Y Kromozomu Yok mu Oluyor? - Tartışmanın İki Tarafı

Özet

31 Ağustos 2011 tarihinde Manchester’da düzenlenen 18. Uluslararası Kromozom Konferansı’nda Jenny Graves ile Jenn Hughes, memeli Y kromozomunun yok olup olmayacağı konusunu tartışmak üzere karşı karşıya geldi. Eşey kromozomu evrimi, yakınsamanın (konverjansın) bir örneğidir; farklı derecelerde farklılaşma gösteren çok sayıda XY ve ZW sistemi mevcuttur ve bazı soy hatlarında Y kromozomunun tamamen ortadan kalktığı izole örnekler bulunmaktadır. Y kromozomunun bir zamanlar eş kromozomuyla genetik olarak özdeş olduğu ve günümüz insan eşey kromozomlarının bu ortak atadan yalnızca izler taşıdığı konusunda fikir birliği vardır. Y kromozomunun erkek-özgül bölgesinin (MSY) ökromatik kısmı, X kromozomunun yaklaşık altıda biri büyüklüğündedir ve gen sayısı X’in yaklaşık yalnızca onda biri kadardır. Ancak asıl soru, bu dejenerasyonun devam edip etmeyeceği ya da bir denge noktasına ulaşıp ulaşmadığıdır.

Jenny Graves, Y kromozomunun daha yüksek varyasyon oranlarına ve etkisiz seçilime maruz kaldığını; Y’lerin (ve W’lerin) kaçınılmaz olarak dejenerasyona uğradığını (bozulduğunu) savundu. Diğer memelilerde Y kromozomunun soy-özgül dejenerasyona uğradığına ve bazı kemirgen soylarında tamamen ortadan kalktığına dair kanıtlar bulunduğunu ileri sürdü. Ayrıca insan Y kromozomunun orijinal yapısından neredeyse hiçbir şey kalmadığını ve insan Y’sine sonradan eklenen kısmın da hızla dejenerasyona uğradığını vurguladı.

Buna karşılık Jenn Hughes, Y kromozomunun henüz ortadan kalkmadığını ve yüz milyonlarca yıldır varlığını koruduğunu ileri sürdü. “Normal” rekombinasyon olmaksızın genetik bozulmayı alt etmeyi başardığını ve insan Y kromozomundaki genlerin çoğunun saflaştırıcı seçilim altında olduğunu belirtti. Ayrıca Y kromozomunun en az sekiz farklı gen kazandığını, bunların birçoğunun daha sonra kopya sayısını artırarak çoğaldığını ve insan ile şempanze soylarının yaklaşık 6 milyon yıl önce ayrılmasından bu yana hiçbir gen kaybetmediğini belirtti.

Konu oylamaya sunuldu ve izleyicilerin görüşleri tam olarak %50-%50 oranında ikiye bölündü; ancak dikkat çekici (her ne kadar belki de tamamen beklenmedik olmasa da) bir durum olarak, bu görüş ayrılığında lehte ve aleyhte olanlar arasındaki cinsiyet oranında belirgin bir dengesizlik gözlemlendi.

Anahtar Kelimeler

Y kromozomu · evrim · eşey belirlenmesi · dozaj dengelemesi ·palindromlar

Kısaltmalar

• BAC: Bakteriyel yapay kromozom

• Mb: Megabaz çifti

• MSY: Y kromozomunun erkek-özgül bölgesi

• RBMY: Y kromozomundaki RNA-bağlayıcı motif geni

• SRY / sry: Y kromozomundaki eşey belirleyici bölge (insanda büyük harf, kemirgenlerde küçük harf)

Önsöz

24 Mayıs 2008’de Manchester, Birleşik Krallık’ta savaş sonrası dönemin en kalabalık boks maçına ev sahipliği yaptı (55.000 seyirci). Şehrin yerlisi Ricky “The Hitman” Hatton, Meksikalı Juan Lazcano’yu zorlu geçen ve tüm rauntları kapsayan bir müsabakada oybirliğiyle mağlup etti. 31 Ağustos 2011’de Manchester bir kez daha, sonuna kadar süren bir başka anıtsal bir mücadeleye sahne oldu. Eldivenler bu kez yoktu; ancak entelektüel düello son derece çok daha nazik ve entelektüeld. Jenny Graves ve Jenn Hughes, 18. Uluslararası Kromozom Konferansı’nda 300 delegenin önünde karşı karşıya geldi. Tartışmanın konusu, hem bilimsel literatürde hem de popüler basında erkekliğin simgesi olarak görülen memeli Y kromozomunun evrimsel açıdan mahkûm olup olmadığıydı. Katılımcıların %50’sinin (hücre başına) bu son derece önemli, ancak buna karşın büyük ölçüde genetik olarak atıl kromatin parçalarından birine sahip olduğu göz önüne alındığında, konuya duyulan ilginin neden bu kadar yoğun olduğu açıktı.

Chromosome Research okurlarının, iki Jennifer’ın tartışmanın hangi tarafında yer aldığını tahmin etmesi zor olmayacaktır; ancak bildiğim kadarıyla, bu alanın önde gelen iki isminin ilk kez bir kromozom araştırmacıları topluluğu önünde yüz yüze karşı karşıya gelmesiydi. Aşağıda sunulanlar, başkanlığını yapmaktan büyük memnuniyet duyduğum bu oturumun kişisel bir değerlendirmesidir; zira bilimsel çalışmaları bu denli ilgi çekici kılan unsurların tamamını barındırıyordu: en yüksek nitelikte araştırma, sağlıklı tartışma, bilgili görüşler, tartışma kültürü ve kamuoyu ilgisi.

Arka Plan

Eşey kromozomlarının farklılaşması, homoplazinin (yakınsamanın) açık bir örneğidir. Evrimsel süreçte birden fazla kez, birbirinden bağımsız olarak ortaya çıkmıştır ve mutlaka erkek-belirleyici lokusu taşıyan kromozomun bozulacağı anlamına gelmez; ancak memelilerde SRY taşıyan kromozom dejenerasyona uğramıştır.

Birçok türde yalnızca hafif derecede farklılaşmış eşey kromozomları bulunur en bilinen örnekler “Ohno’nun yılanları” olarak bilinen pitonlardır (Ohno 1969). Bunun dışında ratit kuşlar (Takagi ve Sasaki 1974; Nishida-Umehara ve ark. 2007), tilapyalar (Campos-Ramos ve ark. 2001; Harvey ve ark. 2002) ve Avrupa ağaç kurbağaları (Stöck ve ark. 2011) gibi birçok örnek tanımlanmıştır. Heterogametik eşey her iki cinsiyet de olabilir ve dişinin farklı eşey kromozomlarına sahip olduğu ZW sistemleri oldukça yaygındır. Kuşlar bu durumun en çok bilinen örneğidir; ancak Lepidoptera (kelebekler ve güveler), yılanlar ile bazı balık ve sürüngen türlerinde de ZW sistemleri bulunmaktadır.

Bazı hayvan gruplarında, aynı taksonomik gruplar içinde hem ZW hem de XY sistemleri rapor edilmiştir (Organ ve Janes 2008; Ross ve ark. 2009); bu durum aynı cins (Campos-Ramos ve ark. 2001; Griffin ve ark. 2000; Harvey ve ark. 2002; Takehana ve ark. 2007) hatta aynı tür düzeyinde bile gözlenebilmektedir (Ogata ve ark. 2007). Dejeneratif sürecin başlangıcına yakın, yeni eşey kromozomu sistemlerine sahip çok sayıda balık (Kondo ve ark. 2004; Peichel ve ark. 2004), böcek (Bachtrog ve Charlesworth 2002; Benatti ve ark. 2010) ve bitki (Liu ve ark. 2004; Filatov 2005) örneği bulunmasına karşın, neo-eşey kromozomları memeli, kuş veya böcek türlerinin çok azında tanımlanabilmiştir (Zhou ve ark. 2008; Pala ve ark. 2011; Carvalho ve Clark 2005).

Dolayısıyla tüm taraflar arasında genel kabul gören görüş, Y kromozomunun bir zamanlar eş kromozomuyla genetik olarak özdeş olduğu ve her anlamda onun homologu olduğudur. Günümüz insan X ve Y kromozomları, bir zamanlar özdeş otozomlar olan bu ortak atalarına ait yalnızca sınırlı izler taşımaktadır. Y kromozomunun erkek-özgül bölgesinin (MSY) ökromatik kısmı, X kromozomunun yaklaşık altıda biri büyüklüğündedir ve gen sayısı X’in yalnızca yaklaşık on ikide biri kadardır (Skaletsky ve ark. 2003; Ross ve ark. 2005). Başka bir deyişle, özünde Y kromozomunun bozulmuş bir X olduğu konusunda (Ohno hipotezi) neredeyse hiç şüphe yoktur.

Eşey kromozomu evrimi en azından memelilere özgü XY sistemi için genetik olarak belirlenen eşeyin evriminin yaygın, hatta kaçınılmaz bir sonucudur. Genetik eşey belirlenmesi, dioesiyi (fenotipik olarak farklı erkek ve dişiler) desteklemenin tek yolu olmasa da, son derece etkili bir mekanizmadır ve eşey kromozomlarının farklılaşması çoğu zaman SRY gibi bir eşey-belirleyici lokusun evrimini izler. Bunun sonucunda Y kromozomunu neredeyse tamamen ortadan kaldıran bir olaylar zinciri başlar; bu zincir, başlangıçta heterokromatinin de novo ve stokastik bir genişlemesinin sonucu olabilecek şekilde, eşey-belirleyici bölge çevresinde rekombinasyonun azalmasını içerir (Griffin ve ark. 2000). Her hâlükârda, bir eşey-belirleyici lokusun varlığı; rekombinasyonun azalması, ökromatin kaybı, heterokromatin genişlemesi, rekombinasyonun daha da azalması ve benzeri bir dizi süreci tetikler ki bunların tümü Y kromozomu için kötü haber niteliğindedir (Graves 1995).

Ancak asıl büyük soru, bu dejenerasyonun devam edip etmeyeceği yoksa daha ileri gidemeyeceği bir denge noktasına ulaşıp ulaşmadığıdır. Tartışmanın özü de buydu ve bu konuda hem lehte hem aleyhte açık ve özlü argümanlar ortaya konuldu.

Yok Oluş Görüşü

Jenny Graves, Y kromozomunun neden yok oluşa doğru gittiğini açıklayan argümanlarıyla oturumu açtı. Jenny, bu görüşü savunurken herhangi bir “erkek karşıtı” tutum içinde olmadığını ve gizli bir gündemi bulunmadığını özellikle vurguladı; nitekim tartışmanın her iki tarafındaki konuşmacıların da hücrelerinin hiçbirinde Y kromozomu bulunmamaktaydı. Bu görüş, farklı türlerde kromozomların (eşey kromozomları dâhil) evrimine ilişkin uzun yıllara dayanan araştırmalara dayanmaktaydı.

Eşey kromozomlarının, Y (ya da W) kromozomunun zamanla giderek dejenerasyona uğramasıyla sıradan bir otozomal kromozom çiftinden evrimleştiğini öne süren köklü kuram (Muller 1914), omurgalılarda, omurgasızlarda ve hatta bitkilerde yapılan gözlemlerle doğrulanmıştır. Temel sav şudur: Y kromozomu milyonlarca yıldır dejenerasyona uğramaktadır ve tamamen ortadan kalkması yalnızca bir zaman meselesidir. Jenny, insan X kromozomunun yaklaşık 1.000 protein kodlayan gen taşıyan, makul büyüklükte bir kromozom olduğunu açıkladı (Ross ve ark. 2005). Bu kromozom, üreme ve zekâ ile ilişkili çoğu zaman her ikisiyle birden ilişkili “beyin ve testis” genleri bakımından aşırı derecede zengindir. Buna karşılık küçük Y kromozomu, genetik bir çorak arazi gibidir; “çöp” DNA ile doludur ve çoğu yalnızca testiste aktif olan, farklı proteinleri kodlayan yalnızca 45 gen taşır.

Memeli X ve Y kromozomları arasında kayda değer düzeyde homoloji bulunduğuna dair güçlü kanıtlar vardır. Y kromozomu üzerindeki genlerin büyük çoğunluğunun X kromozomu üzerinde ortologları bulunmaktadır; ancak Y kromozomunun gen içeriği memeliler arasında bir miktar farklılık göstermektedir. Başka bir deyişle, bazı genler belirli soy hatlarında “ortadan kalkmışken”, diğer genler farklı filogenetik gruplarda kaybolmuştur (Graves 2006). Önemli işlevlere sahip genlerin bile ortadan kalkıp yerlerine başkalarının geçebildiği açıktır; ancak tüm genlerin kaybolması durumunda, Y kromozomu tamamen ortadan kalkmaya açık hâle gelir. Y kromozomundaki genlerin kaderi açısından çeşitli olasılıklar bulunmaktadır (Graves 1995):

• Bazı genler bozulmadan ve işlevsel olarak kalır (çoğunlukla psödootozomal bölgede),

• Bazıları etkinliklerini azaltan mutasyonlar biriktirir,

• Bazıları tamamen inaktive olur ve psödogenlere dönüşür,

Agora Bilim Pazarı

''Stay Focused'' T-Shirt

Odağını Kaybetme, Net Kal!
Hem hayattaki hedeflere odaklanmayı hatırlatan bir motivasyon cümlesi, hem de fotoğrafçılık ve optik bilimine yapılan zekice bir gönderme. Hayatın bulanık anlarında bile netliği bulmayı amaçlayanlar için minimalist ve ilham verici bir tasarım.

Bilgiler ve Uyarılar:

1. Renk Bilgileri: Tişört beyaz ve siyah olarak üretilebilmektedir.
2. Beden Bilgileri: Stokta kalan ürünlerimiz arasından dilediğiniz bedeni seçebilirsiniz. Tişörtlerle ilgili beden bilgisi almak ve ölçüleri öğrenmek için buraya tıklayınız.
3. Cinsiyet Bilgileri: Bu ürünümüz unisex üretilmektedir ve her cinsiyete uygundur.
4. Kargo Bilgileri: Bu ürün sipariş alındıktan sonraki 2 iş günü içinde postalanacaktır. Kargo yöntemimiz hakkında daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.
5. Kumaş Bilgileri: Bu ürün %100 pamuktur.
6. Yıkama/Ütü Bilgileri: Tişörtler üzerindeki görsellerin korunması için tişörtlerin ters yüz edilerek yıkanması ve ütülenmesi tavsiye edilir. Siyah tişörtlerin en fazla 30 derecede yıkanması gerekmektedir.
7. İade/Değişiklik Bilgileri: Lütfen sipariş vermeden önce iade ve ürün değişikliği ile ilgili bilgilendirmemizi okuyunuz.

Devamını Göster

₺600.00

Satın Al Tüm Ürünler

• Bazıları mutasyonları telafi edebilmek için “çaresizce” kopya sayılarını artırır,

• Çoğu tamamen ortadan kaybolur,

• Az sayıda gen ise diğer otozomlardan Y kromozomuna taşınır.

Hayatta kalan genlerin neredeyse tamamı, erkek fertilitesi veya eşey belirlenmesiyle ilişkilidir. Bunların evrimleştiği X kromozomu üzerindeki eş genler ise, ağırlıklı olarak beyin ve testiste ifade edildikleri için “beyin ve testis genleri” olarak tanımlanmıştır (Graves 2001).

Jenny, Y kromozomunu tanımlamak için üç model önermiştir (Graves 2000): Küçük boyutuna rağmen fenotip üzerinde büyük etki gösteren “baskın Y”; diğer otozomlardan genleri kendine çeken “bencil Y”; ve eski hâlinin yalnızca silik bir gölgesi olan “zayıf (wimpy) Y”. Baskın Y modelinin, erkek fenotipi üzerindeki etkinin yalnızca tek bir gen SRY aracılığıyla gerçekleştiğini bildiğimizi belirtti; bu gen tek başına testis farklılaşmasını başlatabilir ve embriyoyu maskülinize eden hormonları aktive edebilir. “Bencil Y” modeli, heterokromatik bir yapı olarak ortaya çıkmış ve çok sayıda fertilite geninin kopyasını içe aktarmış olan Drosophila Y kromozomunu iyi tanımlamaktadır (Carvalho ve Clark 2005). Ancak bu model, memeli Y kromozomundaki yalnızca sınırlı sayıdaki geni açıklamaktadır; çünkü bu genlerin çoğunun X kromozomu üzerinde homologları bulunmaktadır. Dolayısıyla Y kromozomunu en iyi tanımlayan modelin açıkça “zayıf Y” olduğu sonucuna varılmaktadır.

“Zayıf Y”nin neden nihayetinde ortadan kalkacağını anlamanın anahtarı, Y kromozomunun neden baştan itibaren dejenerasyona uğradığını kavramaktan geçer. Bu konu üzerine kitaplar yazılmıştır; ancak temel varsayım şudur: Y kromozomundaki yüksek varyasyon oranı, çok sayıda mutasyon, delesyon ve insersiyona yol açmaktadır. Jenny, Y kromozomunun kuşaklar boyunca sürekli olarak testiste aktarıldığını ve hiçbir zaman ovaryumdan geçmediğini vurguladı. Testis, bulunmak için tehlikeli bir ortamdır; çünkü burada çok sayıda mitoz gerçekleşir ve DNA hasarı için birçok fırsat vardır; ayrıca DNA onarım mekanizmaları da yetersizdir (Aitken ve Graves 2002; Shimmin ve ark. 1993).

Genetik rekombinasyonun yokluğu nedeniyle Y kromozomu için bir “kurtuluş” olasılığı bulunmamaktadır. Rekombinasyon olmadığında seçilim etkin biçimde çalışamaz (Charlesworth ve Charlesworth 2000). Tek tek lokuslar üzerinde seçilim yapma yetisinden yoksun kalan doğa, tüm kromozomu bir bütün olarak seçmek ya da elemine etmek zorunda kalır. Bu nedenle, kötü bir Y kromozomu üzerindeki iyi bir varyantın hayatta kalma şansı oldukça düşüktür; buna karşılık kötü bir varyant çoğu zaman “bedavadan yolculuk” yaparak taşınabilir (Rice 1987a).

Graves laboratuvarı, insanlar, filler, keseli memeliler, tek delikliler (monotremeler), sürüngenler ve hatta kurbağalar dâhil olmak üzere birçok tür üzerinde çalışmalar yürütmüştür. İnsanlar ile filler, yaklaşık 105 milyon yıl önce yaşamış ortak bir atayı paylaşmaktadır; buna rağmen X kromozomu, hem gen dizilişi hem de gen içeriği açısından iki tür arasında büyük ölçüde korunmuştur. İnsan X kromozomundaki genlerin keseli memelilerde karşılaştırmalı haritalanması, X-korunmuş bir bölgeyi (çoğunlukla q kolunu kapsayan) ve X-eklenmiş bir bölgeyi (p kolunun büyük kısmını oluşturan) ortaya koymuştur; bu ikinci bölge keseli memelilerde otozomaldir.

Psödootozomal bölgeler hesaba katılmadığında, insan Y kromozomu X-korunmuş bölgeden türeyen bazı genleri (7 adet) içerirken, genlerin çoğu (12 adet) X-eklenmiş bölgeden köken almaktadır. Buna karşılık kanguru Y kromozomu yaklaşık 12 gen içermekte olup, bu genlerin tamamı eski ve korunmuş X kromozomu üzerindeki “beyin ve testis” işlevli X-homologlarına sahiptir.

Evrimsel geçmişe daha da geriye gidildiğinde, memelilerdeki XY sisteminin görece genç olduğu açıkça görülmektedir; çünkü kuşlar ve sürüngenler, bazıları uzak akraba türler arasında paylaşılan ve muhtemelen atasal olan çeşitli başka eşey belirleme sistemlerine sahiptir. Uzak akraba bazı sürüngenlerde (örneğin bir geko ve bir kaplumbağa) kuşlara benzer bir ZW sisteminin bulunması, bu sistemin sürüngenlerin atası olduğunu düşündürmektedir. Tek deliklilerde bile karmaşık eşey kromozomu sistemi, keseli ve plasental memelilerde görülen XY sistemine değil, atasal ZW kromozomlarına ortologdur; bu durum ZW sisteminin tüm amniyotların atası olduğunu düşündürmektedir (Graves 2006, 2008).

Bu bulgular, memelilerdeki XY sisteminin evrimini görece kesin biçimde yaklaşık 160 milyon yıl öncesine, yani therian memelilerin tek deliklilerden ayrıldığı döneme tarihlendirmektedir. Dolayısıyla insan XY sistemi ve SRY geni evrimsel açıdan oldukça gençtir.

Bu noktada, Y kromozomunun mevcut bozulma (dejenerasyon) hızına bakıldığında ne kadar süre daha varlığını sürdürebileceği sorusu ortaya çıkmaktadır. Jenny, insan X kromozomundaki gen sayısına ilişkin en güncel tahminleri kullanarak atasal Y kromozomunun bir zamanlar yaklaşık 1.700 gen içerdiğini öne sürmüştür. Günümüzde ise bu sayı yalnızca 45’tir. Yalnızca iki referans noktamız bulunduğundan doğrusal bir gen kaybı hızı varsayılırsa, Y kromozomunun yaklaşık 4,6 milyon yıl içinde tamamen ortadan kalkacağı öngörülmektedir (Şekil 1a).

Elbette doğrusal dejenerasyon dışında başka olasılıklar da vardır (Graves 2006). İlk alternatif model, başlangıçta doğrusal bir kayıp öngörürken, bazı Y kromozomu genlerinin “işlevsel” olmaları nedeniyle korunmasıyla eğrinin zamanla yataylaşmasını varsayar (Şekil 1b). Ancak bu durum, Y kromozomunun tamamen kaybolmasına karşı tam bir koruma sağlamaz; çünkü insan Y’sinde bulunan bazı genler, bazı memeli soylarında mevcutken bazılarında bulunmamaktadır.

İkinci bir model (Sykes 2004), Y kromozomunun yakın gelecekte ani bir çöküş yaşayacağını öne sürmektedir (Şekil 1c). Nitekim bu durum hâlihazırda gerçekleşmiştir; iki kemirgen soyunda Y kromozomu tamamen kaybolmuştur. Bunlardan biri Japon dikenli sıçanı (Tokudaia cinsi)dır (Kuroiwa ve ark. 2010). Japonya açıklarındaki adalarda yaşayan üç türden biri Y kromozomunu korurken (Tokudaia muenninki), diğer iki tür (Tokudaia osimensis ve Tokudaia tokunoshimensis) Y kromozomlarını tamamen kaybetmiş ve SRY genine sahip değildir.

Hedef büyüklüğündeki azalmaya dayalı üstel modeller (örneğin Şekil 1d ve e) kusurludur; çünkü hedef başlangıçta zaten çok küçüktür (tek bir gen). Bu nedenle, hem Y kromozomunun kaybını hem de kalıcılığını öngörebilen sinüzoidal bir eğri önerilmiştir. Bu kuvvetler ve onları etkileyen faktörler, daha resmi matematiksel modellemelerle ayrıntılı biçimde ele alınmıştır (Bachtrog 2008). En gerçekçi model olarak, önce X-korunmuş bölgenin, ardından X-eklenmiş bölgenin bozulmasını içeren iki aşamalı sinüzoidal bir dejenerasyon modeli önerilmiştir (Graves 2006; Şekil 1f).

“Graves öngörüsü”ne göre Y kromozomunun yaklaşık 4,6 milyon yıl içinde kaybolacak olması, Y’nin ortadan kalkmasının erkeklerin de yok olması anlamına gelip gelmeyeceği sorusunu gündeme getirmektedir. Bazı kertenkelelerde görülen partenogenetik, tamamen dişilerden oluşan bir soyun ortaya çıkması, genomik damgalama (imprinting) nedeniyle insanlar için olası görünmemektedir. Bunun yerine, yeni eşey belirleyici genlerin evrimleşmesi ve eşey kromozomu farklılaşmasının yeniden başlaması muhtemeldir; nitekim bu durum dikenli sıçanlarda ve kör farelerde gerçekleşmiştir.

Bu durum insanlarda da ortaya çıkabilir mi? Jenny bunu esprili bir şekilde dile getirerek, belki de bazı popülasyonlarda şimdiden gerçekleşmiş olabileceğini söyledi. Eğer böyleyse, “dikenli sıçan tipi” bir erkek ile XX bir dişi arasındaki çiftleşme, eşey belirleme sistemleri arasında bir çatışmaya yol açabilir ve kısır yavrularla sonuçlanabilir. Bu da, dikenli sıçanlarda ve kör farelerde olduğu gibi, üreme engeli oluşturarak yeni bir hominin türünün ortaya çıkmasına yol açabilir. İnsanlar yok olmazsa, yeni eşey belirleyici genler ve kromozomlar evrimleşebilir ve bu da yeni hominin türlerinin evrimine zemin hazırlayabilir.

Büyük resme bakıldığında Jenny, hangi yörünge (model) seçilirse seçilsin Y kromozomunun kaçınılmaz olarak ortadan kalkacağını savundu (bu sürenin üç haftadan sonsuzluğa kadar herhangi bir zaman dilimi olabileceğini esprili bir şekilde belirterek). Bu görüşünü şu gerekçelere dayandırmıştır.

1. Y kromozomu, daha yüksek değişkenlik oranlarına ve verimsiz doğal seçilime maruz kalmaktadır.

2. Hayvanlar âleminin genelinden (yalnızca memelilerde değil) ve hatta bitkilerden elde edilen kanıtlar, Y (ve W) kromozomlarının kaçınılmaz biçimde dejenerasyona uğradığını göstermektedir.

3. Diğer memelilerde Y kromozomunun soy-özgül (lineage-specific) dejenerasyon geçirdiğine dair kanıtlar bulunmaktadır.

4. Bazı kemirgen soylarında Y kromozomunun tamamen kontrolden çıktığı ya da tümüyle ortadan kalktığına dair kanıtlar mevcuttur.

5. İnsan Y kromozomunun özgün (atasal) kısmından geriye neredeyse hiçbir şey kalmadığı ve insan Y kromozomuna sonradan eklenen bölümün hızla dejenerasyona uğramakta olduğu yönünde güçlü kanıtlar vardır.

Karşı Argümanlar

Jenn Hughes, rakibine mükemmel sunumu için teşekkür ederek sözlerine başladı; ancak neden onun görüşlerinin hatalı olduğunu düşündüğüne dair gerekçeleri ayrıntılandırmak istedi. Hughes’un savları, insan, şempanze ve rhesus makak olmak üzere üç primat türünün Y kromozomu dizilerinin, 25 milyon yıllık evrimsel süreci kapsayacak şekilde incelenmesine dayanmaktadır (Skaletsky ve ark. 2003; Hughes ve ark. 2010; Hughes, kişisel iletişim).

Söz konusu çalışmalarda, primat Y kromozomları bilinçli olarak geleneksel “BAC-by-BAC” yaklaşımıyla dizilenmiştir. Bunun bir nedeni, birçok türde referans birey olarak dişinin seçilmiş olması; diğer bir nedeni ise shotgun dizilemenin Y kromozomu için yetersiz bir montaj sağlamasıdır.

Jenn Hughes, memeli (insan dâhil) Y kromozomunun en azından kısmen “çürüyen bir X” olarak değerlendirilebileceği konusunda şüphe olmadığını kabul etmiştir. Yaklaşık 180 Mb büyüklüğündeki X kromozomu üzerinde yaklaşık 1.000 gen bulunurken (Ross ve ark. 2005), 23 Mb’lik Y kromozomu üzerinde yalnızca 78 gen bulunmaktadır (Skaletsky ve ark. 2003). Y kromozomundaki bu dejenerasyon, uzunluğunun büyük bir bölümünde mayotik rekombinasyon yapabileceği bir eşinin bulunmamasının bir sonucudur.

X ve Y arasındaki rekombinasyonun baskılanması başlangıçta seçilim açısından avantajlıydı; çünkü proto-Y kromozomu, erkeklere fayda sağlayan genlerin yerleşmesi için uygun bir ortam hâline gelmişti. Rekombinasyonun devam eden baskılanması ise bu genlerin erkek cinsiyetini belirleyen SRY lokusu ile bağlantılı kalmasını sağlamıştır (Rice 1987b).

İnsan Y kromozomu, herhangi bir türden tamamen dizilenmiş ilk Y kromozomudur (Skaletsky ve ark. 2003). Kromozomun büyük bir kısmı heterokromatiktir; ancak Jenn Hughes ve David Page laboratuvarı, evrimsel çalışmalar açısından en büyük öneme sahip olan ve X ile hâlâ rekombinasyon yapan küçük psödootozomal bölgeleri dışlayan “erkeğe özgü Y”nin (MSY) ökromatik kısmına odaklanmıştır.

İnsan MSY’sinin ökromatik bölümü üç ayrı dizi sınıfından oluşmaktadır. “X-transpoze” bölge, yaklaşık 3 Mb büyüklüğünde, gen bakımından fakir bir dizidir ve yaklaşık 3–4 milyon yıl önce X kromozomundan Y kromozomuna aktarılmıştır (Page ve ark. 1984). “X-dejenere” bölgeler, MSY’nin çürüyen-X bileşeni olarak düşünülebilir ve toplam ökromatik içeriğin yarısından azını oluşturur. Bu bölgeler, çoğu yaygın ifade paternine sahip olan 16 adet sağlam, tek kopyalı gen içermektedir.

Son olarak, MSY’nin ökromatik dizisinin en büyük kısmını oluşturan “amplikonik” ya da tekrar açısından zengin bölgeler, yalnızca testiste ifade edilen çok kopyalı genlerle yoğun biçimde doludur; bu durum, bu genlerin spermatogenezde rol oynadığını düşündürmektedir. Tüm X-dejenere genler ve amplikonik genlerin bir kısmı, ortak X–Y atasından türemiştir. Amplikonik genlerin bir bölümü ise otozomlardan transloke olmuş ya da başka kökenlere sahiptir (Saxena ve ark. 1996; Lahn ve Page 1999).

Jenn Hughes daha sonra, normal mayotik rekombinasyonun yokluğunda mutasyon ve genetik sürüklenme nedeniyle yok olma riski altında olan Y kromozomu genlerinin kaderini ele aldı. İnsan Y dizisinin yapısına ilişkin ayrıntılı analizler, Y kromozomunun dejenerasyon sürecine karşı koymak için bazı mekanizmalara sahip olduğunu göstermektedir. Amplikonik dizinin büyük bir kısmı, %99,9’dan fazla dizi benzerliği paylaşan, birbirine yakın konumlanmış ters tekrarlar hâlindeki palindrom yapılarından oluşur (Skaletsky ve ark. 2003).

Gen dönüşümü ya da karşılıksız rekombinasyon olarak adlandırılan süreç, bu tekrar birimleri arasındaki yüksek benzerliği korur ve normal mayotik rekombinasyon yokluğunda bile bu tekrarlar içinde yer alan, spermatogenez için kritik genlerin bütünlüğünü koruyabilir (Rozen ve ark. 2003). Başka bir deyişle, amplikonik genler kendi kendileriyle rekombinasyon yaparak varlıklarını sürdürmektedir. Buna karşın, gen dönüşümüyle korunmayan tek kopyalı Y genlerinin kaderi hâlen belirsizdir.

Jenn Hughes daha sonra şempanze Y dizisine değinmiştir; çünkü bu dizi, primat Y kromozomunun ve genlerinin yakın dönem evrimsel geçmişine ışık tutmaktadır. Yaklaşık 6 milyon yıl önce ayrılan insan ve şempanze soylarına ait Y kromozomları, genel olarak çarpıcı derecede farklıdır. Aynı zaman aralığında insan kromozomu 21 ve şempanzedeki karşılığı yapısal olarak büyük ölçüde değişmeden kalmışken (Watanabe ve ark. 2004), Y kromozomları çok sayıda yeniden düzenleme geçirmiştir (Şekil 2; Hughes ve ark. 2010).

Y kromozomlarının karşılaştırılmasında, çok sayıda büyük ölçekli inversiyon, duplikasyon, insersiyon ve delesyon gözlenmektedir. Her bir ökromatik dizi sınıfı ayrı ayrı incelendiğinde, yeniden düzenleme düzeyinin X-dejenere bölgelere kıyasla amplikonik bölgelerde belirgin biçimde daha yüksek olduğu görülmektedir (Şekil 2). Ayrıca, yalnızca bir türde bulunan türe özgü dizilerin oranı, amplikonik bölgelerde X-dejenere bölgelere kıyasla çok daha yüksektir (yaklaşık %50’ye karşı %9).

Şempanze Y kromozomunun toplam boyutu, insanda bulunan büyük heterokromatik bölgenin eksikliği nedeniyle daha küçük olmasına rağmen, amplikonik dizisi insandakinden çok daha büyük ve daha karmaşıktır.

MSY dizisinin amplikonik kısmının oranı şempanzede %57 iken, insanda bu oran yalnızca %45’tir. Ayrıca şempanze MSY’si, insanda bulunan palindromların sayısının iki katından fazlasını içermektedir.

Jenn daha sonra gen kaybı konusuna geri döndü. İnsan ve şempanze MSY’lerinin gen içeriklerinin kapsamlı bir karşılaştırması, insan ve şempanze soylarının ayrılmasından bu yana geçen son 6 milyon yıl boyunca insan soyunda herhangi bir gen kaybı yaşanmadığını ortaya koymuştur (Hughes ve ark. 2005, 2010). Bu sonuca ancak iki tam MSY dizisinin karşılaştırılması sayesinde ulaşılabilmiştir; çünkü şempanze MSY’sinin dizilenmesi ve anotasyonu, insan MSY dizisine ya da gen içeriğine dayanılarak yapılmamıştır. Bu nedenle, şempanze MSY’sinin insan dizisinde bulunmayan hiçbir gen içermediği açıkça görülmektedir.

Genlerin sabit bir hızla kaybolduğu (lineer bozulma modelinin öngördüğü gibi milyon yılda 10 gen) varsayımının aksine, insan MSY’si son 6 milyon yıldır kararlılığını korumuştur (Şekil 3). Buna karşılık, şempanze MSY’si aynı zaman aralığında önemli ölçüde gen kaybına uğramıştır (Hughes ve ark. 2005, 2010). Şempanze soyunda toplam altı gen kaybolmuştur (Şekil 3).

Bu hızlanmış bozulmayı ne açıklayabilir? Olası açıklamalardan biri genetik otostop (genetic hitchhiking) sürecidir. Bu süreçte, zararlı bir mutasyon, faydalı bir mutasyona bağlıysa, popülasyonda onunla birlikte sabitlenebilir. Şempanzelerde bu mekanizma özellikle etkili olabilir; çünkü çok erkekli-çok dişili bir çiftleşme sistemine sahiptirler (Dixson 1998) ve bu durum yoğun sperm rekabetine yol açar. Dolayısıyla spermatogenez çıktısını büyük ölçüde artıran bir mutasyona yönelik güçlü pozitif seçilim, fenotipik etkisi daha sınırlı olan başka bir MSY genini korumaya çalışan daha zayıf arıtıcı seçilimi gölgede bırakabilir (Hughes ve ark. 2005, 2010).

Jenn daha sonra, insan soyundan yaklaşık 25 milyon yıl önce ayrılmış olan Eski Dünya maymunu rhesus makak Y kromozomunun MSY dizisinin tamamlanmasına yönelik yakın tarihli çalışmalardan söz etti (Hughes, kişisel iletişim). Bu verilerin, evrimsel zaman içinde daha da geriye bakma olanağı sunduğunu vurguladı.

Şaşırtıcı biçimde, insan Y kromozomu bu daha uzun zaman dilimi boyunca son derece iyi korunmuştur. Marmoset, fare, sıçan, boğa ve opossum gibi daha uzak akraba memelilere ait çok sayıda MSY’nin yüksek kaliteli dizileri hâlen elde edilme aşamasındadır. Bu çalışmalar, MSY üzerindeki gen kaybı ve kazanımının neredeyse tüm evrimsel tarihini aydınlatmayı ve insan Y kromozomunun geleceğine dair çok daha güvenilir öngörüler yapılmasını sağlamayı vaat etmektedir.

Özetle, Jennifer Hughes Y kromozomunun yok olmakta olmadığını şu gerekçelerle savunmaktadır:

1. Y kromozomu henüz yok olmamıştır ve yüz milyonlarca yıldır varlığını sürdürmektedir.

2. Y kromozomu, “normal” rekombinasyonun yokluğunda bile genetik bozulmaya karşı koyacak mekanizmalara sahiptir.

3. İnsan Y kromozomundaki genlerin büyük çoğunluğu, hem milyonlarca yıllık primat evrimi boyunca hem de insan evriminin son 100.000 yılı içinde arıtıcı seçilim altında kalmıştır.

4. İnsan Y kromozomu, evrimsel tarihi boyunca en az sekiz yeni gen kazanmış ve bunların birçoğu daha sonra kopya sayısını artırarak genişlemiştir.

5. İnsan Y kromozomu, insan ve şempanze soylarının yaklaşık 6 milyon yıl önce ayrılmasından bu yana herhangi bir gen kaybı yaşamamıştır.

Cevaplar (Rebuttals)

Her bir konuşmacıya, karşı tarafın argümanlarını çürütmek için 5 dakika süre verilmiştir. Jenny Graves, primatlar arasındaki ilişkileri incelerken evrimsel açıdan son derece kısa bir zaman aralığına baktığımızı ve bu konunun daha geniş bir evrimsel bağlamda ele alınması gerektiğini savunmuştur. Geleceğimizin habercileri olarak, Y kromozomunu ve sry genini tamamen kaybetmiş iki kemirgen soyunu (daha önce bahsedilen dikenli sıçan ve kör fare) örnek göstermiştir. Dahası, bu türler Y kromozomunun “hayata tutunma” çabasına dair iyi örnekler sunmaktadır.

Dikenli sıçan türlerinden biri olan Tokudaia muenninki, sry içeren bir Y kromozomunu hâlâ taşımaktadır; ancak bu sry DNA’ya çok iyi bağlanamadığından, bunu telafi etmek amacıyla kendisinin 40–50 kopyasını üretmiş ve adeta “son bir nefes” vermiştir (Murata ve ark. 2010). Geleceğimize dair daha uç bir senaryo ise üçüncü Y kromozomlarını taşıyan bazı Drosophila türlerinde görülmektedir. Drosophila melanogaster, Y kromozomunu tamamen kaybetmiş ve bunun yerini bencil bir heterokromatin yığını almıştır; diğer bazı türlerde ise bu yapı bir otozoma taşınmış ve söz konusu otozom da hızla bozulmaya başlamıştır (Carvalho ve Clark 2005; Graves 2005).

Bu tür tam kayıp ve ikame süreci, farklılaşmış cinsiyet kromozomlarına sahip tüm hayvanlarda-hem omurgalılarda hem de omurgasızlarda-ortak bir son gibi görünmektedir. Bu durumda, insan Y kromozomunun neden farklı olması gerektiği sorusu ortaya çıkmaktadır.

Gen dönüşümü (gene conversion) yönlü bir süreç değildir; bu nedenle bir mutant kopyanın sağlam bir kopyaya dönüştürülmesine yol açabileceği gibi, sağlam bir kopyanın mutant bir kopyaya dönüşmesine de neden olabilir. Bir kez kaybolduğunda ise süreç geri döndürülemez. Jenny Graves bu durumu “ya hep ya hiç” kinetiği olarak tanımlar; bu, daha düzensiz ama yine de kaçınılmaz bir bozulmaya yol açar. Bu sürecin sonuçları palindrom kollarındaki genetik kalıntılarda görülebilir; örneğin insan Y kromozomunda RBMY geninin 28 kopyası bulunmasına rağmen bunlardan yalnızca ikisi aktiftir.

Palindromlar ve gen çoğalmaları tek başına Y kromozomunu kurtarmaya yetmez; bunun için seçilimin devreye girmesi gerekir ve seçilimin Y üzerinde çok etkili çalışmadığını zaten biliyoruz. Bunun yerine, bir gen kopyasının otozomlardan devşirilmesi daha kolay olabilir. Nitekim RBMY geni ve onun X homologu, otozomlar üzerinde birkaç kopya oluşturmuştur; bunlardan biri testiste aktiftir (Lingenfelter ve ark. 2001) ve spermatogenez faktörü RBMY’nin ortadan kalkması durumunda adeta yedekte beklemektedir.

Jenn Hughes ise gen dönüşümünün Y kromozomundaki genleri koruyabildiğini savunmuştur. Erkek doğurganlığı açısından kritik rol oynayan genlerde mutasyon taşıyan Y kromozomları, doğal seçilim tarafından hızla elenir. Şempanze ve insan arasındaki ortolog palindrom dizilerinin karşılaştırılması, palindromların bitişik dizilere kıyasla belirgin biçimde daha yavaş evrimleştiğini açıkça göstermektedir (Rozen ve ark. 2003). Bu durum, yönlü (önyargılı) gen dönüşümünün yani mevcut durumun korunmasına yönelik bir eğilimin varlığına işaret etmektedir.

Ayrıca popülasyon genetiği ve simülasyon temelli modeller kullanan yakın tarihli çalışmalar, düşük düzeylerdeki gen dönüşümünün bile Y’ye bağlı genlerin bütünlüğünü korumak için yeterli olduğunu göstermektedir (Connallon ve Clark 2010; Marais ve ark. 2010). Dahası, gen dönüşümüne uğramayan genler-tek kopyalı, X-dejenere genler-bile insan soyunda güçlü bir arıtıcı seçilim altındadır. İnsan-şempanze karşılaştırmaları, bu genlerde en az 6 milyon yıldır herhangi bir bozulma olmadığını ortaya koymaktadır.

İnsandaki bu kararlı durum, rhesus makak ile yapılan karşılaştırmaların da gösterdiği üzere, en az 25 milyon yıldır büyük ölçüde korunmuştur. Memeli MSY’sinin yaşının yaklaşık 160 milyon yıl olduğu düşünülürse, bu üçlü karşılaştırmanın kapsadığı 25 milyon yıllık süre, MSY tarihinin yaklaşık altıda birine karşılık gelmektedir ve bu süre mutlaka “çok küçük” bir zaman dilimi olarak değerlendirilemez.

MSY genleri üzerinde arıtıcı seçilimin hâlen etkin olduğuna dair ek kanıtlar, farklı etnik kökenlerden yaklaşık 100 erkeğin yeniden dizilendiği bir çalışmadan gelmektedir; bu çalışma, X-dejenere genlerde olağanüstü bir kodlayıcı dizi korunumu olduğunu göstermiştir (Rozen ve ark. 2009). Tüm bu veriler birlikte değerlendirildiğinde, insan MSY’sinde kalan genlerin çoğunun yalnızca erkek cinsiyetinin belirlenmesi için değil, spermatogenez ve diğer temel biyolojik işlevler için de vazgeçilmez olduğu ve bu nedenle varlıklarını sürdürecekleri açıktır.

Oylama

Aynı soru önce yalnızca erkeklere, ardından yalnızca kadınlara yöneltilmiştir. İlk oylamada Y kromozomunun yok olmakta olduğu fikrini reddedenlerin 2:1 oranla çoğunlukta olması, ikinci oylamada ise aynı oranda bu hipotezin kabul edilmesi, bilimsel değerlendirmelerde nesnelliğin ne kadar gerekli olduğuna dair düşündürücü bir hatırlatma niteliğindedir.