Moleküler Ekolog Emrah Çoraman ve Ekibi, Bıyıklı Yarasaların Evrimsel Değişimini Gözlemledi!

Evrim Ağacı'na da katkı sağlayan bilim insanlarından moleküler ekolog Emrah Çoraman ve ekibi, uzun yıllardır üzerinde çalıştıkları çalışma saygın bir akademik kaynak olan The Royal Society akademik dergisinde yayımlandı!

Söz konusu çalışmanın nasıl yapıldığını ve ne sonuçlar elde edildiğini anlatalım. Malumunuz bazı türler birbirleriyle rekabet halinde; besin kaynakları için çekişiyor. Biri diğerini alt ederse, o türün yaşadığı yerleri ele geçirebilir. Bu türlere ekolojide "istilacı tür" adı veriliyor. En güzel istilacı türlerden biri de Homo sapiens.

Türlerin Göçü ve Gen Akışı

Bugün yaşayan türlerin aralarındaki rekabeti takip edebilir, etkilerini araştırabiliriz. Peki ya bu rekabet geçmişte yaşandıysa? Hatta birkaç yüzyıl değil on binlerce yıl önceyse? Bunu bugüne bakarak nasıl araştırabiliriz? İşte bu noktada DNA bize yardımcı olabilir. Günümüzdeki iklim değişikliği gibi çevre koşulları değişirken, türlerin dağılımı da değişmeye başlar. Mesela boz ayılar (Ursus arctos) artık daha kuzeye çıkıyor. Bu alanlar daha birkaç yıl öncesine kadar kutup ayısı (Ursus maritimus) türünün yaşam alanıydı.

Douglas Clark

Bu karşılaşmalar bazen türler arası çiftleşmelerle sonuçlanabiliyor. Lisede biyoloji dersinde tür tanımı yaparken, "çiftleştiklerinde verimli döl veremeyen" şeklinde anlatılırdı. Ancak bu tanım artık yenilenmeli. Birçok tür arasında gen akış olmuş, oluyor ve olacak. Bu konuya sonra döneriz...

Kutup ayıları ile Kuzey Amerika boz ayıları arasında çiftleşmeler artıyor! Havalar ısındığı için boz ayılar daha kuzeye, kutup ayılarının yaşadığı bölgelere çıkmaya başladılar. Dolayısıyıla genç bireyler de boz ayılarla çiftleşmişler. Bu çiftleşmeler sonucu, bir türün DNA'sı diğeriyle karışmış oluyor. Yani iki tür arasındaki etkileşim DNA'da bir nevi kayıt altına alınmış oluyor. Peki bu nadir bir durum mu? Başka örnekleri var mı? Var, mesela biz insanlar! Hiç de nadir değil!

Eğer anne ve babanız Afrika kökenli değilse, DNA'nızın bir kısmı neandertallerden geliyor. Atalarımız Afrika'dan çıkıp Dünya'nın dört bir tarafına yayılırken neandertallerle karşılaşıp çiftleşmişler. Bu sebepten DNA'larının bir kısmı artık bizim de bir parçamız. Peki neandertallere ne oldu? Soyları tükendi mi? Kalabalık göç ettiğimiz için gen havuzlarımız karıştı ve asimilasyon sonucu seyrelip gittiler mi? Yoksa bizim mikroorganizmalarımızla hasta mı oldular? Yoksa bizden bağımsız olarak iklim değişikliğine mi uyum sağlayamadılar? Bu konuda araştırmalar devam ediyor ama dikkat ederseniz hepsi türlerin etkileşimiyle alakalı!

Bıyıklı Yarasalarda Gen Akışı ve Göç

Kapak fotoğrafindaki bıyıklı yarasada olduğu gibi bu tarz morfolojik olarak birbirine benzeyen türlere kriptik türler deniyor. Bu türler birbirlerine benzeseler de mesela dilleri farklı, o yüzden birbirleriyle (teorik olarak) çiftleşmiyorlar. Genetik yöntemler kullanarak bu türleri ayırt etmek mümkün. Ancak bu türlerde şöyle bir durum var. Anadolu'daki popülasyonların anneden gelen mitokondriyal (mtDNA) genlerine bakınca hepsi aynı gözüküyordu.

Wikimedia Commons

Bıyıklı yarasaların iki türü var; genetik olarak farklılar. Biri doğuda Asya'da yaşıyor, diğeri kabaca Avrupa ve Anadolu'da. Bir dönem Asya'dakiler batıya göç ediyor. Anadolu'da bu iki tür karşılaşıyor ve çiftleşiyor. Bunun sonucu batını mtDNA'sı doğudakilere geçiyor. Tıpkı neandertallerden bize geçen genlar gibi.

Doğu'dan gelenler Balkanlar'a kadar ilerliyorlar. Bundan sonra gözükmüyorlar. Muhtemelen Akdeniz iklimine uyum sağlamışlar. Balkanlar'ın eski sahipleri ise artık yok denecek kadar az. Muhtemelen diğerleriyle rekabetten ötürü. Balkanlar ve Anadolu'dan neredeyse silinmişler. Ama mtDNA'ları halen bu bölgede yaşıyor (ama başka türde). İşte bu genetik analizler sayesinde geçmişte türler arasında neler yaşandığını bir nebze anlayabiliyoruz. DNA'dan öğrenecek bir sürü şey var!

Çalışmanın Bulguları ve Hedefleri

Türlerin birbiri ile karşılaşmasına "ikincil temas" adı veriliyor. İkincil temaslar, türlerin evrimsel geçmişlerinde önemli bir rol oynar. Bu sayede allopatrik türleşme gerçekleşir ve sonrasında çeşitli taksonlar çeşitlenir. Ardından coğrafik dağılımları genişleyen türlerde tekrardan ikincil temaslar gerçekleşir. Evrim tarihi boyunca birçok "türleşme" bu şekilde gerçekleşmiştir. Dolayısıyla ekolojik açıdan çok önemli bir mekanizmadır. Önemli bir türleşme mekanizması olsa da elbette türleşmenin tek mekanizması bu değildir. Türleşme hakkındaki ayrıntılı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

İkincil temaslardaki karşılaşmalarda gen akışının boyutu, ekolojik farklılaşma düzeylerine ve üreme izolasyonlarının gücüne bağlıdır. Bu çalışmada, iki farklı bıyıklı yarasa türü olan Myotis mystacinus ve Myotis davidii türlerinin genetik sekanslama ile evrimsel olarak türlerin coğrafik dağılımlarını (filocoğrafya) simpatrik bölgelerine odaklanarak incelendi. İlgili iki tür veya popülasyon, aynı coğrafi alanda bulunduklarında simpatrik kabul edilirler ve bu nedenle sık sık birbirleriyle karşılaşırlar. Karşılaştıktan sonra DNA'da adeta bir iz bırakırlar ve introgresyon adı verilen gen sızması gerçekleşir.

Örneğin Homo sapiens ile Homo neanderthalensis arasında da birçok introgresyon gerçekleştiği anlaşılmıştır. Neandertallerden ve denisovanlardan miras aldığımız birçok genin aslında, Afrika'dan çıkış sonrası tamamiyle yabancı olduğumuz yeni çevreye adaptasyonda yararlı olduğunu keşfediyoruz - ve aynı zamanda zararlı olanların da elendiğini. İntrogresyon veya introgresif melezleşme hakkında daha fazla bilgi almak için ayrıntılı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

The Royal Society

Çalışmada M. mystacinus ve M. davidii türlerinin allopatrik türleşme gösterdiği ve biyocoğrafyalarının genişlemesi nedeniyle ikincil temasa geçtiği mitokondriyal DNA (mtDNA) analizleri ile gösterilmiştir. Anadolu ve Balkanlar'da ikincil temas alanındaki bireylerin mitokondriyal ve nükleer veri setlerine dayanan popülasyonlar gözlemlenmiştir. Gözlenen bu paternler, yerel M. mystacinus popülasyonlarının genişleyen M. davidii popülasyonları ile melezlendiğini ve bu da öncekinden mitokondriyal introgresyonla (gen sızmasıyla) sonuçlandığını düşündürmektedir. Gördüğünüz gibi türler dinamik birimlerdir ve tarih boyunca birbirleri ile ilişkili bir şekilde evrimleşmiştir!

İntrogresyon alanında, uyumlu nükleer ve mitokondriyal genotipleri olan M. mystacinus bireyleri nispeten az sayıda tanımlanmıştır, bu da yerli popülasyonların büyük ölçüde M. davidii tarafından istila edildiğini göstermektedir. Ekolojik rekabet ile birlikte değişen çevresel koşullar, bu değişimin olası nedenidir. Çalışma, filocoğrafik örüntülerle incelenen tarihsel bir popülasyon değişiminin olası bir örneğini sunmaktadır.