce yaşamış ortak bir ataya sahip olduğunu ortaya koydu. Dr. Pääbo ve ekibi, aynı zamanda, modern insanların ve Neandertallerin birlikte yaşama dönemlerinde birlikte çocukları olduğuna dair genetik kanıtlar buldu. Görünen o ki modern insanlar ve Neandertaller, günümüzden yaklaşık 50.000 yıl önce, modern insanların Afrika'yı terk edip Avrupa ve Asya'ya vardığı sıralarda bir araya geldiler ve bu sırada çiftleşerek yavrular ürettiler.

Bu nedenle bugün bile, günümüzün Afrikalı olmayan insanlarının genomu hala yaklaşık %2 düzeyinde Neandertal DNA'sı içeriyor. Bu genetik katkı, insan evriminin gidişatını da etkiledi: Örneğin modern insanın bağışıklık sistemini güçlendirdi, öte yandan bazı hastalıklara karşı daha açık hâle gelmemize neden oldu. Svante Pääbo, şöyle diyor:

Neandertaller bugün insanların en yakın akrabalarıdır. Genomlarının modern insanlarla ve maymunlarınkiyle karşılaştırılması, atalarımızda genetik değişikliklerin ne zaman meydana geldiğini belirlememizi sağlar.

Gelecekte, modern insanların neden karmaşık bir kültür ve teknoloji geliştirdiğini ve bu sayede neredeyse tüm gezegeni kolonileştirdiğini de açıklığa kavuşturulabilir. Ancak bu, Neandertal genomu hakkında, ekibin 2010'da sahip olduğundan daha eksiksiz bir bilgi gerektiriyordu.

İnsan Kökenlerinin İzini Sürmek

2014 yılında, Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü'ndeki ekip, Neandertal genomunu neredeyse tamamen deşifre etmeyi başardı. Bu, günümüz insanlarının genomlarıyla bir karşılaştırma yapmayı mümkün kıldı. Pääbo, şöyle diyor:

Hemen hemen tüm modern insanların genomlarının, Neandertallerden ve büyük maymunlardan farklı olduğu yaklaşık 30.000 adet pozisyon bulduk. Bu farklar, anatomik olarak modern insanları genetik anlamda da 'modern' yapan değişimlerden sorumlu. Bu genetik değişimlerden bazıları, günümüz insanlarının bilişsel yeteneklerini şu anda soyu tükenmiş hominidlerinkinden ayıran şeyin ne olduğunu anlamanın anahtarı olabilir.

Bundan önce, Svante Pääbo'nun ekibi 2012'de zaten bir sansasyon yaratmıştı: Batı Sibirya'daki Altay Dağları'ndaki Denisova Mağarası'nda bulunan küçük bir kemikten yola çıkarak, bu bilinmeyen canlının genomunu çözdüler. Bu gizemli ilkel insanlar, Neandertallerle uzaktan akrabaydı ve Papua Yeni Gine, Avustralya Aborijinleri ve Okyanusya'daki diğer grupların bugünkü sakinlerinin genomuna %5'e kadar katkıda bulunmuşlardı.

Araştırmacılar, şu anda daha da parçalanmış ve daha da küçük miktarlarda bulunan DNA parçalarını yeniden yapılandırmak için yeni yöntemler üzerinde çalışıyorlar. Amaç, sıcak ve nemli iklimler nedeniyle DNA'nın hayatta kalmasının daha da nadir olduğu dünyanın bazı bölgelerinden daha da eski DNA ve genetik materyal üzerinde araştırma yapılmasını sağlamak.

Babasının Oğlu

Svante Pääbo'nun babası Sune Bergström de zaten var olan en büyük bilimsel ödülle onurlandırılmıştı: Biyokimyacı Bergström, Bengt Ingemar Samuelsson ve Sir John Robert Vane ile birlikte, prostaglandinler ve ilgili biyolojik olarak aktif maddeler konusundaki öncü çalışmaları nedeniyle 1982'de Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü'nü almıştı.

Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, İsveçli mucit Alfred Nobel tarafından insanlığa bağışlanan beş orijinal ödülden biridir. 1901'den beri İsveç Karolinska Enstitüsü tarafından yıllık olarak verilmektedir ve sekiz milyon İsveç kronu (yaklaşık 775.000 Euro) ile birlikte gelmektedir. Alfred Nobel'in ölüm yıl dönümü olan 10 Aralık'ta, en yüksek bilimsel ödül Stockholm'de İsveç Kralı tarafından, son derece ciddi bir tören eşliğinde ödül sahiplerine verilir.