Kuşlara Ait En Kapsamlı Evrim Ağacı, Kuşların Evrimsel Tarihini Aydınlatıyor!

Kuşların soy ağacını haritalandırmak için yapılan oldukça önemli uluslararası bir çalışma dinozorları yeryüzünden silen toplu soy tükenmesinden sonra kuşların bugün yaşayan 10,000 türe nasıl evrimleştiğini gözler önüne seriyor. 20 ülkeden 200’ü aşkın bilim insanı kuşların renkli tüyleri nasıl edindiğini, dişleri nasıl yitirdiğini ve şakımayı nasıl öğrendiğini gösteren bir evrim ağacı yaratmak için güçlerini birleştirmişti.

Çalışma insanların konuşmasını sağlayan beyin devreleri ile kuşlara ötüşü verenler arasında fevkalade benzerlikler açığa çıkardı: ortak biyolojik yapılara farklı evrimsel yollarla ulaşılabiliyor.

Bazı kuşların şaşırtıcı bir biçimde yakın ilişki içinde olduğu görüldü: doğan kartal veya akbabadan ziyade papağanla; flamingo ise pelikandan ziyade güvercinle çok daha yakın akraba. Harita ayrıca kara kuşlarının en eski ortak atasının bir zamanlar Amerika’da dehşet saçmış tarihöncesinin devasa kuşlarının yolunu açan bir üst düzey yırtıcı [Ç.N. Doğada yetişkin halde iken başka türler tarafından avlanılmayan veya av türlerini kontrol altında tutan avcı canlılar] olduğunu ortaya koyuyor. Science dergisine konuşan Stockholm’deki İsveç Doğa Tarihi Müzesi’nden evrimsel biyolog Per Ericson şöyle söylüyor:

Bu daha önce başka bir canlı için yapılmadı. İnsanın aklını başından alıyor!

Science

Bilim insanları son 30 yılda dünyanın dört bir yanındaki müzelerden toplanan kartal, ağaçkakan, devekuşu ve muhabbetkuşu da dahil 45 kuş türünün donmuş etinden parmak tırnağı büyüklüğünde parçaları analiz ederek projeye başladı. Çözülen dokudan kuşların tüm genomlarını çıkarıp okudular. Bunlara daha önce dizilenmiş üç türün genomlarını eklediler. Bütün genomların karşılaştırılması ve kapsamlı bir evrim ağacına dönüştürülmesi dokuz süperbilgisayarın 400 yıla eşdeğer işlemci süresini aldı.

Avian Phylogenomics Consortium (Kuş Filogenomik Konsorsiyumu) da denilen projenin üyeleri soy ağacını ve analizlerini Perşembe günü Science dergisinde sekiz ana makalede ve toplamda 20’den fazla farklı bilim dergisinde yayınladılar. 

Science

Kuşların doğuşu 65 milyon yıl önce başladı. Büyük olasılıkla bir asteroid çarpmasının yol açtığı toplu soy tükenmesi büyük gövdeli dinozorların çoğunu yok etti, fakat geride birkaç tüylü canlı kaldı. Bu kadar çok sayıda türün kayboluşu büyük ekolojik alanları boş bıraktı ve bu hayvanların çeşitlenmesine olanak tanıdı.

Kuş genomlarının diğer hayvan genomlarıyla karşılaştırılması araştırmacıları renkli tüylerin ortaya çıkışıyla ilişkili gen kümelerine bakmaya zorladı. Tüyler ilk olarak sıcaklık için ortaya çıkmışken, renkli tüyler çiftleşmede rol oynuyor olabilirdi. Güney Carolina Üniversitesi’nden araştırmacıların keşfettiğine göre su kuşları tüy renkliliğiyle bağlantılı en az gen sayısına sahipken evcil hayvanlar ve zirai kuşlar sekiz katına sahip.

Science

Genomların daha detaylı incelenmesi tüm yaşayan kuşların ortak atasının dişlerini 100 milyon yıldan çok daha önce kaybettiğini gösteriyor. En az altı anahtar gendeki mutasyonlar dişlerdeki mine dokusu oluşumunun 116 milyon yıl önce durduğunu söylüyor. Diş kaybı muhtemelen çenenin ön kısmında başladı ve gaga geliştikçe arkalara sıçradı. Riverside Kaliforniya Üniversitesi’nden Mark Springer şöyle söylüyor:

Fosil kuş Archaeopteryx’in 1861’deki keşfinden itibaren, yaşayan kuşların dişli dinozorların soyundan geldiği bilinmekteydi. Ancak, modern kuşların atasındaki diş kaybının tarihi 150 yıldan çok daha fazladır anlaşılamamıştı.

Kuş şakıması bir kereden fazla evrimleşti. Birçok geni paylaşmasına rağmen, papağanlar ve ötücü kuşlar sesleri öğrenme ve kopyalama yetisini sinekkuşlarından bağımsız kazanmışlardır. Daha çarpıcı olan, bazı kuşların şakımasına olanak tanıyan 50 ve civarı gen grubu insana konuşma yetisi verenlerle benzer. Kuzey Carolina’daki Duke Üniversitesi’nden Erich Jarvis şöyle diyor:

Bu sesli öğrenen kuşların ve insanların beynin şakıma ve konuşma bölgelerindeki genler bakımından birbirine diğer kuşlardan ve primatlardan daha çok benzediği anlamına geliyor.

Science

Ortak genler motor korteksindeki beyin hücreleriyle ses çıkarmaya yarayan kontrol kas hücreleri arasında yeni bağlantılar kurmakla yükümlü. 

Beklenildiği gibi, bilim insanları papağan beyninin sesle ilgili bölgelerinde farklılıklar keşfetti. Papağanlar beynin ikincil bir bölgeyle çevrili şakıma üretmekle yükümlü başka bir kesimine sahip; bu araştırmacıları "bir şakıma sistemi içindeki şakıma sistemi" olarak adlandırmaya itti.

Edinburgh Üniversitesi Roslin Enstitüsü’nden David Burt konsorsiyum tarafından yayınlanan ilk sonuçların yalnızca başlangıç olduğunu belirtti ve şunları ekledi:

Umarız insanlara kuş gen bilgisinin zenginliğini keşfetmenin araçlarını vermek çok daha ileri araştırmaları tetikler. Nihayetinde, bu çalışma vahşi kuşların ve çiftlik kuşlarının sağlığının iyileşmesini sağlayacak önemli anlayışları getirecektir.

Science

Penguenler Soğuk Şartlara Nasıl Uyum Sağladı?

Kuş soy ağacı projesi için toplanan penguen DNA’sı uçamayan kuşların Antartika’nın soğuk ve sert ortamına nasıl dayanabildiğine ışık tuttu. Pekin Genomik Enstitüsü’nde Cai Li önderliğindeki araştırmacılar Adelie ve imparator penguenlerinin genomlarını analiz etti ve soğuk şartlara adaptasyonlarını sağlayan genetik değişimlerin bilgisine ulaştı. İki penguenin de ısıyı içerde ve suyu dışarda tutan kısa, sert tüylerin yoğun katmanlı kürkünü koruyan tüy proteinleri yapmakla yükümlü güçlendirilmiş gen takımına sahip olduğu görüldü. Bilim insanları ayrıca DSG1 olarak bilinen bir geni tanımladı. İnsanlarda el ve ayaklarda kalın deriye neden oluyor; penguenlerdeyse tüm bedeni kapsayan bu adaptasyon faydalı.

Penguenler soğuğa dayanmak ve yağ depolayarak aylarca besinsiz idare etmek zorunda. Adelie penguenin yağ metabolizmasıyla ilişkili sekiz gene sahip olduğu görülmüşken, imparator pengueninde bu sayı üç. Bu kuşlar uçma kabiliyetlerini yitirdi ama kanatları sualtı akrobasisine fevkalade uyum sağladı. GigaScience dergisinde yazan Li’nin ekibi penguenlerin önayaklarının yeniden biçimlenmesini tetikleyen 17 gen tanımlıyor. EVC2 denilen bu genlerden birindeki mutasyonlar uzuv cüceliği ve insanlarda kısa kaburgayla ilişkili bir genetik bozukluk olan Ellis-van Creveld sendromuna sebep oluyor. İlk penguenler 60 milyon yıl önce evrimleşti, ama imparator ve Adelie penguenleri oldukça farklı tarihlere sahip. 

Adelie pengueni popülasyonu 150,000 yıl önce iklimin ısınmasıyla hızla arttı, fakat 60,000 yıl önce soğuk ve kuru buzul çağı gelince % 40 oranında azaldı. İmparator penguenleri daha iyi iş çıkardı; sayıları hemen hemen hiç değişmedi ve sert ortamla başa çıkmakta yetenekli olduklarını gösterdiler. 

Teşekkür: Bu çeviri için Sercan Ulucak'a teşekkür ederiz.