Gibonlar ve Alu Retrotranspozonu: Genlere Bakarak Evrimin Yaşandığını Nasıl Anlıyoruz?

Evrimsel süreçte genleri ve bu genlerdeki değişimi, dolayısıyla türleşmeleri, farklılaşmaları ve evrimi birçok farklı yöntemle tespit edebiliyoruz. Örneğin genetik biliminin ortaya çıkmasından ve gelişmesinden önce, çoğunlukla fiziksel özelliklere bakılır, morfolojik analizler yapılır ve fosillerle evrimsel değişimler gösterilirdi. Ancak fosiller gibi veriler, evrimsel değişimi doğrudan göstermek yerine, bu geçmişte kalmış değişimin zamansal kesitlerinden bazı örnekler sunduğu için, tam bir kavrayışa erişmemizi sağlayamazdı. Ancak genetik biliminin keşfi ve evrimsel biyoloji ile birleştirilmesi (ki buna Modern Sentez adını veriyoruz), evrimi gözlerimizle görmemizi, doğrudan, tüm hücrelerimize işlemiş imzasını görebilmemizi sağladı.

Görselde gördüğünüz jel elektroforez yöntemi ile farklı türlerin spesifik genlerinin dizilenmesi sonucu elde edilen bir görüntüdür. Basitçe, jel elektroforez yönteminde, farklı türlerden alınan bir DNA, RNA veya protein parçası bir elektrik alan içerisinde hareket ettirilir. Ağır olan genler daha az ilerleyebilirken, hafif olanlar daha çok ilerleyebilecektir. Aslında yöntemin bundan çok daha fazla teknik detayı vardır; ancak bu basit prensip, ekteki görseli anlamanızı sağlayacaktır. 

Örneğin bu görseldeki çalışmada, insan (Homo sapiens), bonobo maymunu (Pan paniscus), şempanze (Pan troglodytes), goril (Gorilla gorilla), Sumatra orangutanı (Pongo abelii), Borneo orangutanı (Pongo pygmaeus), Siyamang gibonu (Hylobates syndactylus), Lar gibonu (Hylobates lar), Sarı yanaklı gibon (Hylobates gabriellae), Grivet maymunu (Chlorocebus aethiops) ve Makak maymunu (Macaca mulatta) türlerine ait DGKB genleri dizilenmiştir. Bu gen, diasilgliserol kinaz beta isimli bir enzimi üretir ki bu enzim de, hücre içi faaliyet açısından çok kritik görevlere sahiptir.

Ancak bu geni özel kılan bir başka şey, evrimsel sürecin en nadide verilerinden birini taşımasıdır: ALUYe5 adı verilen bir retrotranspozon! Herhangi bir transpozon, herhangi bir gene yapıştığında, onun uzunluğunu arttırır, dolayısıyla da tahmin edebileceğiniz gibi onu "şişmanlatır" (ağırlaştırır). Evrimsel süreçte genlerde gördüğümüz bu şişmanlama da, jel elektroforez tekniği kullanılarak tespit edilebilir. Tabii ki, bir retrotranspozonun bağımsız olarak aynı genin aynı noktasına birden fazla canlıda birebir aynı şekilde zıplaması ve yapışması neredeyse imkansızdır. Bu sebeple, çok net bir sonuca ulaşırız: bu canlılardaki bu genetik sıçrama, bu canlıların ortak atasından yadigar olmalıdır. Yani bu sıçrama meydana gelmiş, ondan sonra sayısız türleşme ve evrim süreci yaşanmış ve oluşan türler, atalarından kalan bu retrotranspozon eklentisini günümüze kadar taşımışlardır. İşte DKGB geninde gördüğümüz de tam olarak budur.

Görsele bakacak olursanız, insansı maymunlar olan insanlar, bonobolar, şempanzeler, goriller ve orangutanlarda bu gen 707 baz çifti (bp) uzunluğundadır ve ağırdır. Ancak bu retrotranspozon eklenmeden önceki gen uzunluğu 309 baz çiftidir, yani yarısından daha da hafiftir. Bu yüzden, ağır olan genler, görselde yukarıdan başlayan elektroforez işleminde çok uzağa gidememişlerdir. Genin orjinali olan 309 baz çifti uzunluğunda gene sahip olan canlıların bu genleri ise, hafif olmaları dolayısıyla elektrik alanı dahilinde daha uzağa kadar kayabilmektedirler.

İşte 707 baz çifti uzunluktaki, retrotranspozon eklentisi bulunan, "şişman" genlere sahip maymun türleri, büyük insansı maymunlar olarak bilinirler, çünkü diğer insansı maymun grubundan (tahmin edebileceğiniz gibi küçük insansı maymunlar grubundan) sadece fiziksel büyüklük olarak değil, evrimsel analizlerin gösterdiği gibi genetik açıdan da farklıdırlar.

İşte yukarıdaki görselde, bu genetik farklılıklardan sadece birisine bakıyorsunuz: Büyük insansı maymunların hepsinde, DKGB geni 707 baz çifti uzunluktadır; çünkü ALUYe5 retrotranspozonu bu gene yapışmış ve evrimi tetikleyen unsurlardan biri olmuştur. Öte yandan küçük insansı maymunlar olarak bilinen gibonlarda (ve insansı maymun olmayan ama Eski Dünya Maymunu olan diğer maymunlarda: makaklar ve grivetlerde) bu retrotranspozonal sıçramayı görmemekteyiz. Dolayısıyla onların bu geni daha hafiftir ve jel üzerinde daha uzağa kayar. Hatta birebir aynı noktaya kaymaları, bunların eşit büyüklükte olduğunun göstergesidir.

Tüm bunları analiz ettiğimizde, gibonların insansı maymunlar soy hattında ilk ayrılan grup olduğunu görebiliriz. Elbette tek bir gen bunu göstermez; ancak bunu gösteren onlarca farklı genetik ispattan birisi budur. Daha sonra, insanlar, şempanzeler, goriller ve orangutanlara gidecek kol üzerinde bu retrotranspozon sıçraması meydana gelmiştir (belki de bu sıçrama, gibon ayrımını başlatmış bile olabilir). Ondan sonra, bu ayrılan atadan evrimleşen tüm torun türlerde (ki bunlardan biri biziz), bu değişmiş gen bulunmaktadır. Böylece, evrimin genetik ispatlarından biriyle tanışmış olabilmekteyiz.