Ekolojik Etkileşimler, Böcekler ve Kelebeklerin Evriminde İtici Güç Görevi Görüyor!

Biyolojik türlerin evriminde organizmaların etkileşimlerini anlamak, ekoloji alanı için önemli bir konudur. Örneğin böcekler ve bitkiler, yeryüzünde çeşitli etkileşimlerle birbirine bağlanan iki büyük gruptur. 20. yüzyılın ortalarından bu yana bu çeşitliliği ve organizmaların arasındaki belirli etkileşimleri birbirine bağlayan teoriler artış gösterdi.

Yeni teknolojilerin ve yeni yöntemlerin geliştirilmesi bitkiler ve böcekler arasındaki etkileşimleri daha detaylı incelemeyi ve bu etkileşimlerin kendi evrimleri üzerindeki etkisini ortaya çıkarmayı mümkün kılmıştır. Yapılan yeni bir çalışmada, TU Dresden'den botanikçi Prof. Dr. Stefan Wanke'nin de aralarında bulunduğu uluslararası bir araştırma ekibi; ekolojik değişiklikler, genom düzeyinde adaptasyonlar ve makro evrimsel sonuçlar arasındaki bağlantıyı kurarak uzun dönemler süresince evrimin itici gücü olarak ekolojik etkileşimlerin etkisinin önemini doğruladı.

Papilionidae ailesine ait bazı kelebekler, bu problemle ilişkili önemli bir gruptur. Bu kelebekler, zehirli bitkileri tüketmekte uzmanlaşmışlardır ve bu gruba ait kelebek türlerinin %30 kadarı Aristolochiaceae familyasındaki bitkilerle beslenirler. Bu familyadaki bitkilerin tüketilmesi, bu kelebeklerin tırtıllarına bir avantaj sağlar; çünkü kelebekler beslendikleri bu Aristolochiaceae familyasının bitkilerin toksinlerini salgılar ve bu da onları zehirli hale getirir. Ancak kendi larvaları bu zehirden zarar görmezler. Prof. Wanke şöyle ifade ediyor:

Bu çalışmaya başlamadan önce Papillonidae'deki sitokrom P450 ailesine ait bazı genlerinin bitkilerle adaptasyondan, özellikle toksik bileşiklerin detoksifikasyonundan kısmen sorumlu olduğunu biliyorduk. Bununla birlikte, bu adaptasyonda muhtemelen bu genler dışında birçok farklı gen yer almaktadır. Çünkü detoksifikasyon, bu adaptasyonda dişi kelebeğin tercih ettiği bitkiyi tanımasını veya tırtılların bu ortamda normal olarak gelişip hayatta kalmalarını gerektirir.

Bilim insanları, uzun zamandır bitkilerdeki evrimsel değişikliklerin birçok böcek genini etkilemesi gerektiğinden şüpheleniyorlardı. Bundan yola çıkarak, uluslararası ekip önce farklı Papilionidae türleri arasındaki etkileşimler hakkında çıkarımlarda bulundu ve zaman içinde konak-bitki arasındaki ilişkileri yeniden inşa etti. Bu sayede araştırmacılar Papilionidae ailesinin Aristolochiaceae ailesine ait bitkilerle beslendiğini gösterdi.

Bu iki böcek ve bitki grubunun küresel dağılımına dayanarak, Papilionidae ve Aristolochiaceae ailesine ait türlerin tarihsel biyocoğrafyasını (zaman ve uzaydaki hareketlerini) tahmin etmek mümkün oldu. Araştırmacılar, her iki grubun da yaklaşık 55 milyon yıl önce Kuzey Yarımküre'de ortaya çıktığını ve daha sonra tüm dünyaya yayıldığını keşfettiler.

Papilionidae ailesinin bu göçü ortaya çıkışlarından beri konakçı bitkideki değişiklikler ile eşgüdümlü bir şekilde gerçekleşti. Papilionidae türleri üzerinde yapılan çalışma, çeşitli konak-bitki değişimlerinin genellikle kelebeklerin hızlandırılmış tür çeşitliliğiyle bağlantılı olduğunu doğruladı. Başka bir deyişle, konakçı bitkinin değişmesi değişmeden kaldığı dönemlere göre daha fazla tür ortaya çıkması ile sonuçlandı.

Prof. Wanke özellikle genetik düzeyde hala deşifre edilmesi gereken etkileşimleri olduğunu söylüyor ve şöyle devam ediyor:

Detoksifikasyon genleri gibi belli anahtar genlerinin bitki savunması mekanizmalarına karşı dirençteki rolleri hakkında bilgi sahibi olmamıza rağmen, sonuçlarımız konakçı bitki değişikliklerinin Papilionidae'nin evrimi üzerinde daha küresel bir etkisi olduğunu göstermektedir. Konakçı bitki değişimleri karmaşıktır ve bu nedenle çeşitli adaptasyonlar gerektirir, bu da muhtemelen toksik bileşiklerin detoksifikasyonuyla doğrudan ilişkili olmayan çeşitli genlerin değişmesine de sebep olur.