Donmuş Bir Genom Parçası, Kuş Evrimine Dair Bildiklerimizi Sorgulatıyor!

Devasa bir meteor 65 milyon yıl önce, hepsinin olmasa da çoğu dinozorun sonunu getirdi. Yok oluş olayının ardındansa dinozorların mirasçıları olan kuşlar ortaya çıktı.

Bilim insanları, hayatta kalan son dinozorların gökyüzünü nasıl doldurduğunu anlamak için yüzyıllardır yaklaşık 10.000 kuş türünü net bir soy ağacında düzenlemeye ve dizilemeye çalıştılar. Basit DNA dizilemesi, sayısız diğer tür için olduğu gibi bunu da kolaylaştırmalıydı. Ancak kuşlar bizi kandırmaya hazırdı!

1 Nisan 2024'te yayımlanan bir çift yeni araştırma makalesinde bilim insanları, 65 milyon yıl önce gerçekleşen bir başka olayın kuşların gerçek evrimsel geçmişi konusunda kendilerini yanılttığını ortaya koyuyor. Araştırmacılar bir kromozomun bir bölümünün milyonlarca yıl zaman içinde donmuş halde kaldığını ve olması gerektiği gibi yakındaki DNA ile karışmadığını keşfettiler.

Kuş genomunun sadece yüzde ikisini oluşturan bu bölüm, bilim insanlarını çoğu kuşun flamingo ve kumruların evrimsel kuzenleri olduğu iki ana kategoride gruplandırılabileceğine ikna etmişti. Genomun yanıltıcı bölümünü açıklayan doğru soy ağacı ise dört ana grup tanımlamakta ve flamingo ve güvercinleri daha uzak akraba olarak tanımlıyor.

Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan makalenin birinci yazarı ve Florida Üniversitesi'nde biyoloji profesörü olan Edward Braun şöyle diyor:

Laboratuvarım, üzerinde düşünmek istediğimden daha uzun süredir bu kuş evrimi sorununu çözmeye çalışıyor. Genomun büyük bir bölümünün alışılmadık şekilde davrandığı konusunda hiçbir fikrimiz yoktu. Tesadüfen bulduk.

Braun, California San Diego Üniversitesi'nde bilgisayar mühendisliği profesörü olan Siavash Mirarab liderliğindeki uluslararası bir ortak çalışma ekibini yöneterek bu karmaşık DNA parçasının kuş evriminin gerçek tarihini bulanıklaştırdığına dair kanıtlarını yayınladı. Mirarab ve Braun ayrıca Nature dergisinde yayınlanan ve Kopenhag Üniversitesi'nden Josefin Stiller tarafından yönetilen güncellenmiş kuş soy ağacını özetleyen bir makaleye de katkıda bulundu.

Her iki makale de Zhejiang Üniversitesi'nden Guojie Zhang, Rockefeller Üniversitesi'nden Erich Jarvis ve Kopenhag Üniversitesi'nden Tom Gilbert tarafından yürütülen B10K kuş genomik projesinin bir parçası.

On yıl önce Braun ve çalışma arkadaşları, kuş türlerinin büyük çoğunluğunu içeren bir grup olan Neoaves için bir soy ağacı oluşturdu. Araştırmacılar, 48 türün genomlarına dayanarak Neoaves'i iki büyük kategoriye ayırdı: Güvercinler ve flamingolar bir grupta, geri kalanlar ise diğer grupta. Bu yıl, 363 tür kullanılarak benzer bir analiz tekrarlandığında ise kumru ve flamingoları iki ayrı gruba ayıran farklı bir soy ağacı ortaya çıktı.

Ellerinde birbiriyle çelişen iki soy ağacı bulunan bilim insanları, hangi ağacın doğru olduğunu söyleyebilecek açıklamaların peşine düştüler. Braun şöyle diyor:

Tek tek genlere ve hangi ağacı desteklediklerine baktığımızda, birdenbire daha yaşlı ağacı destekleyen tüm genlerin tek bir noktada olduğu ortaya çıktı. Her şeyi başlatan da bu oldu.

Bu noktayı araştıran Braun'un ekibi, milyonlarca yıllık eşeyli üreme sürecinde genlerin olması gerektiği kadar birbirine karışmadığını fark etti. İnsanlar gibi kuşlar da anne ve babadan gelen genleri bir sonraki nesilde birleştirir. Ancak kuşlar ve insanlar, sperm ve yumurta oluştururken önce ebeveynlerinden miras aldıkları genleri karıştırırlar. Bu sürece rekombinasyon denir ve iki kardeşin tamamen aynı olmamasını sağlayarak bir türün genetik çeşitliliğini en üst düzeye çıkarır.

Braun'un ekibi, bir kuş kromozomunun bir bölümünün dinozorların yok olduğu dönemde birkaç milyon yıl boyunca bu rekombinasyon sürecini bastırdığına dair kanıt buldu. Soy tükenmesi olayı ile genomik anomalilerin ilişkili olup olmadığı ise belirsiz.

Sonuç olarak flamingolar ve güvercinler bu donmuş DNA parçasındaki verilere göre birbirlerine benziyorlardı. Ancak genomun tamamı dikkate alındığında, iki grubun daha uzaktan akraba olduğu ortaya çıktı. Braun şöyle diyor:

Şaşırtıcı olan, bu bastırılmış rekombinasyon döneminin analizi yanlış yönlendirebilmesidir ve analizi yanıltabildiği için, aslında 60 milyon yıldan daha uzun bir süre sonra tespit edilebilirdi. İşin güzel tarafı da bu.

Böyle bir gizem diğer organizmaların genomlarında da bulunuyor olabilir.

Braun şöyle bitiriyor:

Kuşlardaki bu yanıltıcı bölgeyi keşfettik çünkü kuşların genomlarını dizilemek için çok fazla enerji harcadık. Şu anda bilmediğimiz başka türler için de buna benzer durumlar olduğunu düşünüyorum.