Melezleşme, Evrime Hız Katıyor!

Asya çalı sivrisineği veya Asya uğur böceği gibi Orta Avrupa’ya göç etmiş veya insan eliyle getirilmiş hayvanlar, değişen iklim koşulları sayesinde yeni yuvalarında oldukça rahat görünürler. Eğer genetik açıdan yerel türlerle uyumlularsa onlarla çiftleşip yerel çevre koşulları altında evrimleşmeye devam edebilecek melez yavrular üretebilirler, bu süreç insanın evrimi boyunca da, örneğin Homo sapiens ile Neandertaller arasında, olagelmiştir. Yabancı türlerin getirdiği yeni genler, yararlı olabilecek yeni genetik kombinasyonlar sağlar ve bu nedenle doğal seçilim tarafından tercih edilir. Melez kovanı teorisine (İng.: hybrid swarm theory) göre, daha sonra melez türle ebeveyn tür arasındaki çiftleşme birbirinden ıraksayan popülasyonların, hatta yeni özelliklere sahip yeni türlerin ortaya çıkmasına yol açar. Peki, günümüz bilim insanları bu teorinin doğruluğunu nasıl kanıtlayıp böyle bir türleşmenin arkasındaki temel mekanizmaları nasıl belirleyebilir?

Hayvanların yeni türler oluşturacak şekilde (türleşme) nasıl çeşitlendiğiyle (adaptif radyasyon) ilgili araştırmaları ve bilgimizi geliştirmek üzere, Konstanz Üniversitesi’nden Profesör Axel Meyer’la ve Graz Üniversitesi’nden Profesör Christian Sturmbauer’le çalışan evrimsel biyologlar Doğu Afrika’daki Tanganyika Gölü ekosisteminde yaşayan ciklet balıklarını analiz ettiler. Alex Meyer, çalışmayla ilgili şu bilgileri verdi:

Birlikte çalışmaya başladığımız 1990 yılından beri, veri hacmi ve ortak çalışma seviyesi açısından en büyüğü olan bu çalışma, ciklet balıklarının evrimsel tarihinin yanı sıra Tanganyika Gölü’ndeki adaptif radyasyonlarını da sonunda neredeyse tamamen anlamamızı sağladı.

Dünya genelinde 1700’ü aşkın türü olan (bunlardan birkaç yüzü Tanganyika Gölü’ne endemiktir) ciklet balıkları, bilim insanlarının hızlı ve dolayısıyla açıklanması zor tür oluşumunu çözmek için kullandıkları model hayvan sistemleridir. Araştırmacılar, bu çalışmayla yalnızca ciklet aile ağacının en rekabetçi dalları arasındaki ilişkileri çözüme kavuşturmak ve cikletlerin Tanganyika Gölü’ndeki hızlı ilk radyasyonunu açıklamakla kalmadı, türleşmelerine ilişkin tartışmalı kronolojiyi de ortaya çıkarabildiler. Araştırma sonuçları 8 Ağustos 2018 tarihinde ünlü bilimsel makale dergisi Nature Communications’da yayınlandı.

DNA Yardımıyla Yeni Evrim Ağaçları Yaratma

Araştırma ekibi, ciklet balıklarından DNA alıp seçilen 500’ü aşkın balık genini son teknoloji genomik dizileme teknikleriyle dizileyerek Doğu Afrika cikletlerinin yeni evrim ağacını oluşturabildi, ayrıca bazen patlamalar halinde yeni türlerin ortaya çıkışının nedenlerini açıklayabildi. Araştırmacılar, en eski ciklet radyasyonunun başlangıcında bile, dışarıdan gelip yerleşen soy hatları arasında ortamın tetiklediği melezleşme sonucunda yenilikçi türlerin oluştuğunu, sonra sabit koşullar altında bu türlerin hızla genişleyip hem daha fazla yeniliğin hem de tür gelişiminin hızını arttırdığını buldular. Tanganyika Gölü’ndeki “günümüz” cikletlerinin evrimsel gelişimini ve melez kovanı teorisini dikkate alan araştırma ekibi, bir ciklet türünün Aşağı Congo Nehri’nden gelip göldeki atalarıyla çiftleştiğini ve böylece cikletlerin Tanganyika Gölü’ndeki adaptif radyasyonuna olanak sağladığını keşfetti. Günümüzde bu nehir balığı gölde mevcut değildir, ancak izleri ıraksayan diğer soy hatlarının genetik bilgisinde görülebilir.

Yeni göl ortamında kolonileşme sonucunda ortaya çıkan ve gövde rengiyle çene özelleşmesini etkileyen genler gibi bazı ciklet genleri daha hızlı çeşitlenmiştir. Christian Sturmbauer, yeni türlerin gelişmesini, işte seçilime maruz kalan bu özelliklerin sağladığını söylemektedir. Araştırma ekibi, saptanan en son melez dizileme yöntemlerini kullanarak, ciklet çenelerindeki yeniliklerin daha önce kullanılmayan besin kaynaklarına ulaşmayı sağlama açısından son derece önemli olduğunu gösterebildi.

Zaman Bazında Yeni Aile Ağaçları Oluşturmada Fosillerin Kullanımı

Axel Meyer ve Christian Sturmbauer’in kurduğu araştırma ekibi, ciklet evrimine ilişkin tartışmalı kronolojiyi de aydınlatabildi. Şimdiye kadar moleküler saat kalibrasyonunu kullanarak yapılan çalışmalarda sonuç olarak ya çok küçük ya da çok büyük yaşlar çıktı, bu sonuçlar da Doğu Afrika’nın jeolojik tarihiyle uyumlu değildi. Araştırma ekibi, Tanganyika’daki radyasyonu tespit eden yeni keşfedilmiş bir fosilin de içinde olduğu bir fosil kalibrasyon setini kullanarak, güneydeki Gondwana kıtasının bölünmesi ile Tanganyika Gölü’ndeki cikletlerin gelişen göl ekosistemine paralel olarak evrim geçirdiği Doğu Afrika Rift Vadisi’nin çöküşünü uyumlu hale getiren yeni bir moleküler saat analizi yaptı. Christian Sturmbauer, bu bulguların örneğin iklim değişikliğiyle tetiklenen ve hala devam etmekte olan hayvanlar alemindeki değişiklikleri anlamamıza yardımcı olabileceğini vurguladı.

Bu araştırma sonuçları , uluslar arası dört üniversite arasında yapılan yoğun işbirliğinin ürünüdür: Florida Eyalet Üniversitesi’nden Alan ve Emily Lemmon’ın araştırma grubu (ABD), Graz Üniversitesi’nden Christian Strumbauer (Avusturya) ve Konstanz Üniversitesi’nden Axel Meyer ile Graz Teknoloji Üniversitesi’nden Gerhard Thallinger (Almanya). Ayrıca Konstanz Üniversitesi’nden Iker Irisarri’nin yanı sıra Graz Üniversitesi’nden Pooja Singh ve Stephan Koblmüller de bu projeye önemli katkılarda bulunmuşlardır.