Antik DNA, Modern İnsanın Köklerine Güçlü Bir Işık Tutuyor!

Günümüz insanları mozaik gibidir: Genomlarımız, iç içe geçmiş köklerle dokunmuş zengin halılara benzer. Bulunan her fosilde, yapılan her DNA analizinde hikaye daha da karmaşıklaşır. Bizler -yani Homo cinsinin tek kurtulanları- DNA'mızda, yakın akraba olan ancak soyları tükenmiş soylardan gelen genetik parçalar barındırıyoruz. Modern insanlar, on yıl önce hayal edilebileceğinden daha çok çeşitlilik, hareket ve karışımla karakterize edilen bir geçmişe sahiptirler; geniş yayılmalar, ayrılmalar ve birleşmeler tarihinin ürünüdürler.

Fakat, Neandertallerin modern Avrupalıların ataları ile melezleştiğini ya da yeni keşfedilen Denisovanların bazı eski gruplarla melezleştiklerini ya da hepsinin birbiriyle melezleştiğini söylemek ayrı bir şey; bu bağlantıların ne zaman ve nerede gerçekleştiğiyle ilgili somut bilgiler vermek başka bir şeydir. Cambridge Üniversitesinde evrimsel genetikçi olan Aylwyn Scally şunları söylüyor:

Elde eski DNA olmadıkça herhangi bir olay için 'Evet, bu gerçekleşti, bu kesinlikle vuku buldu.' dememiz çok zor.

Bu nedenle, tespit edilen olaylar nispeten yeni olma eğilimindedir; 60,000 yıl önce modern insanın Afrika dışına göç etmesiyle başlamış ve bu süre boyunca hominin akrabalarıyla (Neandertaller ve Denisovanlar gibi) etkileşime girerek bir araya gelmişlerdir. Göç sırasında melezleşmeye veya göçten önce Afrika içindeki melezleşmelere dair kanıtlar şu ana dek elimizde yoktu. Fakat bu durum şimdilerde güçlü bilgisayarlar vasıtasıyla kısmen de olsa değişmeye başladı. Princeton Üniversitesi Lewis-Sigler Genom Enstitüsünde genomik profesörü olan Joshua Akey şöyle diyor:

Bir sonraki yöntem geliştirme dalgasını görmeye başlıyoruz ve bu yöntem önceki nesil yöntemlerin yapamadığını başarıyor, yani verilerden yeni çıkarımlar yapmamıza izin veriyor.

Bilim insanları zaman içinde daha da geriye baktıkça ve evrimsel ilişkileri daha önce görülmemiş ayrıntılarla buldukça onların bulguları, insanlık tarihinin anlatımını daha da karmaşıklaştırsa da bazı eksik bölümleri belirsizlikten kurtarmaktadır. Antik homininlerden gelen gen akışının, Afrika'dan ayrılmadan önce modern insan popülasyonları üzerindeki beklenmeyen etkisine dair ipuçları ortaya çıkmaya başladı. Hatta bazı araştırmacılar, modern insanların bu diğer soylara yapmış olabilecekleri genetik katkıları bile belirliyor. Bunlar kafa karıştırıcı ve iç içe geçmiş etkiler olmalarına rağmen şu anda bildiğimiz insanı şekillendirmektedir.

Ayşegül Şenyiğit

Eski İnsanlar, Yeni Yöntemler

Araştırmacılar ilk olarak Neandertal kemiklerinden DNA örnekleri aldıklarında, bu kemiklerden anlam çıkarmayı sağlayan teknikler güçlü fakat nispeten basitti. Bilim insanları eski ve modern dizileri karşılaştırıp paylaşılan bölgeleri ve mutasyonları belirleyerek istatistiki incelemelerde bulundular. 2010'da ise Neandertal DNA'sının günümüzde Afrika kökenli olmayan insanların genomunun yaklaşık %2'sini oluşturduğunu keşfettiler. 50.000-60.000 yıl önce Avrasya'da gerçekleşen melezleşmenin sonucuydu bu. Aynı zamanda Denisovan DNA'sının Papua Yeni Gine'deki ve Avustralya'daki insanların genomunun yaklaşık %3'ünü oluşturduğu da keşfedildi.

Madison'daki Wisconsin Üniversitesi'nde paleoantropolog olan John Hawks, kayıp popülasyonların nasıl etkileşime girdiğine ilişkin olarak bu kadar basit bir yaklaşımın karmaşıklığı çözmede pek etkin olmadığını söylüyor. Yöntem, aynı zamanda, araştırmacıların bu melezleşmenin nasıl ortaya çıktığı hakkındaki belirli hipotezleri test etmelerine de izin vermiyor.

Toplumsal genetik uzmanları, yüz binlerce yıl öncesindeki ortak ataları tanımlamak için DNA verilerine bakabilir ve son birkaç on bin yıldaki gen akışı olaylarını tespit edebilirler ancak bu dönemler arasında meydana gelen melezleşme olayları için Hawks şöyle diyor:

Yeni olamayacak kadar eski ama eski olamayacak kadar da genç. Bu durum aslında farklı bir yaklaşım gerektiriyor.

Bunun nedeni, günümüze daha yakın olayların, eskilerin üzerini örtmesidir. Eski olaylardan geride kalan DNA dizileri o kadar parçalı ve mutasyona uğramışlardır ki anlaşılmaları zordur, hatta tarihlendirmesi ve konumlandırması daha da güç olmaktadır.

New York’taki Cold Spring Harbor Laboratuvarında biyolog olan Adam Siepel ve meslektaşları, [antropolojik] anlatıdaki bu boşluklara odaklanmaya karar verdiler. Özellikle modern insanlardan Neandertallere gen akışı izlerini aramakla ilgilendiler. Bu tarz bir genetik bilgi akışını incelemek diğer türlü yön akışını (Neandertallerden insanlara) incelemekten daha zordur; sadece ne kadar zaman önce gerçekleştiği bakımından değil, aynı zamanda incelenecek daha az gen olduğu için de sıkıntılıdır. Şöyle ki araştırmacıların elinde tüm günümüz genomlarına karşılık, bozulmamış sadece birkaç adet Neandertal genomu ve bir de bir Denisovandan elde edilen tek bir genom kalıntısı bulunmaktadır. İşte tüm bu zorluklardan ötürü yeni yöntemlere ihtiyaç duyulmuştur.

Quanta magazine

Böylesine yeni bir tekniğin kullanımı, önce 2016'da sonra tekrar 2019 yaz başlarında yayımlanan bir ön baskıda yer aldı. Siepel ve ekibi, Neandertal DNA'sının yaklaşık %3'ünün (muhtemelen %6’ya kadar çıkabilir) 200.000 yıldan daha uzun bir süre önce Neandertallerle çiftleşen modern insanlardan geldiğini buldu. Dünyanın dört bir yanındaki modern insanları oluşturan aynı grup, Neandertallere, Neandertallerin onlara verebileceğinden (en azından biraz) daha fazla DNA vermişti. 

Siepel, bir Neandertale baktığımızda onun sadece bir Neandertal olduğunu düşündüğümüzü ama aslında bir Neandertal ve modern insan karışımına baktığımızı ifade ediyor. Hawks da bu kadar yüksek seviyede bir genetik karışım için şunları söylüyor:

Harika! Bu, yolda gördüğünüz araçların %6'sının kırmızı olduğunu söyleyip de hiçbir şekilde kırmızı araba fark edememiş olmak gibidir. Öncelikle kırmızı arabaları fark etmeniz gerekir.

Fakat kullanımdaki yöntemler bu karışımı [ayrıntıları] henüz fark edememiştir. Hawks'a göre aradaki eksiklikler -ortak genetik malzemenin sayımı henüz doğru bir şekilde yapılamamış olsa da- paylaşılan bu malzemenin bulunması gereken miktardan çok daha fazla olabileceğini gösteriyor. Tabii ki daha ileri teknikler bu durumu değiştirebilir.

Yeni Fosiller Modern İnsanın Tarihini Değiştiriyor!

Bu bulgular, yüz binlerce yıl geriye doğru uzanmakta ve modern insanın Afrika'dan birden fazla göçünün olduğuna dair mevcut ve sarih kanıtlar bütününe bir tanesini daha eklemektedir. Modern insanların, Neandertallerin ve Denisovanların ayrılmasından sonra, Afrika'da evrimleştiği ve 60.000 yıl önce Afrika’dan çıkana kadar kıtada kaldıkları düşünülüyordu. Ancak son zamanlarda bulunan fosil kanıtları aksini gösteriyor: İsrail’de bulunan bir insana ait çene kemiği 180.000 yıl öncesine dayanmakta olup Yunanistan'da bulunan kafatası parçası ise daha da eski insan göçlerine işaret etmektedir.

Aslında arkeologlar bu kafatası parçasıyla, Siepel ve ekibinin genomik çalışmalarında çıkardığı uzun zaman önce meydana gelmiş olan göçün olası bir üyesine rastlamış olabilirler. Haziran 2019’da Tübingen Üniversitesi'nden paleoantropolog Katerina Harvati ve arkadaşları 1970'lerde Yunanistan'da keşfedildiğinde Neandertal olarak sınıflandırılan bu fosili analiz ettiler. Yapısal olarak modern bir insan kafatasına benziyordu ancak yaklaşık 210.000 yaşında olduğu tahmin ediliyordu: Söz konusu konumda [Yunanistan'da] modern olamayacak kadar yaşlıydı. (Modern kafataslarına olan yapısal benzerlikler Yunan fosilinin rekonstrüktif modellerinde görülmesine rağmen bu sonuç tartışmalıdır; bir genetik çalışmadan elde edilecek olan DNA verileriyle desteklenene kadar da tartışmalı olmaya devam edecektir.)

Nicholas Thompson, © ️ Katerina Harvati, Tübingen Üniversitesi

Şimdi ise DNA kanıtları bu yeniden gözden geçirilmiş göç anlatısını destekliyor gibi görünüyor. Scally şunları söylüyor:

İnsan popülasyonunun ve evrimin 200.000 yıl önce de dağınık olduğunu ve bugün olduğu gibi alt dallara ayrılmış ve yapılandırılmış olduğunu söylemek oldukça doğal görünüyor. Bu durumda, insan evrimini tetikleyen belirgin bir evrimsel olayın ya da genetik olayın yer aldığını söylemek zor.

İnsanlar, yüz binlerce yıldır çeşitli popülasyonların karışımıyla sürekli olarak evrimleştiler. (Aslında Scally, türlerimizin Afrika'daki tek bir popülasyondan evrimleşmediğini, bunun yerine kıtaya yayılmış birçok birbirine bağlı popülasyondan evrimleştiğini ifade ediyor.) Hawks, bu durumun bir defaya mahsus gerçekleşmiş bir şey olmadığını, devamlılık gösteren bir etkileşim olduğunu söylüyor.

Şaşırtıcı olan konu, modern insan soyundan gelenleri Avrupa'da ve Asya'da bırakmış gibi görünen tek göçün 60.000 yıl öncesine ait olmasıdır. Buradan çıkarılan sonuç, daha önce göç etmiş olan grupların hepsinin ölmüş ya da Neandertallerle ya da diğer eski topluluklarla kaynaşmış olmasıdır. Scally -şayet gerçekleşmişlerse- daha önceki olaylarla ilgili olarak geriye hiçbir soy kalmadığını ya da ölçülemeyecek kadar çok az soy kaldığını ifade ediyor. Bu da bu Neandertal mirasının, o insanların sahip olduğu tek soy olabileceği anlamını taşımaktadır.

Ayrıca, Neandertaller daha sonra yaşanan göçler sırasında modern insanlarla melezleştiğinde belki de bu DNA'nın bir kısmı modern insan genomuna tekrar karışmış olabilir. Diğer bir deyişle, Homo sapiens tarihinin eski sinyalleri bugün yaşayan bireylerin genetik materyali içinde olabilir.

Siepel'in analizine göre, bu çeşit iç içe geçmiş karışım Denisovanların başına gelenlerinkine benziyor. Ekip, Denisovan genomuna baktığında daha önceki bir homininden DNA parçaları buldular. Bunlar, kendi genomu bulunmayan veya dizilenmemiş bir popülasyonun kalıntılarıydı; modern insanın atalarından ayrılan ve yaklaşık 1 milyon yıl önce Avrasya'ya yayılan Homo erectus'a ait olabilirdi.

Siepel'e göre, Denisovan genomunun sadece %1'ini oluşturduğu için bu tanımlanamayan grubun katkısının ne olduğunu saptayabilmek ‘’gücümüzün sınırlarını zorluyor". Daha sonraki melezleşmelerde bu %1'in küçük parçaları Güneydoğu Asya'nın, Papua Yeni Gine'nin ve Doğu Asya'nın bazı bölgelerinde modern insanlara geçmiştir. Siepel şöyle diyor:

Modern insanlarda bulunan son derece farklı küçük bir DNA dizisi -eğer ki analizimiz doğruysa- iki adet iç içe geçmiş melezleşmeden geçmiş olmalıdır.

Nova

Afrika'ya Dönüş!

Akey, popülasyonların bir araya geldiğinde karıştığını söyleyerek durumu özetlemiştir. Akey'in laboratuarında doktora sonrası araştırmacı olan Serena Tucci'ye göre çalışma, geçmişimizle ilgili çıkarımlarda bulunmak için daha sofistike hesaplamalı yaklaşımlara ve hesaplamalı bir çerçeveye ihtiyaç olduğunu gösteriyor.

Siepel'in çalışması nezdinde, çeşitli genlerin dallanan kalıtım modelleri çıkartılarak çok sayıda hipotezin sınanması anlamına geliyor. Diğer bilim insanları ise farklı olasılık yaklaşımlarını denemeye başladı. Akey şunları söylüyor:

Hesaplama gücü daha sofistike hale gelmeye devam ettikçe bu tür yöntemler giderek daha erişilebilir ve uygulanabilir hale gelebilecek. Gerçekten bu modellerin yaptığından daha iyisini yapamazsınız çünkü verilerin tüm özelliklerini kullanıyorlar.

Siepel yaklaşımını tarihin diğer zorlu yönlerine uygulamayı ümit ediyor ve özellikle Afrika kıtasında tarih öncesi popülasyon dinamikleri ile ilgileniyor. Eski genetik karışım olaylarının modern Afrika genomlarını nasıl etkilediği üzerine çok az çalışma mevcuttur. Bu çalışmalardan birinde iki araştırmacı, PLOS Genetics'te, Afrika'daki insanların, Avrupalı ve Asyalı popülasyonların atalarının ayrılıp göç etmelerinden önce ve sonra, başka bir eski hominin grubuyla bir araya geldiğini bildirmişlerdir. Bilim insanlarının tahminlerine göre bu bilinmeyen gruba ait DNA, şimdiki modern insan soyunun yer yer %4 ila %8'ini oluşturmaktadır.

Siepel'in tekniğinin belki de bu istatistiklere ve onların ne anlama geldiğine dair daha derin bilgiler sağlayabileceği söyleniyor. Örneğin, eski DNA’nın Afrika’dan çıkıp daha sonra diğer popülasyonların içine nasıl girdiğini inceleyen araştırmacılar, henüz kesin olarak bilinmeyen göçleri taslak olarak belirlemek için bu izleri takip edebilirler. Yunan fosili üzerinde çalışan ve aynı zamanda araştırma ekibinin bir üyesi olan Londra'daki Doğa Tarihi Müzesi antropoloğu Chris Stringer, Afrika'nın gelecekte daha fazla veri sağlayacak alanlardan biri olduğunu söylüyor.

Siepel'in algoritması ayrıca bu DNA dizisine etki eden doğal seçilim işaretlerini aramak için de kullanılıyor. Örneğin, bu işaretlerden biri eski homininlerin, modern olanlardan daha fazla gen taşımak konusunda daha iyi olup olmadığıdır. Şimdiye kadar Siepel’in ekibi, 200,000 yıl önce modern insanlardan Neandertallere giden genlerin akışında olumlu ya da olumsuz seçilim için hiçbir kanıt bulamamıştır. Hawks şöyle söylüyor:

Bu gen akışının çoğu, sadece temas halindeki nüfusların bir imzasını taşıyor. Belki Neandertallerin aslında bizler olduğumuzu gösteriyor. Ne kadar farklı olsalar da belki de bizim sadece başka bir versiyonumuzdurlar.

Bu yöntem, diğer türlerde de kullanılabilir. Siepel belli kuşların türleşmesinin ardında yatan etkin güçleri bu yöntemi kullanarak araştırmaya başladı. Scally yapılması gereken şeyin şu an sahip olduğumuz daha karmaşık modellere bakılarak bunu diğer türlere uygulamak olduğunu söylüyor.

Tabii ki bu toplulukların geçmiş izlerini sürüp bunları yorumlamak karmaşık bir süreçtir. Akey’e göre genetik biliminin ne sonuç çıkarabileceğinin de bir sınırı vardır. Bazen alternatif tarihsel senaryolar, genomik kayıt üzerinde temel olarak aynı etkilere sahiptir ve bu tür durumlarda daha iyi genetik analiz yöntemleri bile veriden bir anlam çıkarmak için zorlanacaktır. Akey, her şeye rağmen bu sınıra ulaşmaya çok uzak olduğumuzu sözlerine ekliyor. Scally de Akey’i haklı bularak şöyle diyor:

Bugün insan çeşitliliğinde muazzam miktarda bilgi olup keşfetmemiz gereken çok şey var.