Evrimin Geleceğini Tahmin Etmek: Evrim Sürekli Kendini Tekrar Ediyor! Ama Neden?

Evrimin kendi kendini tekrar etmeye yönelik tuhaf bir eğilimi var. Farklı coğrafyalarda yaşayan, ayrı türlerde bile aynı özelliklerin bağımsız olarak evrimleştiğini görüyoruz.

Örneğin Peru'dan Kosta Rika'ya kadar birçok ayrı kelebek türünde aynı kanat desenleri tekrar tekrar evrimleşti. Postacı kelebeği (Heliconius sp.) olarak bilinen, ismini her gün aynı çiçekler arasında dolaşmasından alan kelebeği ele alın. Bu kelebek simsiyahtır; ancak kanatlarının üst kısımlarında parlak kırmızı bir şerit, alt kısımlarındaysa beyaz çizgiler bulunur. Öte yandan küçük postacı kelebeği tamamen ayrı bir türdür; ancak neredeyse birebir aynı görünür.

Butterfly Identification

Bir grup araştırmacı, birbirinden tamamen farklı genetik değişimlerden geçerek evrimleşen bu iki türün nihayetinde neden birebir aynı gözüktüğünü anlamamızı sağlayacak mekanizmaları aydınlatmaya çalışıyorlar. Araştırmaları, yakınsak evrim kavramının dikkate değer bir örneği. Yakınsak evrim, ortak atalarında bulunmayan bir özelliğin bağımsız olarak evrimleşmesi sonucunda torun türlerin birbirine benzemesine verilen bir isim. Current Biology dergisinde yayınlanan araştırmanın baş yazarı Carolina Concha şöyle diyor:

Bu kelebekler farklı türler olsalar da, evrimsel tarihte o kadar da eski bir dönemde birbirlerinden ayrışmadılar. Bu türlerin farklı evrimsel patikaları takip edip de aynı sonuca varma konusundaki esneklikleri beni en çok şaşırtan şey.

Current Biology

Heliconius kelebekleri, parlak ve envai kanat desenleriyle meşhurdur. Bilim insanları, kelebeklerin bu ayırt edici desenlerini, potansiyel avcılara kendilerinin zehirli olduğunu sinyallemek için kullandıklarını düşünüyorlar. Ayrıca erkek kelebekler bu etli ve renkli kanatlarını kullanarak dişileri etkilemeye çalışırlar. Bir şekilde, bu iki kuvvet (avcılık ve çiftleşme); And Dağları, ovalar ve düzlüklerle birbirinden izole olmuş iki ayrı kelebek türünde benzer kanat desenlerinin ortaya çıkmasını sağladı. George Washington Üniversitesi'ndeki Kelebek Evrimsel Gelişim (Evo-Devo) Laboratuvarı'nın başındaki Arnaud Martin şöyle diyor:

İki ayrı ekibe Lego blokları verildiğini ve aynı cihazı yapmaları istendiğini hayal edin. Her iki ekip de ayrı yollar takip etseler de aynı sonuca varabilirler. Kelebeklerde ise durum çok daha ciddidir: Kanatlarında kullandıkları yapı taşları, onların hayatta kalma ve üreme yeteneklerini doğrudan etkilemektedir.

Normalde, bazı durumlarda, zehirli olmayan Heliconius kelebeklerinde de çok benzer desenler evrimleşiyor ve onlara korunma sağlıyor. Ama hem postacı kelebeği, hem de küçük postacı kelebeği gerçekten de zehirli türler; dolayısıyla benzer desenlerin evrimleşme nedeni, "çoğullukta güç vardır" benzeri bir mantık olabilir: Eğer bir avcı, bu kelebeklerden birinden uzak durmayı öğrendiyse, diğerlerinden de otomatik olarak uzak duracaktır.

Evrimin aynı sonuçları iki defa nasıl ürettiğini keşfetmek için Concha ve diğer 24 eş yazar, genetik mühendisliği yöntemlerine başvurarak Heliconius kelebeklerinin genlerini değiştirdiler. CRISPR/Cas9 yöntemini kullanarak kelebeklerdeki WntA isimli bir geni sildiler ve kelebeklerin kanat desenlerini ve renklerini ortadan kaldırdılar. WntA geni farklı olan kelebekler sadece desen ve renk bakımından farklı değildir; aynı zamanda bu genin kaybı, türü başka açılardan da farklılaştırır; çünkü bir gen genellikle birden fazla gen ile birlikte çalışarak özellikleri ortaya çıkarır.

Current Biology

Bu müdahale sonrasında bazı kelebeklerin kanatları büyük oranda aynı şekilde kalsa da, diğerlerinin kanatlarında siyah yerine geniş pembe desenler vardı, bazıları nokta ve çizgilerini tamamen yitirdiler. Genetik modifikasyon sonrasında postacı kelebeklerinin kırmızı şeritleri, kanadın üst kısmının tamamına yayıldı. Buna karşılık küçük postacı kelebeklerde alt kanatlardaki beyaz çizgiler daha sarımsı bir renge döndüler.

Concha'ya göre bu, her iki türün de aynı geni farklı şekillerde kullandığını gösteriyor. Çünkü eğer böyle olmasaydı, geni yitiren kelebeklerin her birinin birbirinin tıpatıp aynısı olmasını beklerdik. Kelebeğin kanatlarını mikroskop altında 15.000 kat büyütme ile inceleyen araştırmacılar, gen kaybına bağlı olarak kanatlarda pulların bile yitirildiğini gördüler. Concha şöyle diyor:

Her bir kanatta, pul yapısında farklılaşma gördük. Bundan yola çıkarak, söz konusu genin gelişimin çok erken basamaklarında devreye girdiği ve dolayısıyla pulların ne işe yarayacağının belirlenmesinde görev aldığı sonucuna vardık.

Postacı ve küçük postacı kelebeklerine ek olarak araştırmacılar, birbirine çok benzeyen ama yakın akraba olmayan iki diğer ayrı kelebek türünde de aynı sonuca vardılar. San Diego'daki Kaliforniya Üniversitesi'nden hücre ve gelişim biyoloğu olan, araştırmada yer almayan Yrd. Doç. Dr. Michael Perry şöyle diyor:

Heliconius kelebeklerinin yumurtalarının aşırı kırılgan doğasından ve genetik müdahale teknolojilerindeki gelişmelerden dolayı bu araştırma, bu sahada atılmış büyük bir adımdır. Bundan sekiz ya da dokuz yıl önce, 12 ayrı Heliconius türünde hedeflenmiş mutasyonlar yaratabileceğinizi söyleseydiniz size asla inanmazdım. Aslına bakarsanız, tek bir doktora öğrencisi, o dönemin teknolojisini kullanarak bütün lisansüstü eğitimi boyunca tek bir türdeki tek bir gende tek bir silme tipi mutasyon yaratmayı başarabilirse şanslıydı.

Current Biology

Silme deneyleri (İng: "knock-out experiments") sırasında bilim insanları bir canlıdaki tek bir geni silerek, organizmada ne tür değişimler yaşandığını incelerler. Concha şöyle anlatıyor:

Silme deneyleri, bu alandaki altın standardıdır. Kelebekleri genetik mühendisliği yöntemleriyle değiştirmek öylesine zordu ki, bizim deneyimiz bile 2 sene sürdü.

Genin kanat desenleri üzerinde rolü olduğunu tespit etmek, iki ayrı türün, farklı yönlerde evrimleşerek aynı özelliklere ulaşmayı nasıl başardığını anlamanın ilk adımı. Concha'nın dediğine göre o ve ekip arkadaşları şimdi bu genin hangi moleküler mekanizmalar aracılığıyla kanat desenlerini etkilediğini belirlemeye çalışacaklar.

Evrimin öngörülebilirliği ile ilgili olarak buradaki, buradaki veya buradaki yazılarımızı okuyabilirsiniz.